При современных условиях содержания и выращивания домашней птицы от одной птицефабрики средней мощности (400 тыс. кур-несушек или 6 млн. цыплят-бройлеров) в год поступает до 40 тыс. тонн птичьего помета. К утилизации такого количества органической массы птицефабрики не подготовлены, из-за чего птичий помет накапливается вблизи них, теряет свои ценные качества и представляет серьезную экологическую опасность для окружающей среды.
Подготовка и переработка птичьего помета в удобрение
В тоже время, опыт работы отдельных птицеводческих хозяйств в нашей стране и за рубежом показывает, что создание условий для подготовки и переработки помета в удобрения позволяет хозяйствам иметь от реализации переработанного помета не менее 1,5 млн. рублей в год чистой прибыли и одновременно ликвидировать опасность загрязнения лесов, водоемов и пахотных земель.
В настоящее время существенно изменились условия содержания и выращивания птицы. Сосредоточение на ограниченных площадях большого поголовья кур и цыплят-бройлеров, применение многоярусных клеточных батарей для выращивания бройлеров и ремонтного молодняка, создание искусственного микроклимата в помещениях с птицей, использование в ее рационах нетрадиционных кормов - все это привело к изменению физико-механических и химических характеристик птичьего помета, в больших количествах поступающего ежесуточно от специализированных птицеводческих хозяйств.
Физико-механические свойства, химический состав
Помет выделяется из организма птицы в виде дисперсной серой массы влажностью 70-75%. В нем содержится 0,8-1,2% азота, потери которого в зависимости от сроков и условий хранения могут достигать 40%. Основной химический состав помета следующий, %: сухие вещества 34,5-48,3; зола 14-40 (в том числе кальций до 8,5; фосфор - 2-3; сырой жир (эфирный экстракт) - 2,9-4,5; сырая клетчатка - 14,25; безазотистые экстрактивные вещества - 46-48.
Определено, что у кур-несушек использование азота корма организмом составляет 53%. В расчете на воздушно-сухое вещество в помете птицы содержится, %: лизина - 0,7-0,8; гистидина - 0,15-0,20; аргинина - 0,35-0,42; аспаргиновой кислоты - 1,01-1,02; треонина - 0,5-0,6; серина - 0,5-0,7; глутаминовой кислоты - 1,2-1,3; пролина - 0,2-0,3; глицина - 1,1-1,3; аланина - 0,7-0,8; валина - 0,6; изолейцина - 0,4-0,5; лейцина - 0,67-0,85; тирозина - 0,17-0,20; фенилаланина - 0,36-0,45.
Микроэлементы, %: медь - 0,0025-0,0094; железо - 0,01-0,04; цинк - 0,004-0,056; марганец - 0,50-1,00; магний - 0,019-0,044.
Свойства помета, являющегося дисперсной средой, можно разделить на две категории: физико-механическую и химическую. Первая характеризует структуру и фазовое состояние, а вторая - количественное содержание в помете азота, фосфора, калия, воды, органического вещества, золы и др.
В практике промышленного птицеводства для общей качественной оценки помета используют, в основном, такие показатели как относительная влажность и насыпная масса. Их значения предопределяют фазовые состояния помета (жидкое, вязкое, сыпучее). Качество помета как сырья для получения концентрированных органических удобрений характеризуется содержанием химических элементов в нем.
При разработках проектов строительства или реконструкции птицефабрик необходимо располагать объективными данными о поступлении помета сельскохозяйственной птицы с учетом ее вида и возраста.
В течение периода выращивания птицы количество поступления помета изменяется, поэтому при расчетах транспортных средств, затрат труда, материально-технических ресурсов, связанных с его доставкой в зону хранения или переработки эти изменения должны учитываться. Иначе это приведет к серьезным ошибкам при выборе технических средств, определении эксплуатационных затрат и капитальных вложений на строительство механизированных площадок для промышленной переработки помета. В конечном итоге от этого снижается качество проектов, необоснованно увеличиваются материальные затраты на утилизацию помета.
В связи с этим, сотрудниками ВНИТИП были проведены специальные исследования, которые включали определение основных физико-механических характеристик помета и его количественное поступление от птицы с учетом ее вида и возраста.
При клеточном содержании птицы с учетом комплекса технологических факторов в установившемся производственном процессе функционирования птицефабрик поступление помета от кур-несушек взрослого стада составляет 150-160 грамм в сутки при влажности 71-73 %.
Содержание в помете азота, фосфора и калия соответственно составляет 1,31-1,52 %; 0,55-0,68 %; 0,48-0,59 %. Насыпная масса помета находится в пределах 605-750 кг/м3.
Общая величина пометной массы с подстилкой, поступающей от птичника (при напольном содержании птицы), зависит от продолжительности содержания и вида птицы. Так, например, за цикл выращивания 1000 голов бройлеров поступает 5 тонн помета с подстилкой.
Влажность помета также зависит от возраста птицы. Это обусловлено в большей степени тем, что в начальный период выращивания молодняка в птичниках поддерживают температуру 28-32°С. Вследствие этого происходит снижение влажности помета за счет конвективного теплообмена между капиллярами частиц помета и воздушной средой в птицеводческом помещении.
В результате обследования многих птицефабрик в различных регионах страны было установлено, что низкое качество выполнения технологических операций по удалению помета из птицеводческих помещений является одной из главных причин повышения его влажности, которая обуславливается:
- нерегулярностью удаления помета из клеточных батарей, что приводит к накапливанию его на пометных настилах, и для обеспечения нормальной работы скребковых транспортеров операторы вынуждены смачивать помет водой;
- нарушением правил эксплуатации пометоуборщиков, которые включаются в работу не в определенной последовательности, что приводит к поломкам узлов и механизмов, а для избежания поломок в помет добавляется вода;
- отсутствием средств погрузки помета из заглубленных накопителей, что приводит к необходимости добавления воды, для того чтобы довести массу до жидкой консистенции и затем откачать ее, используя вакуумные агрегаты или центробежные насосы. Попадание воды в помет увеличивает объем транспортных перевозок.
Помет содержит большое количество органических веществ и является благоприятной средой для развития различных видов микробов. В условиях естественной аэрации и при соответствующей влажности и температуре внешней среды, содержание микроорганизмов в помете может доходить до колоссальных размеров. Например, в 1 грамме помета содержится иногда более 1 млрд. аммонифицирующих бактерий. Помимо окислительных, в помете имеются термофильные, нитрифицирующие, денитрифицирующие бактерии, возбудители различных брожений (целлюлозные, пектиновые, маслянокислые, молочнокислые и др.), плесневые грибы, актиномицеты, дрожжи.
Общеизвестно, что птичий помет - ценнейшее концентрированное органическое сырье, так как в нем содержатся все необходимые для питания растений элементы, причем в благоприятном сочетании. Но в чистом виде его в земледелии использовать не рекомендуется.
Однако, как показывает практика, свежий помет все же используют на полях, но в самых крайних случаях, когда от него нужно избавиться, как от нежелательного и экологически опасного отхода птицефабрик. Уже установилась система его накапливания и хранения (выдерживания) на возвышенных участках в буртах и кучах, но ни в коем случае не в заглубленных бетонированных хранилищах, так как в них постоянно, особенно весной и осенью скапливаются атмосферные осадки, поверхностные воды, которые многократно увеличивают влажность пометной массы, что приводит к усложнению проблемы ее утилизации.
Исследованиями установлено, что внесение свежего помета в почву не дает должного эффекта в первый год, так как требуется длительное время для развития микроорганизмов "обособленной микрофлоры", разлагающих свежее органическое вещество помета в доступные формы питания для растений.
В период выдерживания помета в хранилищах, в нем происходят сложные биохимические процессы. Под действием микроорганизмов значительное количество органического вещества в помете разрушается. Особенно большие потери выявлены при рыхлом хранении помета. Это относится к пометной массе, которая поступает из птичников с напольным содержанием (помет с подстилкой).
При плотной укладке создаются анаэробные условия (без доступа воздуха), при которых процессы разложения прекращаются в первоначальной стадии, так как вследствие образующихся органических кислот приостанавливается дальнейшее развитие микроорганизмов. Это ведет в целом к снижению потерь органического вещества. Сухое вещество помета теряется главным образом из-за разложения клетчатки, пектиновых веществ, пентозанов и белковых соединений, в результате чего образуется углекислота. Наибольшее ее количество получается именно при аэробных условиях хранения. Наряду с углекислотой в процессе разложения помета образуется метан, водород, молекулярный азот, а также органические кислоты: уксусная, пропионовая, муравьиная и молочная. Последние, не являясь конечным продуктом, могут подвергаться дальнейшим превращениям в анаэробных и аэробных условиях.
Разлагаются и азотистые соединения. Азот в свежем помете находится в виде мочевины, мочевой и гипуровой кислот, амино-амидокислот, белковых веществ и некоторых других соединений. В результате разложения всех этих веществ образуется аммиак. Количество его может быть различным, в зависимости от качества разлагающего органического субстрата и внешних условий. Особенно ощущается наличие аммиака в воздушной среде птичника, когда на пометные настилы (полики) из поилок попадает вода, а повышенная температура в птичнике (свыше 25 градусов) способствует ускоренному развитию анаэробного процесса. В итоге заметно ухудшается микроклимат в птичнике, резко снижается качество помета как сырья для получения удобрения, и он становится благоприятной средой для интенсивного размножения патогенной микрофлоры и вредных насекомых.
Чтобы уменьшить потери ценного для питания растений аммиака, необходимо создавать такие условия, при которых максимально исключается возможность поступления воды в помет как в птичнике, так и за его пределами. Только в таких условиях аммиак может быть поглощен микроорганизмами, находящимися в помете, и перейти в органические соединения бактериальных клеток.
Под воздействием нитрифицирующих бактерий аммиак в помете превращается в азотную кислоту. Нитрификация проходит особенно интенсивно при рыхлом хранении помета, то есть при достаточной аэрации. Образующаяся азотная кислота, проникая в анаэробную зону становится питательной средой для денитрифицирующих бактерий, которые могут перевести азотную кислоту в свободный азот, улетучивающийся в атмосферу. Появление такого процесса, безусловно, нежелательно, так как азот помета нужен растениям не в свободном, а в связанном состоянии.
Во избежание потерь азота нужно создать неблагоприятные условия для развития нитрифицирующих бактерий.
Нитрифицирующие бактерии развиваются только в присутствии кислорода, значит необходимо прекратить его доступ. Если помет сильно уплотнить, то доступ кислорода станет весьма ограниченным, жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий будет подавлена, накопление азотной кислоты прекратится и для денитрифицирующих бактерий не будет почвы для восстановления, таким образом, потери азота будут сведены к минимуму.
Во время разложения помета очень важно также предупредить потери фосфорной кислоты, которые могут составить свыше 40% от всего содержания ее в помете. Потери эти могут быть в результате выщелачивания ее атмосферными осадками (дождем, снегом, поверхностными стоками) или путем восстановления фосфатов под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов. Последние могут восстанавливать фосфат не только до фосфорной кислоты, но и до фосфоритного водорода, который улетучивается в атмосферу. При этом ценность помета как удобрения также резко снижается.
Для предупреждения потерь питательных элементов и соединений, содержащихся в помете: органического вещества, углерода, азота и фосфора, большое значение имеет правильный выбор способов удаления и выгрузки помета из птичников, его транспортировки и длительного хранения.
Удаление и выгрузка из птичников
На многих птицефабриках в различных регионах страны складывается неудовлетворительное экологическое состояние территорий, на которых накапливаются большие количества птичьего помета жидкой консистенции. Причем, весной и осенью даже в типовые пометохранилища практически всегда поступают атмосферные осадки, поверхностные стоки или подпочвенные воды, поэтому огромные, ежегодно накапливаемые количества пометной жидкости, не могут полностью использоваться в качестве удобрений, и вблизи птицефабрик происходит образование так называемых "пометных озер" - без признаков жизни растительного и животного мира. Подобные скопления представляют потенциальную экологическую опасность из-за возможности возникновения инфекционных болезней.
Выход из создавшейся сложной ситуации возможен при использовании физиологической особенности птицы: продукт обмена веществ, выделяемый из ее организма - птичий помет, поступает без жидкой фракции. Следовательно, если построить технологический процесс выращивания и содержания птицы, исключающий поступление воды в помет в производственной зоне, то решение проблемы утилизации этого вида отхода не представляет большой сложности.
Процесс внедрения на птицефабриках технологических и технических решений, позволяющих на первом этапе работ обеспечить максимальное снижение влажности помета, поступающего из птицеводческих помещений в зону хранения или переработки, должен быть приоритетным.
В связи с этим необходимо остановиться на основных способах и приемах, связанных с транспортированием и хранением помета, использование которых позволит заметно улучшить экологическое благополучие окружающей среды и резко снизить материально-технические и трудовые затраты.
В птичниках большое количество воды поступает в помет из поилок. В настоящее время для подачи воды птице клеточные батареи оборудуются желобковыми, чашечными и ниппельными поилками. Для устранения подтекания воды в помет из желобковых поилок (негерметичность соединений, коррозия стенок) по всей длине их устанавливают полиэтиленовые поилки-вкладыши шириной 105-145 мм. Они поставляются рулонами по 110 м.
Практически невозможно исключить поступление в помет воды из чашечных поилки.
На птицефабриках этот тип поилок заменяют ниппелями, которые в 2-3,5 раза могут уменьшить сброс воды в пометные каналы птичника. Для исключения попадания капель воды в помет под ниппели устанавливают специальные накопительные чаши или подставки-желобки.
При эксплуатации клеточных батарей, где были установлены уловители воды от ниппельных поилок, было замечено, что скребки для уборки помета стали чаще выходить из строя из-за поломок (обрыв троса от тяговых перегрузок, срезание предохранительных винтов, заклинивание скребка в рабочем режиме и др.), так как ранее работающий скребок по конструктивному исполнению предусматривался для работы с жидким пометом. В связи с этим пришлось скребок усилить.
Скребок работает в двух режимах: рабочий и холостой. При уборке помета скребок самоустанавливается в нижнее положение. А при фиксировании скребка в горизонтальном положении, перемещения помета не происходит, т.е. осуществляется холостой ход. При эксплуатации скребка улучшенной конструкции специалисты птицефабрики отметили его надежную работу даже при отделении от металлического пола и боковых поверхностей подсушенной пометной корки, т.к. скребок стругает присохший к поверхности помет.
Уборка помета из клеточных батарей является первой составляющей в общей технологии удаления и выгрузки помета из птичника для дальнейшей перевозки его в зону хранения или промышленной переработки.