VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Актуальность темы исследования. Отходы сельского хозяйства оказывают значительное воздействие на природную среду. Загрязнение окружающей среды птицеводческими и животноводческими предприятиями чаще всего происходит из-за несовершенства применяемых технологий и технических средств, несоблюдения установленных экологических требований.

Целью исследования является изучение эффективных способов переработки и утилизации отходов сельского хозяйства. Задачи: проанализировать влияние сельскохозяйственных отходов на окружающую среду; изучить способы утилизации и вторичного использования сельскохозяйственных отходов; разработать рекомендации по утилизации и вторичному использованию сельскохозяйственных отходов.

Методы исследования: теоретический (анализ литературы), ретроспективный, статистическо-аналитический, сбор статистических данных, системный анализ, математической обработки данных. Объектом исследования являются сельскохозяйственные отходы, предмет исследования – методы утилизации сельскохозяйственных отходов.

Сельскохозяйственные отходы делятся на растительные сельскохозяйственные и животноводческие. Растительные отходы сельского хозяйства - это остатки растительности при извлечении необходимой части сельскохозяйственной культуры после сбора урожая и его промышленной переработки. Выделяются две группы таких отходов: сельскохозяйственного производства; перерабатывающей промышленности.

К первой группе относятся отходы, которые остаются после сбора урожая сельскохозяйственных культур – солома, злаковые культуры, стебли подсолнуха и кукурузы, ботва овощных культур и прочее. Ко второй группе относятся остатки перерабатывающей промышленности - шелуха, мякина, кожура и прочее.

Животноводческие сельскохозяйственные отходы - это отходы органического происхождения, в основной массе - навоз и навозные стоки большого рогатого скота, свиней, куриный помет. Сопутствующими им могут быть материалы, которые используются для подстилки - солома, трава, торф.

Актуален поиск альтернативных методов утилизации отходов и сегодня предложены следующие способы: вывоз на поля нативного помета, навоза или стоков, компостирование, переработка навоза и помета на корм, применение биоэнергетических методов и новых технологий утилизации помета, создание рыбоводно-биологических прудов и др.

Подвергая навоз (отход животноводческих ферм) метановому брожению, которое осуществляется в анаэробном процессе ферментации, можно получить биогаз, содержащий 60-65% метана и 30-35% углекислого газа, высококачественное органическое удобрение (твердая фракция), а также богатую азотом, фосфором, калием и другими элементами жидкую фракцию, пригодную для поливки растений.

Установлено, что степень биодеградации органического вещества навоза зависит во многом от содержания лигнина: органика навоза с 10% лигнина во время метанового брожения разрушается на 50-55 % с образованием около 400 нм³ биогаза из 1 т сухого вещества, при 20 % лигнина - степень биодеградации только 25-27 % и выход биогаза вдвое меньше - 200 нм³/т. Продуктивность системы в большой мере зависит от температуры ферментации: в термофильном процессе при 47-55° С продуктивность образования биогаза выше, чем в мезофильном (при 30-35° С).

Термофильный процесс способствует освобождению навоза от патогенной микрофлоры, паразитов, семян сорняков, но, к сожалению, при этом процессе больше полученной энергии (около 30 %) расходуется на поддержание температуры в реакторе. Метан биогаза из навоза дороже природного газа, используемого в народном хозяйстве, однако метановое брожение отходов животноводческих ферм необходимо рассматривать как перспективный технологический процесс, имея в виду защиту окружающей среды и возможность получения высококачественного удобрения.

Другой путь утилизации отходов ферм - их аэробная ферментация, когда через жидкость продувается воздух, что способствует развитию микробов, быстро разрушающих органические вещества. Ферментация в этом случае не дает биогаза, заметно увеличивает энергозатраты на аэрацию, но позволяет наряду с органическим удобрением получать микробный кормовой белок, а сам процесс биодеградации органических веществ идет значительно быстрее, чем при метановом брожении, то есть при анаэробной ферментации. Если жидкую среду обогатить углеродом (метанол, углеводы), то резко увеличивается продуктивность ферментационной системы в расчете на получаемую микробную биомассу.

Таким образом, микробная биоконверсия отходов животноводческих ферм может дать высококачественное удобрение, биогаз, кормовую микробную биомассу и вместе с тем устранить неприятные запахи вокруг ферм, защитить водоемы и почву от загрязнения.

Ограничение отрицательного воздействия на окружающую среду, в том числе и загрязнения органическими отходами, является важнейшей задачей агропромышленного комплекса. Вместе с тем, в условиях экономического кризиса, ослаб механизм контроля за деятельностью предприятий в данной сфере.

Вследствие больших материальных затрат на приобретение минеральных удобрений, органические удобрения заняли центральное место в поддержании плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании методов подготовки навоза к применению в качестве органического удобрения.

В настоящее время существует множество приёмов подготовки навоза к использованию:

• анаэробное сбраживание, с получением биогаза;

• аэробная биотермическая ферментация:

• в стационарных ферментаторах;

• в буртах.

Практически все методы подготовки требуют высоких капитальных затрат, кроме того, применяемое оборудование имеет высокую металлоёмкость и энергопотребление, что ставит под вопрос экономическую целесообразность процесса.

В связи с этим метод аэробного компостирования в буртах является практически единственно осуществимым в реальных условиях. Этот способ позволяет получать экологически чистое удобрение, не содержащее способных к прорастанию семян сорных растений, личинок гельминтов и не требующее внесения пестицидов.

Важнейшие факторы, влияющие на температурный режим в буртах и интенсивность биотермического процесса при компостировании подстилочного навоза, – гомогенность исходной массы и степень её аэрации. Но в связи с отсутствием необходимого технологического оборудования обеспечение оптимальных параметров этих показателей в хозяйствах затруднено. Органическое вещество разлагается аэробными мезо- и термофильными микроорганизмами, для жизнедеятельности которых необходим кислород, особенно в первый период компостирования.

Дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства, его механизация и химизация земель значительно повышают роль охраны окружающей среды в сельском хозяйстве. Экологические требования столь существенны и принципиально важны, что, не соблюдая их, нельзя говорить об экономической эффективности аграрного производства.

Код для цитирования: Скопировать