Физико-механические свойства, химический состав

Птичий помет как органическое сырье для переработки

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. [1].

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.

Полученные результаты представлены в таблицах 6.1 и 6.2, из данных которых видно, что 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 [2].

Общая величина пометной массы с подстилкой, поступающей от птичника (при напольном содержании птицы), зависит от продолжительности содержания и вида птицы (табл.6.3 и 6.4).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.

6.1Физико-химический состав помета и его количественное поступление
от сельскохозяйственной птицы (средние значения) по данным ВНИТИП

6. 2 Поступление пометной массы с подстилкой
при напольном содержании птицы (по данным ВНИТИП)

1.

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 [3].

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.

6.3 Годовое поступление помета от птицефабрики на
400 тыс. кур-несушек при содержании в клеточных батареях

6.4 Годовое поступление помета от птицефабрики на 3 млн. бройлеров
при содержании в клеточных батареях

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. [4].

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. [5].

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.