Zpracování hnoje: způsoby a způsoby likvidace

Hnůj je pro rostliny cenným zdrojem živin a organických látek, ale musí se s ním nakládat rozumně, protože nesprávná aplikace nebo likvidace má negativní dopad na životní prostředí a znečišťuje vodu a půdu.

Býložraví živočichové nedokážou plně využít celou zásobu energie obsaženou v potravě. V hnoji proto zbývá ještě hodně energie. V těle krávy dochází vlivem složitých biochemických procesů k přeměně rostlinného krmiva na organické látky. Přitom pouze 16,4 % z celkové energie rostlinného krmiva jde do živočišných produktů, 25,6 % je vynaloženo na trávení a asimilaci. Všechno ostatní jde do hnoje.

Nutriční hodnotu hnoje navíc zvyšuje obilná složka krmiva, kterou hospodářská zvířata také zcela nestráví.

Biotechnologie pro zpracování živočišných odpadů

Ve skutečnosti je to právě tento vysoký energetický potenciál hnoje, který umožňuje jeho využití jako živného substrátu pro mikroorganismy, k získání paliva a levných, ale účinných podestýlkových materiálů.

Bioplyn

Jednou z možností, jak racionálně využít energii kejdy z chovů hospodářských zvířat, je její metanová fermentace, při které se neutralizuje odpadní voda, vzniká bioplyn (metan) a kejda se skladuje jako organické hnojivo.

Právě proto mají v rámci postupného vyčerpávání tradičních energetických zdrojů velkou perspektivu obnovitelné zdroje energie, jako je bioplyn.

Více informací o bioplynu naleznete zde

Proteinové produkty

Málokdo ví, že jedním ze způsobů využití hnoje je příprava výživných proteinových krmných přísad na jeho bázi pomocí mikroorganismů. Organické látky obsažené v hnoji se mohou stát dobrým živným substrátem pro bakterie, kvasinky, plísně, řasy, ale i žížaly a larvy much.

Krmné produkty získané biotechnologickým zpracováním hnoje se od něj výrazně liší. Suchá biomasa termofilních bakterií získaná ze vzácné frakce hnoje ve fermentorech různých typů tedy obsahuje asi 55 % bílkovin.

Metodu recyklace prasečí mrvy pomocí larev synantropních much podrobně vyvinuli pracovníci problémové laboratoře jednoho z novosibirských výzkumných ústavů.

Využití prasečí kejdy a drůbežího trusu larvami a výroba cenných zpracovaných produktů – proteinové mouky a biohumu – otevírají perspektivu pro rozvoj a implementaci bezodpadové technologie výroby masa na průmyslové bázi v chovech prasat a drůbeže. Larvy se živí živočišným odpadem, čímž se zvyšuje jejich proteinová hmota. Látka je dezinfikována a podávána zvířatům jako cenný zdroj bílkovin a aminokyselin.

Skleníkové plyny

Jedním z vážných problémů ekologicky šetrného chovu hospodářských zvířat dnes je znečištění životního prostředí pevnými a tekutými živočišnými odpady a také vliv zemních plynů produkovaných hospodářskými zvířaty na atmosféru planety. V budovách pro hospodářská zvířata se ve velkém množství tvoří čpavek a sirovodík a je pozorován zvýšený obsah oxidu uhličitého.

Vědci z Nebrasky, Iowy a Jižní Dakoty dva roky studovali čtyři experimentální stodoly v různých regionech a různých klimatických podmínkách, aby určili možnosti recyklace odpadu z komplexů hospodářských zvířat a nejkompetentnější možnosti hospodaření v tomto směru bez poškození životního prostředí.

V první řadě měli v plánu získat informace, jak snížit procento emisí čpavku, sirovodíku, metanu a oxidu uhličitého za různých klimatických podmínek a různými způsoby likvidace a skladování hnoje. A také o intenzitě emisí určitých plynů v závislosti na ročním období, denní době, fázi vývoje živočichů a úrovni nakládání s odpady.

Dvě stodoly byly ve východní a Jižní Dakotě a další dvě v severozápadní Iowě. Tedy v různých přírodních a klimatických podmínkách. Na dvou farmách v Jižní Dakotě se hnůj a podestýlka vyměňovaly týdně, zatímco na dalších dvou se podestýlka nechala samovolně rozložit a vyměnila se až poté, co se stala zcela nepoužitelnou.

Veškeré potřebné vybavení bylo umístěno vedle kravín. Při své práci vědci používali analyzátory plynů, nástroje pro kalibraci složení plynu a také zařízení pro měření proudění vzduchu a povětrnostních podmínek. Data byla získávána jednou měsíčně nepřetržitě po dobu dvou let.

První výsledky studie dávají důvod se domnívat, že úroveň koncentrace čpavku a sirovodíku v budově stáje přímo závisí na systému řízení a čištění budov pro hospodářská zvířata. Dalším důležitým faktorem ovlivňujícím tyto ukazatele je okolní teplota. Ale koncentrace metanu zůstala nezměněna při různých teplotách.

V tuto chvíli bylo rozhodnuto ve výzkumu pokračovat, protože informace tohoto druhu mohou být zajímavé nejen pro vědce, ale také pro střediska ochrany životního prostředí, výrobce a konečné spotřebitele produktů živočišné výroby. Tedy ty a já.

Jak se vyrovnat s množstvím hnoje na velkém komplexu hospodářských zvířat a proč je to problém – zde

Zajímavé téma? Přihlaste se k odběru našich novinek na ZEN | Kanál v telegramu | Skupina VK.

ZPRACOVÁNÍ A RECYKLACE ZEMĚDĚLSKÉHO ODPADU

Náměstek V.G. 1
1 Inovativní univerzita Eurasie
Práce ve formátu PDF

Text práce je umístěn bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je k dispozici v záložce „Job Files“ ve formátu PDF

Relevance výzkumného tématu. Zemědělský odpad má významný dopad na přírodní prostředí. Ke znečišťování životního prostředí drůbežářskými a živočišnými podniky dochází nejčastěji v důsledku nedokonalosti používaných technologií a technických prostředků a nedodržování stanovených ekologických požadavků.

Účelem studie je prostudovat efektivní způsoby zpracování a likvidace zemědělského odpadu. Cíle: analyzovat dopad zemědělských odpadů na životní prostředí; studium metod recyklace a recyklace zemědělských odpadů; vypracovat doporučení pro likvidaci a opětovné použití zemědělského odpadu.

Metody výzkumu: teoretické (analýza literatury), retrospektivní, statistické a analytické, statistický sběr dat, systémová analýza, matematické zpracování dat. Předmětem studia jsou zemědělské odpady, předmětem studia jsou způsoby recyklace zemědělských odpadů.

Zemědělský odpad se dělí na rostlinný zemědělský odpad a odpad z hospodářských zvířat. Rostlinný odpad ze zemědělství jsou zbytky vegetace při těžbě potřebné části zemědělské plodiny po sklizni a jejím průmyslovém zpracování. Existují dvě skupiny takového odpadu: zemědělská výroba; zpracovatelský průmysl.

Do první skupiny patří odpad, který zůstává po sklizni zemědělských plodin – sláma, obiloviny, slunečnicová a kukuřičná natě, zeleninové natě atd. Do druhé skupiny patří pozůstatky zpracovatelského průmyslu – slupky, plevy, slupky atp.

Odpady ze zemědělství jsou odpad organického původu, většinou hnůj a hnůj odtékající od dobytka, prasat a slepičího trusu. Doprovázet je mohou materiály, které se používají na podestýlku – sláma, tráva, rašelina.

Hledání alternativních způsobů likvidace odpadů je aktuální a dnes byly navrženy tyto způsoby: odvoz původního trusu, hnoje nebo odpadních vod na pole, kompostování, zpracování hnoje a trusu na krmivo, využití bioenergetických metod a nové technologie pro recyklaci trusu, vytváření rybochovných biologických rybníků atd.

Vystavením hnoje (odpadu z chovů hospodářských zvířat) metanové fermentaci, která probíhá v procesu anaerobní fermentace, je možné získat bioplyn obsahující 60-65 % metanu a 30-35 % oxidu uhličitého, vysoce kvalitní organické hnojivo (pevné frakce), stejně jako bohaté na dusík, fosfor, draslík a další prvky do kapalné frakce vhodné pro zálivku rostlin.

Bylo zjištěno, že stupeň biodegradace organické hmoty hnoje závisí do značné míry na obsahu ligninu: organická hmota hnoje s 10 % ligninu během fermentace metanu je zničena z 50-55 % za vzniku asi 400 nm 3 bioplynu z 1 tuna sušiny, s 20% ligninu – stupeň biodegradace je pouze 25-27% a výtěžnost bioplynu poloviční – 200 nm 3 /t. Produktivita systému do značné míry závisí na teplotě fermentace: u termofilního procesu při 47-55°C je produktivita tvorby bioplynu vyšší než u mezofilního procesu (při 30-35°C).

Teplomilný proces pomáhá zbavit hnůj patogenní mikroflóry, parazitů a semen plevelů, ale bohužel se při tomto procesu více energie (asi 30 %) spotřebuje na udržování teploty v reaktoru. Metanový bioplyn z hnoje je dražší než zemní plyn používaný v národním hospodářství, nicméně metanové kvašení odpadů z chovů hospodářských zvířat je nutné považovat za perspektivní technologický proces s ohledem na ochranu životního prostředí a možnost získat kvalitní hnojivo.

Dalším způsobem, jak likvidovat farmářský odpad, je aerobní fermentace, kdy je kapalinou vháněn vzduch, což podporuje rozvoj mikrobů, které rychle rozkládají organickou hmotu. Fermentace v tomto případě neprodukuje bioplyn, výrazně zvyšuje spotřebu energie na provzdušňování, ale umožňuje spolu s organickým hnojivem získat mikrobiální krmný protein a proces biologického rozkladu organických látek je mnohem rychlejší než u fermentace metanu, tj. anaerobní fermentace. Pokud je kapalné médium obohaceno uhlíkem (metanol, sacharidy), pak se produktivita fermentačního systému prudce zvyšuje na základě výsledné mikrobiální biomasy.

Mikrobiální biokonverze odpadu z chovů hospodářských zvířat tak může poskytnout vysoce kvalitní hnojivo, bioplyn a krmnou mikrobiální biomasu a zároveň eliminovat nepříjemné pachy v okolí farem a chránit vodní plochy a půdu před znečištěním.

Omezení negativních dopadů na životní prostředí, včetně znečištění organickým odpadem, je nejdůležitějším úkolem agrokomplexu. Zároveň se v podmínkách hospodářské krize oslabil mechanismus sledování činnosti podniků v této oblasti.

Vzhledem k vysokým materiálovým nákladům na nákup minerálních hnojiv zaujala organická hnojiva ústřední místo při udržování úrodnosti půdy a zvyšování výnosů plodin. V tomto ohledu existuje potřeba zlepšit způsoby přípravy hnoje pro použití jako organické hnojivo.

V současné době existuje mnoho způsobů přípravy hnoje k použití:

• anaerobní digesce za účelem výroby bioplynu;
• aerobní biotermální fermentace:
• ve stacionárních fermentorech;
• v hromadách.

Téměř všechny způsoby přípravy vyžadují vysoké investiční náklady, navíc použité zařízení má vysokou kovovou náročnost a spotřebu energie, což zpochybňuje ekonomickou proveditelnost procesu.

V tomto ohledu je metoda aerobního kompostování v hromadách prakticky jediná v reálných podmínkách proveditelná. Tato metoda umožňuje získat ekologické hnojivo, které neobsahuje klíčící semena plevelů, larvy helmintů a nevyžaduje aplikaci pesticidů.

Nejdůležitějšími faktory ovlivňujícími teplotní režim na hromadách a intenzitu biotermického procesu při kompostování stelivové mrvy jsou homogenita výchozí hmoty a stupeň jejího provzdušnění. Ale kvůli nedostatku potřebného technologického vybavení je zajištění optimálních parametrů těchto ukazatelů na farmách obtížné. Organickou hmotu rozkládají aerobní mezo- a termofilní mikroorganismy, jejichž životně důležitá činnost vyžaduje kyslík, zejména v prvním období kompostování.

Další rozvoj zemědělské výroby, její mechanizace a chemizace půdy výrazně zvyšuje roli ochrany životního prostředí v zemědělství. Environmentální požadavky jsou natolik významné a zásadně důležité, že bez jejich dodržování nelze hovořit o ekonomické efektivitě zemědělské výroby.