Переработка органических отходов животноводства и птицеводства в высококачественные органические удобрения

Грамотно организованная утилизация отходов животноводства очень важна для успешного ведения конкурентоспособного хозяйства, к тому же эта сфера находится под пристальным государственным контролем. Тем не менее, хозяйств, оснащенных современными очистными сооружениями, в России единицы.

В последние несколько лет в нашей стране наблюдается резкий рост строительства и реконструкции животноводческих и птицеводческих комплексов. Практически все предприятия, построенные после 2000 года, стараются применять только новейшие технологии и современное оборудование для содержания животных. Но с переработкой навоза дело обстоит иначе. 

Специалисты утверждают, что проблема отсутствия современных очистных сооружений на фермах стоит очень остро. Профессор кафедры электрификации и автоматизации МСХА им. Тимирязева Георгий Дектерев даже называет ее одной из вечных проблем отрасли. За последние несколько лет ситуация с внедрением современных технологий не сдвинулась с места, сетует он. На рынке появились новые материалы (например, лагуны из пленки с полной гидроизоляцией вместо ненадежных бетонных сооружений), но из-за дороговизны переоборудования предприятия их практически не используют. 

Подобным образом оценивает ситуацию и директор института «Белагротех» (Белгород) Владимир Скороходов: «В настоящее время на территории России практически не существует ферм, на которых для переработки отходов используются очистные сооружения. В большинстве случаев применяются так называемые лагуны – котлованы, куда сбрасывается сырье. После заполнения лагуны ее содержимое выносится на поля без какой-либо переработки». Для сравнения эксперт приводит опыт Европы, где уже около 10 лет действует закон, запрещающий выбрасывать на поля непереработанные органические отходы. Также на западе из-за опасности проникновения сырья в грунт запрещено заглубленное хранение отходов, которое в России применяется повсеместно.

Инженер проектов компании «Биокомплекс» (Москва, переработка и утилизация отходов) Сергей Перегудов считает, что основной причиной низкой оснащенности российских сельскохозяйственных и животноводческих предприятий современным оборудованием для переработки и утилизации отходов является их относительная «юность» и затяжной кризис, который сильно сократил деловую активность сельского хозяйства России. Скороходов же связывает возникновение такой сложной ситуации с небрежностью аграриев по отношению к земле и устаревшим законодательством. 

В настоящее время в России действуют Нормы Технологического Проектирования (НТП 17-99). По словам экспертов, в большинстве случаев аграрии их соблюдают, однако сами нормы уже давно устарели. Существующие правила не предполагают использования новых технологий, поэтому при проектировании приходится пользоваться европейскими и американскими стандартами. Профессор Дектерев замечает, что современных очистных сооружений нет даже в Московской области, где за соблюдением экологических норм следят гораздо более внимательно. 

Гидросмывом или скрепером? 

Первое звено в цепи очистных сооружений – системы, отвечающие за удаление навоза из животноводческих помещений. По словам Перегудова, они делятся на два основных вида. Первый – механические системы. Как правило, они применяются на предприятиях по разведению крупного рогатого скота при беспривязном, стойловом и стойлово-пастбищном содержании животных, в родильных отделениях, телятниках, в домиках для телят и на открытых откормочных площадках. Также механические системы распространены на небольших свиноводческих предприятиях мощностью до 24 тыс. голов в год и свинокомплексах, использующих технологию холодного содержания животных в легких ангарах. 

Механический способ удаления и транспортирования навоза осуществляется с помощью скребковых транспортеров. Во дворах с привязным содержанием, как правило, используются устаревшие устройства типа ТСН-160 российского производства, а в новых и реконструированных комплексах применяются современные скреперные системы таких производителей, как «Фармтек», «Трансфер-Агро», «Дейри-Тек», DeLaval, WestfaliaSurge и др. К механическим способам удаления навоза еще относится использование бульдозеров разных типов. 

Также Перегудов выделяет гидравлические системы навозоудаления. Они, в свою очередь, делятся на два основных типа: самосплавные и гидросмывные. Самосплавные (самотечные) системы бывают периодического или непрерывного действия. Система периодического действия (вакуумная система) представляет собой цепь сообщающихся ванн с пробками. Она применяется при строительстве и реконструкции современных свинокомплексов при бесподстилочном содержании животных. Самосплавную систему навозоудаления непрерывного действия, как правило, применяют при бесподстилочном содержании животных или при использовании неглубокой подстилки в помещениях для КРС. По этой технологии смыв трубы или канала осуществляется жидкой фракцией навоза. 

Гидросмывный способ навозо-удаления был особенно распространен в 1980-е годы при строительстве свиноводческих предприятий на 54 и более тысяч свиней в год. Сейчас технология считается устаревшей: затраты воды при этом методе увеличиваются в десять раз по сравнению с самосплавными системами, что крайне не экономично. Поэтому гидросмыв запрещено использовать при новом строительстве, за исключением особых случаев, согласованных с органами государственного экологического контроля, ветеринарного и санитарного надзора. Однако коммерческий директор Bauer Technics Group Андрей Ященко утверждает, что и по сей день на свиноводческих фермах чаще всего применяют систему гидросмыва. 

По словам Перегудова, комплексы КРС, построенные по технологии холодного содержания, тоже оснащают механическими или гидравлическими системами навозоудаления. Отличительная особенность у таких помещений одна: при их проектировании делается поправка на глубину канала, который должен пролегать ниже уровня промерзания грунта, поясняет специалист. Ященко добавляет, что в зимние периоды, когда температура опускается ниже –15оC, уборку навоза осуществляют мини-тракторами, при этом на период сильных морозов временно убирают скреперы. 

Именно так с органическими отходами справляются в СПК «Подовинное» (Челябинская область, КРС). В хозяйстве используется технология холодного содержания животных. Когда температура в коровниках опускается до –6оC, применение скреперных установок становится невозможным, и удаление навоза производится раз в день тракторной лопатой (в хозяйстве в основном используются трактора ТЗ-80 белорусского производства). 

В качестве подстилки для скота применяется солома, которая удаляется вместе с навозом (тем самым обеспечивается более эффективное гниение сырья). Далее следует погрузка на телеги и выгрузка на специальные бетонированные площадки, где навоз оставляют на год и только после этого вносят на поля. По словам директора предприятия Сергея Мельникова, на Урале распространены нетрадиционные технологии удаления навоза. Ведь в сорокоградусные морозы применение «классических» методов возможно только в отапливаемых помещениях. 

Переработка сырья 

После удаления стоков с территории животноводческих помещений наступает процесс их переработки и утилизации. Этот процесс полностью контролируется нормами технического проектирования. Перегудов поясняет, что основными требованиями НТП 17-99 при проектировании, строительстве и реконструкции очистных сооружений для промышленных животноводческих комплексов являются: разделение стоков навоза на фракции; карантинирование всех видов навоза в течение 7 дней; компостирование твердой фракции и подстилочного навоза активным (7-8 дней) или пассивным (2 месяца в теплое время года и до 3 месяцев в холодное) способом для обеззараживания и дегельминтизации; обеззараживание жидкой фракции навоза в секционных прудах-накопителях от 4 до 8 месяцев в зависимости от вида животных; использование всех видов навоза и его фракций в качестве органических удобрений на полях. 

Так как затраты на эксплуатацию систем по переработке и вносу навоза на поля напрямую влияют на рентабельность и себестоимость продукции животноводства, на предприятии необходимо использовать энергосберегающие и низкозатратные технологии утилизации и переработки навоза в органические удобрения, советует Перегудов. 

Александр Закревский, главный инженер НПО «Агротехкомплект» (Санкт-Петербург; проектирование и строительство животноводческих комплексов), среди современных технологий переработки сырья ориентируется на европейскую технологию, представленную в концепции компании Wopereis (Нидерланды). «Эта технология широко применяется на молочных фермах в Европе, – рассказывает он. – Дойные коровы, находящиеся на силосном кормлении, производят жидкий навоз, который достаточно легко поддается перекачиванию центробежными насосами. То, что остается на полу, удаляется скребками (скреперами) и сбрасывается в поперечный навозный канал глубиной 1,7 метра. Когда он наполняется, навоз перемещают в навозохранилище». 

По словам Закревского, удаление навоза из навозосборного канала происходит следующим образом. 

В канале устанавливают электрический погружной миксер и центробежный насос. Миксер обеспечивает качественное перемешивание навоза в однородную массу, а центробежный насос, который опускают на дно канала, передает сырье в герметичный пластиковый трубопровод, устойчивый к промерзанию и протеканиям. Под землей этот трубопровод входит в навозохранилище. 

Навозохранилище представляет собой котлован, который выстлан цельным куском пленки, «не боящейся» механических и физических воздействий. Навоз в такое хранилище подается снизу, что также защищает его от промерзания. Защитное покрытие сверху предотвращает контакт навозных масс с воздухом, а также попадание в лагуну природных осадков, что существенно уменьшает объем жидкой массы и, следовательно, затраты. По российским санитарным нормам сырье должно пройти стадию обеззараживания, когда лагуна заполнится. За это время бактерии внутри навоза обеспечивают брожение, выделяются газы, повышается температура, создаются неблагоприятные условия для семян сорняков и личинок паразитов (дерминтов). После того, как они погибнут, навоз можно использовать как органическое удобрение. 

Но перед внесением удобрения на поля его нужно повторно перемешать, напоминает Закревский. Для этого существуют стационарные миксеры лопастного типа, работающие от привода вала трактора. В лагуне объемом 6 тыс. куб. м (максимальный объем, который возможно создать из одного куска пленки) перемешивание занимает 12 часов. После этого для распределения навоза по полю используют самоотсасывающие вакуумные бочки объемом около 11-15 куб. м. Позади такой бочки установлен инжектор (культиватор), помогающий внести навоз подпочвенно, сохранив содержащийся там азот. Инжекторы обладают шириной захвата около 6 м и равномерно распределяют навоз по полю. Вакуумные насосы, которые установлены на бочке, имеют два режима вращения: они способны как всасывать, так и выталкивать навоз из бочки. Насосы создают внутри бочки избыточное давление, и навоз быстрее вытекает на поле. Так экономится время на подпочвенном внесении, вся бочка опорожняется за 3-4 минуты. Весной и осенью, когда проходят такие работы, навозохранилища полностью опустошаются и заполняются вновь. 

Рассчитать примерную стоимость такого комплекса оборудования непросто, так как все проекты уникальны, говорит Закревский, но добавляет, что одна лагуна в комплекте с миксером, насосом и трубопроводом может стоить около €100 тыс. Также необходимо понимать, что для установки такого комплекта оборудования нужна полная реконструкция зданий и изменение концепции самой фермы, напоминает специалист. Основным достоинством этой технологии, по его словам, является то, что при ее использовании отпадает необходимость приобретения азотных удобрений. Ценнейшее удобрение – азот – вносится в почву вместе с жидким навозом. Закревский утверждает, что благодаря отказу от покупки азотных удобрений в хозяйстве на 800 голов КРС данная технология окупится менее чем через 1,5 года. 

По мнению Перегудова, наиболее современной и экономичной системой по утилизации и переработке навоза является технология разделения (сепарирования) стоков с последующей переработкой отделенной твердой фракции в высококачественные удобрения, подстилку для КРС или топливо для пиролизных теплогенераторов. 

Перегудов утверждает, что согласно нормам разделение животноводческих стоков шнековым пресс-сепаратором позволяет снизить объем отстойников в 2,5 раза. Этот эффект достигается за счет сокращения времени выдерживания жидкой фракции в два раза. «Более того, разделение упрощает технологию внесения жидкой фракции навоза в качестве удобрений в поля, снижает сроки хранения и минимизирует вредное влияние на окружающую среду, – замечает он. – А отделенная сепаратором твердая фракция навоза – относительно сухая и рассыпчатая масса без запаха, что является практически идеальным материалом при использовании ее в качестве подстилки для КРС или удобрения». 

Как и Закревский, Перегудов рекомендует применять пленочные материалы при строительстве лагун для жидкой фракции. По его подсчетам, это позволяет снизить затраты на сооружение помещений в 15 раз по сравнению с бетонными конструкциями. «Вся система в комплексе доступна даже для малых хозяйств, – говорит специалист. – Например, ее цена для фермы КРС на 0,4-1,2 тыс. голов или свинокомплекса на 8-16 тыс. голов составит около 11-15 млн руб. В эту стоимость войдет оборудование цеха разделения с системой насосных станций, затраты на строительство (до 6 млн руб.), а также пленочные навозонакопители (лагуны) с установленным оборудованием для перемешивания и откачки навоза (до 5-9 млн руб.)». 

Печальная статистика 

Можно сказать, что все хозяйства в той или иной степени занимаются утилизацией навоза. Но только одни применяют современное оборудование и технику, чтобы использовать навоз в качестве удобрения согласно агрономическим нормам, а другие осуществляют бесконтрольный вывоз на поля в обход всяких правил. Причем последних предприятий большинство. По словам экспертов, отдельной статистики по оснащенности ферм современными очистными сооружениями не ведется, но доля этих предприятий крайне мала. 

Однако есть и такие хозяйства, построенные более 20 лет назад, которые, несмотря на устаревшее оборудование, стараются осуществлять утилизацию навоза с соблюдением всех норм, а по возможности и постепенно обновляют оборудование и парк машин. 

К таким хозяйствам можно отнести АФ «Гостагай» (Анапа; КРС, овцы). Главный агроном предприятия Сергей Песляк так описывает способ утилизации сырья: «В зимнее время животные у нас содержатся в помещениях, а летом на улице. Зимой навоз из помещений удаляется скреперными установками советского производства, грузится на тачки, расположенные под транспортером, и вывозится в навозохранилище. А летом для такой работы используются трактора, которые вполне успешно удаляют сырье с некрытых площадок. Навозохранилище у нас заглубленное, изготовлено из бетонных плит. Сырье перегнивает там около года, после чего вносится на поля навозоразбрасывателями, которые также были произведены еще во времена СССР. После этого поле запахивается». По словам агрария, этот механизм соответствует экологическим нормам и обходится недорого. 

Примерно таким же образом удаляют навоз в хозяйстве «Суворова» (Краснодарский край; КРС, свиньи). Генеральный директор предприятия Александр Пелих рассказывает, что для удаления навоза из помещений используются трактора белорусского производства. Сырье, как и в «Гостагае», удаляется в заглубленные бетонные котлованы, а через год вносится на поля, которые принадлежат расположенной по соседству растениеводческой компании. «У экологических служб к нам никаких претензий нет», – утверждает Пелих. 

Перегудов, описывая общую ситуацию в отрасли, замечает, что переработкой навоза и других отходов животноводства занимаются в основном современные крупные агрохолдинги, имеющие в активе собственные зерновые компании. В пример специалист приводит такие предприятия, как «Талина» (Саранск; мясопереработка, свиноводство, производство кормов), «Белгородский бекон» (Белгород; свиноводство), «Орелсельпром» (Орел; свиноводство), «Мираторг» (Москва; агропромышленный холдинг). «Эти предприятия, согласно нормам, осуществляют не только утилизацию навоза с животноводческих предприятий, но и его переработку, используя при этом современное оборудование. А получаемое органическое удобрение они применяют на своих полях», – говорит инженер. 

Что же касается небольших хозяйств, то тут дело обстоит иначе. Хотя бывают и исключения. Например, интересен опыт находящегося в процессе реконструкции свинокомплекса «СВ-Поволжское» (Тольятти, агропромышленный холдинг), где к решению вопроса переработки отходов подошли комплексно. Навоз на предприятии будет перерабатываться в органическое удобрение путем разделения на фракции и ускоренного компостирования, а переработанные отходы собственной бойни планируется использоваться в качестве белковой добавки к кормам. Другой пример – птицефабрика «Ивановский Бройлер» (Ивановская область, полный цикл производства куриного мяса), которая ежегодно осуществляет реализацию населению более 4,5 тыс. т компоста, получаемого в результате сепарации жидких стоков помета. 

Также, по словам Перегудова, некоторые фермы КРС молочного направления перерабатывают стоки навоза сепараторами и биореакторами в подстилку для коров. 

К сожалению, таких хозяйств единицы, сетует специалист, хотя данная технология уже более 10 лет эффективно используется фермерами в Европе. 

В то же время Скороходов из института «Белагротех» замечает, что на настоящий момент в России не существует рынка органических удобрений, а стало быть, у небольших хозяйств могут возникнуть серьезные проблемы с реализацией такого товара.

***************************************************************

Передовой опыт

В октябре 2008 года в ЗАО «Батайское» (бизнес-комплекс «ГРУППА АГРОКОМ», Ростовская область, свиньи) был запущен новый цех по утилизации производственных стоков. 

Согласно санитарным нормам, предприятие, выпускающее свыше 20 тыс. голов в год, обязано делить стоки на фракции, говорит главный инженер хозяйства Сергей Ворошилов. В «Батайском» же, где производительность составляет более 32 тыс. голов, старая технология утилизации санитарным нормам не соответствовала, поэтому было решено перейти на новое оборудование. 

По словам Ворошилова, новые очистные сооружения рассчитаны на переработку 40 куб. м отходов в час, что позволяет обслуживать производство на 100 тыс. голов. Из животноводческих помещений сырье удаляется традиционным для свиноводства способом – гидросмывом. Затем осуществляется сепарирование сырья на жидкую и твердую фракции, после чего оно вносится на поля как органическое удобрение. 

Общая стоимость новых очистных сооружений вместе с изготовлением лагун, их укрытием геомембраной, приобретением технологического оборудования и его монтажом составила порядка 21 млн руб., подсчитывает Ворошилов.

Буква закона

По словам инженера проектов компании «Биокомплекс» Сергея Перегудова, в России в настоящий момент действуют жесткие нормы по технологиям утилизации навоза и помета (НТП 17-99), в которых описан весь перечень технологий, по которым животноводческое предприятие может осуществлять переработку, подготовку и использование навоза. 

В данном документе в том числе описаны сами технологии «систем утилизации и переработки навоза», которые должны обеспечивать «…подготовку и использование всех разновидностей навоза, его фракций и помета в качестве органического удобрения сельскохозяйственных угодий и почвы непосредственно или путем производства комплексных органических или органо-минеральных удобрений; переработку навоза и помета в высококачественные органические удобрения, компост, биогумус и для получения вторичных продуктов; безотходную переработку и максимальное использование всех видов навоза и помета для внесения в почву». 

Таким образом, поясняет Перегудов, согласно действующим нормам использование стоков навоза и помета, кроме как в качестве органического удобрения, не допускается, а любая его переработка (в том числе и очистка) должна быть осуществлена в органические удобрения для использования на полях. Следовательно, идея о том, что стоки нужно очищать дорогостоящими технологиями и сливать в реки, озера или городские очистные сооружения является заблуждением, этого делать нельзя, однако именно она находит поддержку у многих аграриев. 

Инженер заостряет внимание аграриев на том, что навоз, помет и продукты их переработки можно применять только в качестве органического удобрения. Даже если они полностью очищены, закон позволяет использовать их только как удобрение на полях, подчеркивает он.

Последнее слово техники

Как утверждает Сергей Перегудов, инженер проектов компании «Биокомплекс», одной из новых технологий является переработка твердой фракции навоза КРС, получаемой после сепарации, в подстилку для коров, что позволяет отказаться от расходов на заготовку, перевозку и утилизацию соломы, песка или опилок. 

Специалист отмечает, что подстилка из отделенных твердых составляющих навоза удобна, экологически безопасна и не вредит здоровью коров. Использованная подстилка применяется в качестве удобрения, не засоряя поля. В результате хозяйство может экономить до 3 тыс. руб. на корову в год, подсчитывает инженер. 

Но по-настоящему «последним словом техники», по мнению некоторых специалистов, являются биогазовые установки (биозаводы). 

С их помощью можно перерабатывать стоки в удобрения, а из метана, который выделяется в процессе, вырабатывать электроэнергию, рассказывает генеральный директор «Белагротеха» Владимир Скороходов. По стоимости биозаводы сопоставимы с лагунами, но включают в себя весь процесс переработки сырья от навоза до органического удобрения высокого качества. Стоимость такой установки – 20-30 млн руб., а окупается она, по словам эксперта, за 1 год. 

Выгодное отличие органических удобрений от химических состоит в том, что они восстанавливают плодородие почвы. Не надо забывать, что такой завод ко всему прочему может вырабатывать до 160 КВт энергии в час (при обслуживании 1000 голов скота), напоминает Скороходов. По его словам, этой энергии хватит на дойку, освещение и отопление фермы. 

Однако есть и другие мнения. Перегудов считает, что биозаводы не нашли широкого применения в России по причине своей крайне высокой стоимости – от €2 млн. Кроме того, по словам инженера, основными сдерживающими факторами являются относительно низкие цены на природный газ и превалирующие низкие температуры зимой на большей части территории России, что делает невозможным использование данных установок. Второй преградой на пути внедрения биозаводов, по словам специалиста, остается сложность проектирования, согласования и строительства биогазовых установок, которая усугубляется отсутствием опыта в России. 

Причина популярности таких установок в Европе заключается в компенсации государством общих затрат на их строительство в размере до 90%. 

В России же, по словам Перегудова, срок окупаемости составляет более 12-15 лет при условии коммерческой реализации конечных органических удобрений, с которой также может возникнуть немало сложностей. По мнению специалиста, применение биогазовых установок прибавляет к общей рентабельности предприятия не более 2-3%, что несопоставимо с затратами на них.