механический,
биологический – аэробный и анаэробный,
способ длительного выдерживания в емкостях,
термический,
химический,
физический
Однако для сельского хозяйства приемлемы только такие способы обеззараживания животноводческих стоков, которые гарантируют необходимый санитарный эффект при максимальной сохранности питательных веществ и минимальных затратах труда и средств.
В качестве основного направления, которое в наибольшей степени предотвратило бы загрязнение окружающей среды при стойловом содержании скота на животноводческих фермах и комплексах является очистка и утилизация навозных стоков.
При этом используются следующие технологические схемы утилизации навоза:
очистка с разделением на твердую и жидкую фракции;
использование стоков для производства торфокомпостных смесей, которые вывозят на поля биотермического обеззараживания; (Компостирование навоза применяют для получения компостогумифицированного продукта биологического окисления, который содержит органические соединения, продукты распада, биомассу мертвых микроорганизмов и т.д. Внесение этого продукта в почву не вызывает нарушения стабильности агроэкосистем. В процессе компостирования удовлетворяется потребность в кислороде, выделяются диоксид углерода и вода, возрастает температура и органические вещества переходят в стабильную форму. При сборе навоза в бурты сохраняется часть тепла, выделяющегося при ферментации, что ускоряет процессы компостирования).
очистка стоков с помощью прудов-накопителей и навозохранилищ;
самоочищение и утилизация отходов в естественных водоемах;
анаэробная переработка или сбраживание жидкого навоза, благодаря которому в нем гибнут патогенные микроорганизмы, навоз теряет неприятный запах, а семена сорных растений – всхожесть.
Наиболее эффективное направление хозяйственного использования жидкого навоза на животноводческих фермах и комплексах мясного и молочного направления – утилизация его на полях орошения. Таким образом, правильная утилизация отходов животноводства не только общеэкологическая задача, но и неотъемлемая часть самого производства, позволяющая существенно повысить производительность.
Основными методами утилизации навозных стоков являются:
Создание замкнутых систем.
Для очистки животноводческих стоков в условиях гидросмыва используют биологические пруды. Жидкий навоз из свинарников по коллектору поступает в приемный резервуар насосной станции, откуда его перекачивают на разделительную установку. Твердую фракцию складируют на площадке, биотермически обеззараживают и используют в качестве органических удобрений. Жидкую фракцию направляют в вертикальный отстойник для отстаивания и осветления. Осадок из отстойников обезвоживают с помощью центрифуг, биотермически обеззараживают и используют в качестве удобрения. Осветленные стоки из отстойника направляют в карантинные емкости для шестисуточного выдерживания.
В пруде-накопителе осветленные стоки выдерживают перед спуском в последующие пруды. Пруд-накопитель служит также для анаэробного сбраживания органического вещества стоков бактериями и потребления его микроорганизмами. Из пруда-накопителя частично минерализованные стоки поступают в водорослевый пруд, главное значение которого состоит в утилизации фитопланктоном биогенных элементов органического вещества. За счет фотосинтетической реакции происходит обогащение стоков кислородом, что приводит к распаду органического вещества, освобождению биогенных и накоплению планктонных водорослей (фитопланктон — совокупность организмов, обитающих в воде и пассивно переносимых водным течением). Из водорослевого пруда стоки поступают в рачковый пруд. При наличии богатого питательного субстрата происходит массовое развитие рачков, а также червей и личинок насекомых.
Далее стоки, содержащие зообиомассу и биомассу фитопланктона, поступают в рыбоводный пруд. Энергетические потребности и рост рыбы обеспечиваются за счет использования его биомассы. Такая технология обработки стоков обеспечивает дегельминтизацию жидкой фракции до поступления ее в рыбоводный пруд. Очищенные в рыбоводно-биологических прудах стоки могут использоваться на полях орошения или в оборотной системе водоснабжения комплекса (для гидроудаления навоза).
Несмотря на достаточно хорошую очистку, эта технология имеет ряд недостатков. Биологические пруды в зимний период замерзают и добиться очистки стоков невозможно. Не решены также вопросы очистки биологических прудов в процессе их эксплуатации, требуются отчуждение больших площадей (до 70 га) и большие капитальные вложения.
Фундаментальной основой решения экологической проблемы на свиноводческих комплексах может быть технология переработки жидкого навоза в концентрированные твердые органические удобрения и оборотную воду.
Предлагаемая технологическая линия предназначена для переработки свиноводческих стоков любой влажности. Основными сооружениями являются: осветлитель со взвешенным слоем осадка; зернистые фильтры; электродиализная установка; центрифуга для обезвоживания твердой фракции и хранилища для твердой фракции и жидких отходов, используемых в качестве удобрения.
Такие очистные сооружения являются экологически безопасными, используются в течение всего года, не требуют больших площадей, обеспечивают более эффективную очистку по сравнению с биопрудами, отпадает необходимость в полях орошения для утилизации жидкой фракции стоков, расход энергии не превышает 1 кВт/т экскрементов.
Таким образом, в сутки на свинокомплексе на 54 тыс. голов в результате переработки навоза получают 40-50 т высококачественных твердых органических удобрений с концентрацией питательных веществ, превышающих их концентрацию в экскрементах более чем в 4 раза, и 188 т воды, пригодной для повторного использования на технологические нужды.
Технология с использованием биогазовой установки заключается в следующем: жидкий навоз влажностью 91—93 %, предварительно подогретый, подается в биоэнергетическую установку (БЭУ), где осуществляется его анаэробное сбраживание в термофильном режиме при +53...+55 °С, в результате которого из 1 т сухого органического вещества может быть получено 400-600 м3 биогаза теплотворной способностью 20-26 МДж/м3. (лучшие образцы биоэнергетических установок потребляют 10 % энергии вырабатываемого биогаза).
Часть тепловой энергии может быть использована на другие энергетические нужды свинокомплекса (отопление, выработка электроэнергии, подогрев технологической воды).
4. Вермикультура или производство биогумуса.
Биогумус является продуктом жизнедеятельности дождевых червей (вермикультура). Черви красного калифорнийского гибрида - это искусственно выведенная популяция червя, которая отличается повышенной продолжительностью жизни, плодовитостью, способностью перерабатывать большие объемы органики в короткие сроки. Полученный биогумус оказывает многостороннее положительное действие на агрохимические, физико-химические и биологические характеристики почв.
В биогумусе аккумулировано большое количество макро- и микроэлементов, непосредственно усваиваемых растениями, имеются ростовые вещества, витамины, антибиотики, 18 аминокислот и полезная микрофлора. Биогумус можно использовать для всех сельскохозяйственных культур. Кроме того, черви пригодны в живом и вареном виде для скармливания свиньям, птице, прудовой рыбе, КРС, для приготовления кормовой муки. Широкое развитие вермикультуры позволит без существенных затрат перерабатывать все органические отходы села, поселков и городов в биогумус, очистить окружающую среду путем замены биогумусом химических удобрений, производить чистую, не содержащую нитратов сельскохозяйственную продукцию, оживить заболевшие почвы, восстановить их плодородие, очистить от вредных веществ, а также производить высокоценный кормовой белок.
Снизить загрязняющее влияние животноводческих комплексов на прилегающую территорию можно в результате правильного проектирования технологии производства и застройки ферм.
Для этого необходимо:
отказаться от строительства комплексов по откорму крупного рогатого скота свыше 3—5 тыс. голов, свиноводческих — свыше 24-27 тыс. голов, а также комплексов с системами навозоудаления на гидросмыве;
сократить число животных на ферме, в отдельных помещениях, секциях;
включить в технологию содержания животных принцип «все пусто — все занято» и предусматривать профилактические перерывы с целью постоянного поддержания высокой санитарной культуры;
практиковать проведение общих ветеринарно-санитарных мероприятий, способствующих снижению количества микрофлоры в помещениях и предупреждению разноса их;
вокруг комплексов и на их территории создавать санитарно-защитные зеленые зоны;
максимально снизить расход воды на удаление навоза, шире использовать механические способы его удаления;
использовать в качестве подстилочного материала соломенную резку, позволяющую создавать теплое ложе и значительно повысить качество навоза. Обеззараживание навоза производить естественным, экологически безопасным биотермическим способом, для чего организовывать на каждой ферме цеха для его утилизации;
совершенствовать систему обеспечения микроклимата помещений, не допускать внутренней и внешней рециркуляции отработанного воздуха;
усилить гигиенический контроль за качеством проектирования, обязательно проводить комиссионную экологическую экспертизу проектов ферм и комплексов.
Проектирование, строительство и эксплуатация животноводческих ферм и комплексов должны осуществляться в комплексе с агротехническими, мелиоративными, санитарно-гигиеническими и ветеринарными мероприятиями.
Строительство и ввод в эксплуатацию очистных сооружений, оросительных систем с использованием навозных стоков, навозохранилищ и цехов по утилизации навоза должны предшествовать вводу в эксплуатацию ферм и комплексов.
В проектах обязательно следует предусматривать защиту водоемов от загрязнения сточными водами путем перехвата поверхностных и дренажных стоков и аккумуляцией их в прудах-накопителях с целью создания водооборотных систем. Сдавать в эксплуатацию земельные поля орошения необходимо не позже, чем сам комплекс. Обязательным мероприятием является планировка поверхности орошаемых земель.
Участки, на которых предусматривается дождевание животноводческими стоками, располагаются с учетом направления преобладающих ветров и размещения территории застройки. Защитная полоса между удобряемыми участками и населенным пунктом не менее 300 м.
По санитарно-гигиеническим требованиям необходимо, чтобы при использовании животноводческих стоков уровень грунтовых вод залегал на глубине ниже 1—1,2 м от поверхности, что исключает использование низинных почв, заливаемых поверхностными водами.
Животноводческие стоки подаются прежде всего под однолетние растения в срок, когда возможно немедленное их перемешивание с почвой, а также под многолетние кормовые растения, главным образом во вневегетативный период.
При использовании животноводческих стоков в период вегетации растений необходимо учитывать следующие сроки, когда внесение запрещается:
для сахарной и кормовой свеклы и других кормовых растений – за три недели до уборки;
для картофеля на пищу — после цветения;
для овощей - в течение всего периода вегетации.
Удобряемые животноводческими стоками площади должны соответствовать поголовью комплекса. При этом количество азотных удобрений, приходящихся на единицу площади, не должно превышать предельно допустимых норм с учетом типа почв, вида выращиваемых культур, их продуктивности и нормы полива.
Для эффективного использования бесподстилочного навоза из комплексов без загрязнения почвы и грунтовых вод следует строго придерживаться предельно допустимых норм вносимого азота -не более 200 кг/га на пашне и 300 кг/га при орошении. Годовую дозу внесения жидкого навоза определяют для каждой культуры севооборота с учетом выноса питательных веществ урожаем, содержания их в навозе и коэффициента использования культурами. Расчет производится по азоту, фосфору и калию, за окончательную дозу принимают минимальную из них. Недостаток других элементов восполняется за счет минеральных удобрений.
Отделение санитарно-защитными зонами животноводческих ферм и комплексов от жилых застроек сельскохозяйственных населенных пунктов также является направление, которое предотвращает загрязнение окружающей среды. Такую зону устанавливают от границы территории, на которой размещаются здания и сооружения для содержания животных, а также от площадей навозохранилищ или открытых складов кормов. Со стороны жилой зоны в санитарно-защитных зонах предусматривают лесные полосы шириной не менее 48 м при ширине санитарно-защитных зон свыше 100 м. Со стороны животноводческого комплекса или фермы для защиты их от снежных заносов, песка и пыли в санитарно-защитных зонах создаются лесные насаждения. Кроме того, они создаются и на территории фермы и комплексов для отделения живой защитой навозохранилищ, очистных сооружений, площадок компостирования, буртов навоза и т.п. от животноводческих и служебных помещений, пунктов осеменений, складов кормов. Эти насаждения размещают таким образом, чтобы не затруднять циркуляцию воздуха на территории ферм и комплексов.
Для контроля за состоянием экологической обстановки на комплексе и вокруг него необходимо организовать постоянное наблюдение за использованием бесподстилочного навоза, не реже двух-трех раз в квартал проводить агрохимические анализы органических удобрений, почвы, грунтовых вод и растительной продукции.