1.2. Характеристика пташиного посліду

Пташиний послід – це продукт обміну речовин в організмі птиці колоїдної консистенції, сіро-зеленого кольору, комкувато-пористої структури, що виділяється з організму птиці у вигляді суміші сечі та калу. Вихід посліду залежить від виду птиці, її віку та способу утримання.

Усереднена норма виходу посліду з урахуванням усушки до 65-70% становить на одну голову дорослої птиці 62 кг на рік.

При зберігання у чистому вигляді послід швидко злежується та випускає неприємний запах, зумовлений виділенням продуктів розкладу органічних речовин.

Більша частина посліду складається з часток розміром від 0,1 до 1 мм, а близько 30% його маси становлять частки розміром менше 0,1 мм. Дрібні фракції містять більше органічної речовини (до 75%), ніж крупні (до 25%). У посліді містяться включення неперетравленої їжі, перо птиці, пісок та ін.

Усі поживні речовини у пташиному посліді знаходяться у сполуках, які здатні засвоювати рослини. Послід також багатий на мікроелементи: у 100 г сухої речовини міститься мангану15-38 мг, цинку – 12-39, кобальту – 1-1,3, міді – 0,5, заліза – 367-900 мг.

Значна частина елементів живлення в посліді (азоту близько 50%, фосфору – 40% та калію – 60%) знаходяться у водорозчинній формі.

Додавання води у послід значно знижує його цінність як добрива.

Хімічний склад пташиного посліду яєчних курей промислового стада у% на суху речовину: вологість – 71%, N – 1,24, P₂O₅ – 0,57, K₂O – 0,51.

При сухому способі видалення посліду його вологість складає 55-60%. Зазвичай вода з напувалок в тій чи іншій мірі потрапляє на настили та зволожує послід, тому абсолютно сухого способу видалення посліду з кліткових батарей поки не існує [19, 20].

Непідготовлений до використання гній та послід містять яйця та личинки гельмінтів, патогенну мікрофлору, життєздатне насіння бур'янистих рослин. Можлива наявність збудників інвазійних та інфекційних хвороб.

Екологічна небезпека гною та посліду також багато в чому визначається значною концентрацією в них токсичних сполук типу аміаку, сірководню, меркаптанів, фенолу, крезолу та ін. Особливу небезпеку становлять леткі азотовмісні сполуки.

Курячий послід офіційно визнано хімічним та бактеріологічним токсичним компонентом третього класу небезпечності [19].

1.3. Методи та способи переробки пташиного посліду

З переходом птахівництва на промислову основу й появою великих птахівницьких господарств, поголів'я птиці в яких становить десятки й сотні тисяч голів, галузь зіштовхнулася із проблемою використання великої кількості пташиного посліду [8].

Методи та способи переробки пташиного посліду залежать від властивостей і складу початкової сировини, а також від цілей переробки та виду кінцевих продуктів [19, 20].

При виборі методів і способів переробки пташиного посліду виходять з науково обґрунтованої системи поглядів, а саме:

• пташиний послід має енергетичний потенціал, обумовлений вмістом органічних речовин, здатних при їх мінералізації віддавати значну кількість енергії;

• пташиний послід є невід'ємною ланкою природного ланцюга "ґрунт – рослина – тварина (птахи) – гній (послід) – ґрунт", і повинен використовуватися в цьому ланцюзі з найбільшим ефектом;

• будучи залишком переробки продукції фотосинтезу рослин птахами, пташиний послід містить велику кількість органічних речовин, біогенних елементів, мікроелементів, ферментів і вітамінів;

• наявність органічних речовин, робить пташиний послід ідеальною їжею для ґрунтової мікрофлори, життєдіяльність якої забезпечує нормальний перебіг біохімічних процесів у ґрунті, сприяє утворенню гумусу і збільшенню родючості ґрунту;

• біологічні особливості пташиного посліду унеможливлюють його пряме застосування в якості органічного добрива, через невідповідність необробленого посліду санітарно-ветеринарним вимогам;

• кінцеві продукти переробки пташиного посліду не повинні містити умовно патогенну мікрофлору, яйця гельмінтів і їх застосування не повинно викликати захворювання людей і тварин, накопичення шкідливих речовин у ґрунті;

• вміст біогенних речовин у пташиному посліді дозволяє суттєво знизити застосування мінеральних добрив, для виробництва котрих необхідні значні витрати сировинних та енергетичних ресурсів;

• переробка посліду є важливим економічним, господарським та природоохоронним завданням, розгляд якого повинен відбуватись з позиції системного підходу [19, 21].

Виходячи з вищесказаного, переробка пташиного посліду може проводитись в наступних напрямах:

• отримання органічного добрива;

• палива;

• з метою знищення;

• комбіновано [21].

Для цього можуть застосовуватись різні методи переробки гною, які можна розділити на фізичні, хімічні і біологічні.

До фізичних методів відносяться: механічні, теплові та електричні. Механічні методи включають ряд способів обробки рідкого пташиного посліду, такі як відстоювання, центрифугування, фільтрування. Представлені способи спрямовані на зневоднення посліду і розділення його на фракції. Способи розділення пташиного посліду на фракції і зневоднення рідкого посліду умовно можна розділити на природні і механічні.

Природне розділення рідкого посліду відбувається в горизонтальних і вертикальних відстійниках під дією гравітаційного поля землі. Ці пристрої прості, але природне відстоювання посліду не відбувається, якщо вологість його менше 90%. Продуктивність відстійників невелика. Крім того, вони громіздкі і дорогі. Проте, ці пристрої знаходять застосування в технологічних лініях розділення тваринницьких стоків.

Механічне розділення рідкого посліду на фракції являється основним видом сепарації стоків на великих комплексах. Розділення відбувається за допомогою фільтруючих та осаджуючих машин та апаратів, загальним недоліком яких є висока вологість одержаної твердої фракції. Серед фільтруючих машин та апаратів найбільше розповсюдження отримали прес-фільтри та вібросита. Механічні методи можна розглядати як допоміжні, оскільки вони не вирішують проблеми знезараження при переробці пташиного посліду і є досить енергоємними. Отримані рідка та тверда фракції вимагають подальшої обробки біологічними, хімічними або тепловими способами.

До теплових способів переробки посліду відносяться сушка, обробка гострою парою і випарювання. Сушку можна здійснювати як низькотемпературним, так і високотемпературним способом. Низькотемпературна сушка здійснюється за природних умов та дозволяє призупинити бродіння посліду. При застосуванні цього способу значно знижується вологість посліду без залучення значних витрат енергії, зменшується неприємний запах, але немає гарантії повного знезараження. Також в процесі сушки відбуваються істотні втрати цінних компонентів посліду.

В останні роки отримав поширення спосіб сушки посліду у спеціальних агрегатах під дією високих температур. Установки для сушіння посліду забезпечують отримання продукту, що відповідає санітарно-ветеринарним вимогам, зручного для транспортування і внесення в ґрунт. Проте, висока вартість високотемпературної сушки обумовлена ціною на паливно-мастильні матеріали і високими первинними витратами, що не дозволяють широко застосовувати цей спосіб переробки.

Обробка гострою парою спрямована на повне знезараження посліду. Цей спосіб енергоємний і послід на виході має більш високу вологість, що пов'язано з розрідженням його парою. Застосування цього способу можливо у відносно вузьких виробничих умовах і у випадку виникнення епізоотії.

Спосіб термічної обробки посліду в автоклавах застосовується для знезараження рідкого пташиного посліду, але вимагає значних затрат енергії.

До групи електричних методів відносяться обробка струмом надвисокої частоти, електроосмос, електрохімічна коагуляція, електрофлотація, обробка ультрафіолетовими променями. Ці способи не отримали широкого поширення через високу вартість устаткування, значні витрати електроенергії та підвищені вимоги, що пред'являються до персоналу.

Одним з видів обробки рідкого пташиного посліду є хімічні методи. Вони запобігають забрудненню навколишнього середовища та виділенню неприємних запахів в довкілля. Крім того, деякі хімічні реагенти знищують бактерії, у тому числі й ті, що викликають гнилісні аеробні процеси, що супроводжуються виділеннями шкідливих газів. Хімічні методи передбачають контактну обробку хімічними речовинами і застосовуються тільки для знезараження посліду. Загальним недоліком хімічних методів є те, що вони вимагають певних матеріальних та енергетичних витрат, а також хімічні речовини чинять певне навантаження на навколишнє середовище [20, 21, 10].

Перспективним напрямом переробки пташиного посліду вважаються біологічні методи. Вони засновані на біохімічній деструкції та мінералізації органічних речовин мікроорганізмами і максимально наближені до природних процесів. При цьому за рахунок часткового розкладання органічної речовини відбувається зменшення вмісту в посліді джерел забруднення, які переходять в нерозчинну або газоподібну форму. Біологічні способи підрозділяють на природні і штучні. Природні ґрунтуються на біохімічних процесах, що протікають в природних умовах - біологічних ставках, лагунах, ґрунті та компості. Штучні - засновані на біохімічних процесах, що протікають у штучно створених умовах, – в аеротенках, окислювальних каналах, метантенках, анаеробних фільтрах та інших спорудах.

Залежно від того, які групи мікроорганізмів беруть участь в процесі, розрізняють аеробні і анаеробні способи біологічної обробки.

Компостування посліду відноситься до аеробних біологічних процесів розкладання. Знезараження посліду відбувається при його розкладанні та нагріванні (до 60 °С) при наявності термофільних мікроорганізмів. Основними недоліками цього способу є обмеженість застосування за кліматичними зонами країни, тривалість процесу, значні втрати поживних речовин та необхідність великої кількості наповнювача.

Спосіб обробки рідкого пташиного посліду у біологічних ставках має відносно низьку вартість переробки. Проте цей спосіб тривалий в часі, вимагає відчуження значних виробничих площ. Також існує небезпека промерзання, підвищеного неприємного запаху, а також забруднення ґрунтових вод.

Для інтенсифікації процесу розкладу та осадження органічної маси у пташиному посліді застосовують аеробну обробку. Вона відбувається шляхом аерації за допомогою нагнітання повітря від компресора, або за допомогою механічних аераторів, які за рахунок інтенсивного перемішування рідкого посліду забезпечують його контакт з атмосферним повітрям, що створює сприятливі умови для життєдіяльності аеробних бактерій. Але цей спосіб має ряд недоліків: значні втрати азоту, складність та високу вартість споруди, високі експлуатаційні витрати, а також великі витрати енергії на аерацію та безперервне перемішування.

Анаеробне зброджування вважається перспективним способом. В результаті процесу зброджування розпаду підлягають органічні речовини, що містяться в посліді, з утворенням газоподібних продуктів у вигляді суміші метану і вуглекислого газу (біогазу). При цьому він частково або повністю знезаражується, дегельмінтизується, дезодорується та девіталізується. Для анаеробного зброджування застосовують різні біореактори: метантенки і анаеробні фільтри. Для забезпечення процесу потрібна підтримка температурного режиму, забезпечити яку можна шляхом використання біогазу, що виділився. Анаеробне зброджування покращує властивості посліду, як добрива, в результаті мінералізації біогенних речовин, практично без втрат їх у навколишнє середовище. Цей спосіб дозволяє більш високі норми навантаження, ніж можливі при аеробній обробці, не вимагає застосування хімічних реагентів для розкладання органічної речовини; зменшує водоутримуючі властивості посліду.

Анаеробне зброджування – єдиний спосіб з вище розглянутих, що дозволяє не лише покривати витрати енергії на ведення процесу, але і отримувати надмірну її кількість. Енергія, що одержується у вигляді біогазу, зручна для користувача, оскільки її можна перетворити в теплову, електричну і механічну. Але цей метод практично не дає зменшення об’єму та вологості обробленого посліду [21, 10, 5]. Розглянувши основні методи і способи переробки пташиного посліду, можна зробити наступний висновок: найбільш відповідає пред'явленим вимогам спосіб анаеробного зброджування, як найбільш наближений до природних умов і який дозволяє отримати високоякісне органічне добриво і додаткове джерело енергії у вигляді біогазу.