Баланс NPK навоза и помета Афанасьев В.Н. (СЗНИИМЭСХ)

-- обоснование перспективных технологий переработки навоза и помета для получения полезных продуктов с последующей разработкой системы автоматизированного оптимального проектирования комплекса технических средств для их осуществления. Цель исследований

Анализ существующих технологий удаления, хранения, транспортировки, обработки и внесения в почву навоза и помета Рассмотрено: Навоз КРС – 11технологий, потери NPK – 27-48% Навоз свиней – 23 технологии, потери – 30-58% Помет птицы – 12 технологий, потери – 20-47%

Степень потерь питательных веществ в % в процессах технологий удаления, хранения, транспортировки, обработки и внесения в почву навоза и помета

Наименование сельскохозяйственны х культур 2006 год2010 год2012 год Зерновые, тыс. т71,976,581,5 Картофель, тыс. т554,5622,5650,0 Овощи открытого/ закрытого грунта, тыс. т 260,7273,0295,0 Кормовые культуры тыс. т к.е 266,5278,8308,7 Производство продукции растениеводства в Ленинградской областив 2006, 2010 и 2012 годах (тыс. т/к.е.)

Наименование животных 2006 год2010 год2012 год Крупный рогатый скот 189,5199,0220,0 Свиньи88,0210,0385,0 Овцы и козы24,026,827,5 Птица Поголовье скота и птицы в Ленинградской области в 2006, 2010 и 2012 годах (тыс. гол.)

ГодыNP2O5P2O5 K2OK2O 2006 год14196,06084,010140, год16212,06948,011580, год19068,08172,013620,0 Содержание NPK в навозе и помете (тыс. т/год)

ГодыNP2O5P2O5 K2OK2O налич ие потреб ност ь налич ие потреб ност ь налич ие потреб ност ь 2006 год 14364, , ,010260, , год 16212, , , ,011580, , год 19068, , , ,013620, , 0 Баланс питательных веществ группы NPK в сельском хозяйстве Ленинградской области

Российские нормативы

Компостирование Компостированию следует подвергать все виды навоза и помета влажностью до 92%. Наполнители: торф, солома, опилки и другие органические компоненты Оптимальная влажность компостируемой смеси должна составлять не более 70%, отношение углерода к азоту 20:1-30:1, рН - 6,0-8,0, исходная влажность компонентов для приготовления смеси должна составлять не более: навоза и помета - 92%, торфа - 60%, сапропеля - 50%, опилок - 30%, соломы - 24%, древесной коры - 60% и лигнина - 50%. Компостирование навоза и помета осуществляется, как правило, на прифермских открытых площадках и стационарных механизированных цехах мобильными или стационарными средствами. В теплый период года приготовление компостов можно осуществлять на специально подготовленных полевых площадках, располагаемых в районе удобряемых компостом сельскохозяйственных угодий. При пассивном (традиционном) способе технологический процесс компостирования осуществляют в естественных условиях в буртах на прифермских и полевых площадках. Технологический процесс компостирования предусматривает смешивание компонентов смеси, формирование буртов, выдерживание смеси в буртах, ее аэрацию и хранение готового компоста. Размеры буртов: высота буртов м, ширина - 2,5-6 м. Длина бурта - произвольная, масса смеси бурта не менее 150 т. проезды между рядами буртов - 2,5-3 м. Продолжительность компостирования навоза и помета месяца при температуре окружающего воздуха. Бурты должны быть перемешаны не менее 2 раз с целью восстановления пористости и обеспечения условий протекания биотермических процессов во всем объеме буртас перерывом в 10 – 15 суток. В зимнее время, компостную смесь рекомендуется укладывать в один сплошной штабель высотой 1-2,5 м с последующей укладкой в бурты при наступлении положительной температуры Активный (ускоренный) способ компостирования навоза и помета следует осуществлять в специальных биоферментерах с теплоизоляцией поверхности при непрерывной аэрации смеси. Компостная смесь на входе в биоферментер должна быть тщательно перемешана и иметь температуру не менее 10 °С. Удельный расход воздуха должен составлять не менее 0,6 м/кг компостной массы, температура подаваемого воздуха °С градусов в зависимости от температуры наружного воздуха. Продолжительность процесса компостирования смеси при температуре 65°С – суток.

АНАЭРОБНАЯ ОБРАБОТКА НАВОЗА И ПОМЕТА Основные требования к технологическому процессу подготовки массы к анаэробному сбраживанию Характеристика исходной массы массы: а) влажность %; б) зольность %; в) рН - 6,9-8,0; г) содержание жирных кислот мг/л; д) щелочность мг СаСО/л; e) C:N - (10-16):1. Для повышения выхода биогаза целесообразно к навозу и помете добавлять различные растительные материалы: кукурузную зерностержневую смесь; силосную массу; измельченную солому различных злаковых культур; зеленую массу и т.п. Для анаэробного сбраживания бесподстилочного навоза и помета следует принимать два режима: - мезофильный с диапазоном температур °С; - термофильный с диапазоном температур °С. Для районов с умеренным климатом предпочтение следует отдавать мезофильному режиму. Продолжительность анаэробного сбраживания бесподстилочного навоза и помета в метантенках следует назначать в пределах 5-20 суток исходя из следующих факторов: - величины дозы загрузки сбраживаемой массы; - принятой температуры сбраживаемой массы; - скорости реакции, зависящей от вида сбраживаемой массы; - степени разложения органического вещества; - требований к качеству сброженного навоза и помета и др. Количество образуемого биогаза при дозе загрузки метантенков 10% и степени разложения органического вещества до 40% составляет: из навоза КРС л, свиного навоза л и помета птиц л. с 1 кг ОВ бесподстилочного навоза и помета, при добавлении растительных материалов в соотношении 50 на 50% выход биогаза увеличивается в 8-10 раз.

ХРАНЕНИЕ НАВОЗА И ПОМЕТА Сроки хранения должны составлять от 4 до 8 (для навоза крупного рогатого скота) и от 8 до 12 месяцев (для навоза свиней) в зависимости от структуры, влажности массы и технологии хранения. Хранение навоза и помета следует осуществлять в прифермских или полевых хранилищах секционного типа. В целях совмещения процессов карантинирования и хранения навоза и помета количество секций хранилищ должно быть не менее двух. Для бесподстилочного навоза и помета хранилища допускается устраивать заглубленными или наземными траншейного типа; они должны иметь ограждения, устройства для забора жидкого навоза или навозной жижи насосами, и вдоль одной из стенок иметь съезды с уклоном 0,15. Глубину хранилищ следует назначать в соответствии с техническими характеристиками применяемых средств для выгрузки, но не более 5 м; ширину - не менее 18 м. Днища и откосы хранилищ должны иметь твердое покрытие. Для хранения подстилочного навоза и помета, твердой фракции жидкого навоза и бесподстилочного помета на прифермской территории следует предусматривать незаглубленные водонепроницаемые площадки, окаймленные канавами или хранилища глубиной до 2 м. Для сбора и удаления жижи из хранилищ следует предусматривать жижесборники. Дно хранилищ должно иметь уклон 0,003 в сторону жижесборников. При совмещении складирования с биотермической обработкой подстилочного навоза и помета высоту загрузки следует принимать не более 2 м. Допускается хранение подстилочного навоза, помета и компостов в полевых хранилищах с глинистым или пленочным экраном. Все бетонные и железобетонные конструкции днища и стен навозохранилища должны иметь защитное покрытие, обеспечивающее их долговечность в условиях контакта с навозом, относящимся к агрессивной среде средней степени. При стойлово-пастбищном содержании крупного рогатого скота выход навоза в пастбищный период должен приниматься в размере 50%, при выгульном содержании - 85% расчетного. Навозохранилища для неразделенного на фракции жидкого свиного навоза должны быть оборудованы устройствами для перемешивания. В целях исключения намораживания подачу жидкого навоза в навозохранилища следует предусматривать снизу. На предприятиях мощностью 12 тыс. свиней в год и более с гидравлическими способами удаления навоза из свинарников не допускается применение навозохранилищ для неразделенного на фракции жидкого навоза. Для обеспечения гравитационного отделения жидкой фракции от неразделенного на фракции жидкого навоза навозохранилища оборудуются фильтрующими стенками, решетками или другими устройствами. Конструктивные решения навозохранилищ, пометохранилищ и прудов-накопителей должны исключать фильтрацию навоза, помета и навозных стоков. Навозохранилища и пометохранилища следует устраивать, как правило, из монолитного или сборного бетона или железобетона; пруды-накопители - из бетона, железобетона, пленочных материалов типа "бутилкор" или их комбинаций. Выгрузку подстилочного навоза и помета из хранилищ следует осуществлять мобильными погрузчиками, бесподстилочного - мобильными самозагружающимися цистернами-разбрасывателями типа МЖТ или насосами типа НЖН-200, НЦИ-Ф-100 и др. Закрытые резервуары насосных станций (приемные емкости) и хранилища навоза следует относить к взрывоопасным (категория А).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАВОЗА И ПОМЕТА Все виды навоза и помета следует использовать для удобрения земельных угодий, повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур. Удобрительную ценность навоза и помета следует определять по содержанию питательных веществ, количество которых для предварительных расчетов приведено в таблице. Вид навоза и пометаСодержание питательных веществ (% к сухому веществу)Азота (N)Фосфора ()Калия ()Свиной6,03,22,5Крупного рогатого скота3,21,85,0Помет птиц6,23,52,1Содержание азота в жидкости экскрементов свиней следует принимать 55%, в жидкости экскрементов крупного рогатого скота - 40%, фосфора, соответственно - 10 и 2% и калия - 50 и 85%. Жидкий навоз крупного рогатого скота и свиней, осадок из отстойников, фугат и избыточный активный ил следует вносить путем запахивания под кормовые культуры, используемые для приготовления силоса, сенажа и травяной муки. Осадок отстойников, фугат и избыточный ил следует вносить на поля под вспашку один раз в четыре года, среднегодовую нагрузку принимать 200 м/га. Жидкий навоз и его жидкую фракцию следует использовать в качестве удобрения многолетних трав на лугах и пастбищах при внутрипочвенном способе внесения с применением агрегатов ABB и АВМ, оборудованных устройствами, обеспечивающими внесение навоза на глубину не менее 17 см и исключающими загрязнение навозом поверхности почвы. Для ориентировочных расчетов площадей сельскохозяйственных угодий допускается норму внесения в почву бесподстилочного навоза и навозных стоков по азоту устанавливать: при орошении - до 300 кг/га; без орошения - до 200 кг/га. Оптимальные сроки внесения жидкого навоза, навозных стоков и их жидкой фракции должны быть приближены к периоду вегетации сельскохозяйственных культур. Эффективность зимнего внесения бесподстилочного навоза в 1,5 раза ниже его внесения в период вегетации растений и сопряжена с высоким риском загрязнения окружающей среды. Зимнее внесение обеззараженного жидкого навоза проводят на заранее подготовленные поля, с которых исключается сток талых загрязненных навозом вод в водоемы. Внесение следует проводить при температуре воздуха до минус 10 °С и высоте снежного покрова до 20 см. Подстилочный навоз, помет, твердую фракцию бесподстилочного навоза и компосты следует использовать на более удаленных полях под озимые и пропашные культуры, а также в паровых полях. Потери биогенных веществ при обработке, хранении и внесении их в почву, приведенные в таблице 1 Вид навоза и пометаПотери общего азота, %Метод внесения и заделки в почву при хранении в течение 6 мес.при биотермической обработкепри внесенииПодстилочный навоз, помет и твердая фракция навоза10305ВспашкаЖидкая фракция бесподстилочного навоза и помета15-10ОрошениеТорфонавозные и торфопометные компосты1203Вспашка 1 Потери органического вещества при биотермической обработке подстилочного навоза, помета и твердой фракции навоза составляют 20-30%, торфонавозного и торфопометного компоста - 10%.2 Потери при внесении указаны при вспашке (заделке) навоза и помета в день разбрасывания. При вспашке через сутки потери составляют 15%, через 2 суток - 20%, через 4 суток - 25%. Размеры механических включений навоза и помета при внесения их в почву приведенные в таблице. Вид навоза и пометаДопустимый размер включений, ммПодстилочный и полужидкий навоз, помет, компостыС высокой удельной массой - до 100;с низкой удельной массой - до 150Жидкий навоз и навозные стоки:а) для внесения дождевальными установками10б) для внесения мобильным транспортом:- внутрипочвенным способом10- поверхностным способом30

ВЕТЕРИНАРНО-САНИТАРНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ В подготовленном к использованию навозе и помете должны отсутствовать возбудители инвазионных и инфекционных болезней, жизнеспособные семена сорных растений. При подготовке навоза и помета к использованию обязательно проведение карантинирования всех видов навоза, помета, навозосодержащих стоков, и обеззараживания (дезинфекция, дезинвазия) с учетом эпизоотической ситуации. Срок карантинирования следует принимать не менее 6 суток. Для карантинирования навоза должны быть предусмотрены площадки секционного типа с твердым покрытием для подстилочного навоза, помета и твердой фракции а, помета и их жидкой фракции и емкости секционного типа для карантинирования бесподстилочного навоза Карантинирование навоза и помета допускается в секционных прифермских навозохранилищах и прудах-накопителях. Обеззараживание жидкого навоза, помета, навозных стоков и жидкой фракции навоза осуществляется химическим, термическим или биологическим методами. При использовании химического метода норма расхода реагентов на 1 м навоза: аммиака - 30 кг (время контакта суток), формальдегида - 3 кг (время контакта - 3 суток при гомогенизации в течение 6 часов). Термический способ осуществляется при температуре 130 °С, при давлении 0,2 МПа и экспозиции 10 мин. Естественное биологическое обеззараживание подстилочного и бесподстилочного навоза и помета осуществляется путем выдерживания в секционных навозохранилищах или прудах-накопителях в течение 12 месяцев при укрытии их торфом, опилками или обеззараженной массой навоза и помета толщиной см. Подстилочный навоз и помет, обсемененные спорообразующими возбудителями инфекций, сжигают. Дегельминтизацию (дезинвазию) всех видов помета, навоза и его фракций следует проводить биологическим или химическим методами. Биологический метод дегельминтизации (дезинвазии) предусматривает выдерживание подстилочного навоза и помета, жидкого и полужидкого навоза и бесподстилочного помета в открытых хранилищах: - на предприятиях крупного рогатого скота - в течение 6 месяцев; - на свиноводческих предприятиях - в течение 12 месяцев. Помета - в пометохранилищах - в течение 3-6 месяцев. Дегельминтизация жидкой фракции свиного навоза осуществляется выдерживанием в секционных прудах-накопителях: - в весенне-летний период - в течение не менее 6 месяцев; - в период осеннего накопления - в течение 9 месяцев. Дегельминтизация жидкой фракции навоза крупного рогатого скота достигается при выдерживании в секционных накопителях не менее 4 месяцев. Дегельминтизацию навоза и помета биотермическим способом допускается проводить на подготовленных полевых грунтовых площадках. Дегельминтизация твердой фракции свиного навоза влажностью до 75% достигается выдерживанием ее в отстойниках-накопителях периодического действия в весенне-летний период в течение 3,5 месяцев. Дегельминтизация (дезинвазия) твердого подстилочного навоза, получаемого на свиноводческих фермах и крестьянских (фермерских) хозяйствах, осуществляется при складировании навоза в бурты: - высотой - не более 1,5 м; - шириной в основании - 2,5-3,0 м; - выдерживание их - не менее 12 месяцев. При внесении в почву жидкого навоза крупного рогатого скота на лугах и пастбищах внутрипочвенным способом, дегельминтизация массы обеспечивается внутри почвенного слоя при глубине заделки 17 см в весенне-летний период.В

Q=8.5т/ сут. W=92-93% карантинные емкости 2х50м 3 Ферма Навозо- храни- лище Т=180 сут.,Q= 1530м3. Nобщ=415кг, (2,1 га) Фермерские хозяйства (поголовье до 100 коров)

а) Полужидкий навоз Q=5.5т/ сут. W=88- 90% карантинные емкости 2х35м 3 Ферма пресс шнековый пруды для жидкой фракции Т=180cут.Q=120 т, Q=400м3 W=70% Т=180 сут. Q=850м3, W=93.0%. Nобщ=300кг, (1,5 га)

В) подстилочный навоз Q=7,0т/ сут. W=80-82% Ферма навозохранилище Т=180сут. Q=1260т. жижесборник

Технологическая схема обработки навоза для свинофермы

Технологическая схема производства компостов. 1 – емкость для навоза; 2 – транспортер-дозатор; 3 – бункер-дозатор наполнителя; 4 – дозаторы микродобавок; 5 – транспортер-смеситель; 6 - биореактор; 7 – вентилятор; 8 – электрокалорифер; 9 – сепаратор; 10 – отгрузочный транспортер; 11 – буртоукладчик; 12 – площадка хранения удобрений; 13 – система очистки воздуха.