Биологическая переработка

Биологическую переработку навоза или его фракции проводят экстенсивным и интенсивным способами. При первом способе массу сливают в лагуны глубиной 2-3 м, где органическая часть навоза в основном отстаивается и выпадает в осадок, а верхний жидкий слой частично испаряется. Объем сооружений принимают из расчета 1,2 м³ лагуны на 1 кг свиного навоза, получаемого ежедневно. В лагуне проходят два процесса разложения навоза: сверху аэробный, а в донной части - анаэробный. После нескольких лет отстоя лагуны очищают. Несмотря на относительно низкую стоимость такой переработки и хранения, этот способ утилизации навоза в условиях умеренного климата и в зонах повышенного уровня грунтовых вод, как правило, не приемлем из-за опасности промерзания, повышенного зловония, а также загрязнения грунтовых вод. К тому же анаэробный процесс разложения в лагунах протекает медленно.

Для интенсификации процесса разложения и осаждения органической массы в навозе применяют системы переработки, основанные на аэробном процессе, которые обобщенно можно разделить на две группы: системы аэрации с использованием активного ила и системы с использованием биологических фильтров.

Аэробные системы очистки жидкой фракции основаны на действии микроорганизмов, использующих кислород и разлагающих органические вещества на углекислый газ и воду с грязевым остатком. По степени интенсивности окислительного процесса аэробные системы подразделяют на аэробные пруды с естественной аэрацией, аэробные лагуны или биологические пруды с механической аэрацией, окислительные траншеи и аэротенки. Аэрация в них обеспечивается роторными, щеточными или воздушнотурбинными аэраторами. При аэрировании значительно ускоряется осаждение твердой фракции жидкого навоза или органического вещества и снижается выделение запахов в атмосферу.

Объем лагуны принимают 0,6 м³, а пруда (при глубине его 0,9-1,5 м) - 4,75 м³ на 1 кг сырого навоза, получаемого ежедневно.

За рубежом распространены окислительные траншеи, расположенные под полом свинарника или вне его. В траншеях процесс идет более интенсивно, поскольку вся масса энергично перемешивается и бактерии в ней находятся во взвешенном состоянии и хорошо снабжаются кислородом. Глубина окислительных траншей, как правило, 0,6-1,2 м, объем - 0,28 м³ на одного животного весом 65-70 кг. Продолжительность обработки навоза в окислительной траншее 50-90 суток, при этом БПК₅ снижается на 80-86%. Иногда окислительные траншеи устраивают двухступенчатыми или с доочисткой стоков в биопруде.

Для аэробной обработки навоза применяют железобетонные резервуары до 4 м глубиной с механической или пневматической аэрацией, рассчитанной на 20-50 суток.

В системах такой биологической обработки технологические процессы подразделяются на холодный (температура аэрируемой массы 0-24°С), теплый (25-41°С) и горячий (42-60°С). При холодном процессе можно достичь следующего разложения содержащегося органического вещества: навоз от телят - 48%, свиной навоз - 36, навоз взрослого крупного рогатого скота на откорме - 31, коровий навоз - 24%. Из-за малой эффективности разложения органического вещества жидкого навоза или жидкой фракции на углекислый газ и воду этот процесс применяют лишь на первой стадии обработки, но уже в этом случае основная часть органического вещества выпадает в осадок. Осадок после слива отстоя извлекают из установок или сооружений и сразу используют на удобрение, либо повторно обрабатывают и затем также вносят на поля.

Более эффективны теплый и горячий процессы, при которых органическое вещество разлагается мезо- и термофильными микроорганизмами. Технологические процессы в этом случае протекают экзотермически, т. е. разлагаемая масса самосогревается, температура ее повышается до 50-70°С, благодаря чему достигается термическое обеззараживание навоза от яиц гельминтов. Наиболее интенсивно органическое вещество разлагается при аэрации перерабатываемой массы под действием сжатого воздуха. Выпавший в осадок ил также используют на удобрения.

В системах биофильтра жидкая фракция очищается путем фильтрации ее через липкую пленку бактериальной среды, обволакивающую поверхность соломы, стружек, пластика, деревянных планок или других наполнителей. Пленка разрушает остатки органического вещества жидкости, идущей через фильтр тонким слоем. Для переработки жидкого навоза используют одновременно обе системы (активного ила и биологического фильтра).

Жидкий навоз, прошедший такую биохимическую очистку, подают в отстойники, где он разделяется на твердую и жидкую составляющие. Твердую часть используют как удобрение, а жидкую подают на полив или доочистку с последующим возвратом ее в оборот для рециркуляции в системе навозоудаления.

Аэробная очистка жидкого навоза имеет и некоторые недостатки: значительные потери азота, сложность и дороговизну сооружений, а также большие расходы на аэрацию и непрерывное перемешивание. Но, несмотря на это, специалисты считают аэробное окисление одним из перспективных методов. В настоящее время оно является практически единственным методом полной очистки жидкой фракции до санитарно-гигиенических норм.

Применять биологический метод обработки жидкого навоза без предварительного разделения его и глубокого выделения питательных веществ целесообразно только на небольших фермах, так как большая продолжительность обработки требует строительства дорогостоящих сооружений большой емкости.

Одним из способов дополнительной очистки жидкой фракции является использование некоторых видов растений и водорослей с одновременным получением растительного корма для животных, а также в качестве питательной среды для развития дрожжей.

Так, профессор общественного здравоохранения и техники гигиены Освальд и биолог Калифорнийского университета Голуеке (США) разработали дешевый и безвредный для окружающей среды способ переработки птичьего помета. Отбросы с птицефермы, включая перья, остатки корма и помет, ежечасно смывают в приямки, где после отстоя жидкую фракцию отделяют от твердой. Жидкую фракцию затем подают в пруд с водорослями, обладающими высокой энергией роста. Эту культуру водорослей широко применяют в очистных сооружениях для предварительной очистки стоков. Во время роста водорослей в жидкости появляется свободный кислород, потребляемый затем бактериями. В экспериментальной системе очистки осветленную воду из пруда повторно используют для промывки пометосборных желобов.

В идеальных условиях с помощью такой системы очистки стоков с птицефермы водорослей для скармливания производят вдвое больше, чем может потребить поголовье кур на той же ферме. При добавлении в рацион до 10% от общего количества корма высушенных водорослей птица нормально растет и несет яйца.

В нашей стране выращиванием водорослей на основе жидкой фракции навоза занимаются в НИПТИМЭСХе Северо-Запада и ВНИИМЖе.

На Теленештской межколхозной откормочной базе Молдавской ССР проводят опыты по гидролизу и выращиванию кормовых дрожжей в среде, полученной из свиного навоза. По питательной ценности они оказались близкими к стандарту. Из 100 т жидкого навоза цосле гидросмыва можно получить около 1 т кормовых дрожжей (в пересчете на абсолютно сухой вес).