Что выделяет навоз при гниении
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
Не нашел отдельной темы по данному направлению, поэтому её создаю.
В интернете расписываются "страшные картины" про процессы, происходящие с азотом при перегнивании органики.
Понятное дело, что азот в усвояемой форме очень нужен растениям в процессе их роста. Думаю, что никто это даже не будет ставить под сомнение.
Но вот что именно происходит с азотом при перегнивании зеленной биомассы, а также древесных стружек (опилок) при попадании в почву не только, так сказать, в свежем виде, но и весной после воздействия осенне-зимне-весенних процессов?
Если у кого информация, более-менее соответствующая действительности, например, из статей каких-либо научных журналов с объективной точкой зрения, например, на основе исследований нескольких институтов.
Почему задаю этот вопрос? Потому что в интернете пишут о большом поглащении азота из почвы бактериями, перерабатывающими органику. Однако, лично проведя пару экспериментов, никаких негативных воздействий на огородные культуры от якобы "куда-то девающегося и кем-то поглощаемого азота" я не обнаружил.
В частности, поздней осенью 2013 в почву заделал горчицу белую в три лунки - в 2014 году получил в 2-3 раза больше картофеля относительно контрольных растений. а в конце мая 2014 в лунки с болгарским перцем заделал горчицу белую "в свежем виде" - перцы с заделанной зеленной биомассой имели заметно лучший внешний вид и дали в 1,5-2 раза больший урожай по сравнению с контрольными перцами.
Только у меня просьба к участникам беседы: свою точку зрения приводить только, если она основана на личной практике (с четким описанием этой практики), а мнение других людей (в том числе, разного рода самородков-ученных с древних времен до сегодняшних дней, а также написанное в разных "желтых" брошурках и книжонках) не приводить вообще.
Парники и рассадники обогреваются главным образом конским навозом, реже навозом крупного рогатого скота и свиней. Навоз может быть заменён другими органическими веществами, которые при разложении (гниении) выделяют тепло. Пригоден для этого мусор из помоек, корьё, орешек, лист, торф и т. д.
Навоз, сложенный в рыхлую кучу, начинает разогреваться и даёт высокую температуру. Горение органических веществ происходит благодаря присутствию в них бесчисленного множества бактерий. Бактерии разлагают навоз и выделяют тепло. Поэтому навоз и другие гниющие, выделяющие тепло, органические материалы называют биотопливом.
Выделение тепла (горение) можно регулировать, пользуясь тем, что для развития жизнедеятельности бактерий необходимы влага и воздух. Если мы высушим или уплотним материал, жизнедеятельность бактерий приостановится, а вместе с этим приостановится и горение.
Конский навоз — наилучший материал для набивки парников: он быстро разгорается и даёт наиболее высокую температуру. Если конский навоз слишком плотен, взят из конюшни, не имеющей подстилки, к нему добавляют рыхлящие вещества: опилки, стружки и др. Если навоз сух, его перед закладкой поливают водой. Но при этом следует помнить, что избыток влаги затрудняет доступ воздуха в кучу и горение ухудшается.
Коровий навоз очень трудно разгорается и даёт сравнительно невысокую температуру, но горит долго. Чтобы лучше разогреть коровий навоз, к нему подмешивают навоз других животных (конский или овечий), а также рыхлящие вещества в виде опилок, корья, орешка и др. Недостаток коровьего навоза состоит в том, что на нём появляются грибы, которые мешают росту культурных растений.
Свиной навоз, особенно при содержании свиней без подстилки, — самое плохое биотопливо для парников. Его можно употреблять только в смеси с рыхлящими веществами. Температуру он даёт невысокую и горит сравнительно недолго.
Мусор из помоек — очень хорошее биотопливо. Разогревается он медленно, но, загоревшись, даёт такую же высокую температуру, как конский навоз, и горит очень долго. Хорошо смешивать мусор с конским навозом: он тогда легче разогревается. Температура горения его исключительно высока. Помимо того, смесь даёт ровную температуру в течение длительного срока.
Корьё или отдубина является отбросом кожевенного производства. Чистое корьё очень медленно разогревается. Поэтому его употребляют в смеси с конским или коровьим навозом. Смеси дают более высокую температуру, чем конский или коровий навоз в отдельности.
Орешек представляет собой остатки хлопчатобумажного производства. Хранится он в сухом виде. Поэтому при подготовке к набивке его нужно обильно смочить водой или навозной жижей. Целесообразно добавлять орешек при перебивке плотного и влажного навоза.
Опилки древесные — наиболее доступный и распространённый материал, употребляемый как примесь к навозу. Навоз или мусор, смешанный с опилками, легче разгорается, даёт более высокую температуру. Сами опилки, медленно разлагаясь, долго поддерживаю высокую температуру.
При недостатке навоза и мусора к ним добавляют древесный лист или неразложившийся моховой торф. Примесь их снижает температуру горения навоза.
Зимнее хранение биотоплива, его перевивка и набивка парников. Навоз и другие виды биотоплива накапливаются постепенно в течение осени и зимы. Необходимо позаботиться, чтобы навоз преждевременно не перегорел и в то же время не промёрз. Перегоревший навоз будет давать мало тепла после набивки в парники, а промёрзший плохо разогревается.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Навоз без переработки начинает занимать много места, выделяя огромное количество углекислого газа и вредных веществ. Поэтому фермеры, которые занимаются разведением сельскохозяйственных животных и птицы, стараются уделять внимание правильной его утилизации. Безотходное производство выгодно и с экономической точки зрения. Навоз можно использовать в разных целях.
Из биомассы получают удобрения, газ, прочие продукты — и обогащают почву. Вот что пишет форумчанин Benn1:
При выборе метода утилизации обычно учитываются потребности собственного участка, а также тип навоза, его особенности. Пользователь форума Emer пишет следующее:
Больше информации о методах переработки биоматериала — поможет избежать проблем с органами сельскохозяйственного надзора, обеспечить чистоту участка и выполнить современные экологические требования.
Содержание
- Состав навоза
- Что можно получить после переработки?
- Навоз КРС
- Навоз свиной
- Конский навоз
- Птичий навоз
- Биогаз и пиролизный газ
Состав навоза
Чтобы понимать, как лучше утилизировать отходы сельскохозяйственных животных и птицы, можно узнать состав этой биомассы. Он зависит от материала подстилки, способа уборки и отвода жидкости, а также вида животных. Стандартно навоз включает следующие компоненты:
- органику (25-35%);
- воду (до 80%);
- азот;
- минералы и микроэлементы.
Больше всего воды содержится в экскрементах коров, но на этот показатель влияет метод отвода. Количество органики зависит от подстилки и корма, которым питались животные, их породы. Самое высокое содержание этих веществ в курином помете, а наименьшее — в продуктах жизнедеятельности КРС (крупного рогатого скота).
Минералы представлены в составе в виде окислов и кислот. Это может быть кальций, железо, хлор, фосфор, магний и прочие вещества. Массовая доля минералов не превышает 1,5%.
Разлагаясь в естественных условиях, навоз образует ил, гумус, выделяет углекислый газ, метан, аммиак, азот. Если в ходе этого процесса определяется избыток воды, метана будет выделяться больше, а органика превратится в ил. При попадании в биомассу фрагментов растений, грунта, после процесса разложения образуется гумус.
Газы, выделяющиеся в процессе протекания реакций, попадают в атмосферу, нарушая экологический баланс. Только при проведении утилизации можно получить на выходе материал, максимально пригодный для дальнейшего использования.
Что можно получить после переработки?
Стоит учесть, что выделение газов в атмосферу, прочих побочных продуктов не устраняется полностью. Просто на выходе получается более полезный продукт, которым может быть следующее:
- перегной;
- сухие удобрения;
- биогаз;
- твердые брикеты, использующиеся в качестве топлива;
- газ для пиролизных котлов;
- утеплитель.
Какой путь для утилизации выбрать, хозяева участка решают самостоятельно. Важно знать подробности проведения подобных процессов, чтобы не допустить ошибки. При неправильном протекании процесса разложения появляются проблемы. Вот что пишет пользователь форума Avtodoctor:
В случае форумчанина лучше для старта добавлять свежий коровий навоз, а уже потом перепилиный, предварительно разбавленный водой и немного настоявшийся. Птичий помет, считают многие опытные хозяева, требует гидролиз.
Навоз КРС
В экскрементах коров и прочего КРС мало азота и органики. Этот материал имеет высокую влажность. Эти особенности делают подобные отходы пригодными для производства перегноя. А для производства топливных брикетов коровий навоз подходит мало. Придется тратить много энергии на процесс сушки. Также не подходит этот тип экскрементов для производства пиролизного и биогаза, производства утеплителя.
Чтобы получить перегной, биомассу сваливают в кучу, обрабатывают специальными составами с бифидобактериями. Микроорганизмы активно перерабатывают материал. В ходе этого процесса навоз нагревается до 40-60°С. Желательно, чтобы подстилка была на основе измельченных растений. Это компенсирует недостаток органики, а готовый перегной будет лучше рыхлить грунт.
Навоз свиной
В этом биоматериале много азота и органики. Влажность же, наоборот, невысокая. Это делает свиной навоз универсальным для проведения любых типов утилизации. Даже естественным путем экскременты быстро теряют влагу, которая уходит в почву (об этом нельзя забывать при проведении переработки).
Недостатком этой биомассы является большее содержание гельминтов, чем в других видах навоза. Нельзя бесконтрольно хранить эти экскременты, допускать их разлитие или попадание в почву.
Часто из свиных экскрементов делают сухие удобрения. После переработки в материале не остается паразитов, возбудителей болезней. Поэтому хранить такой материал можно практически в любом месте участка (хоть рядом со скважиной питьевой воды). В готовом удобрении сохраняется исходное количество азота и микроэлементов, что способствует правильному развитию многих видов садово-огородных культур.
Недостатком сухого удобрения является потребность в обильном поливе. В воду добавляют бифидобактерии. Процесс получения сухого удобрения выглядит так:
- собранный навоз отжимают в сепараторе;
- в биомассу добавляют регуляторы кислотности;
- материал проходит термическую обработку, в ходе которой гельминты, болезнетворные бактерии погибают;
- высушенная масса перемалывается в муку на мельнице;
- гранулятором формируют фракции нужного размера.
Готовый материал фасуется в пакеты или мешки. Этот процесс требует использования спецтехники. Ее приобретение постепенно окупается.
Конский навоз
В составе много азота, а влаги относительно мало. Но для переработки в гранулы этот материал не подходит. Воды в нем все же больше, чем нужно для подобного способа утилизации. Органики в биомассе хоть и больше, чем в экскрементах КРС, но все же недостаточно для получения газа.
Конский навоз подходит для приготовления перегноя и утеплительных материалов. После высыхания экскременты становятся легким, рассыпчатым веществом, которое отличается высоким показателем теплоизоляции. По этому параметру навоз превосходит древесные опилки, уступая минеральной вате и пенопласту.
Изготовить утеплитель можно из конских отходов на подстилке из сена, опилок, прочих измельченных материалов растительного происхождения.
Навоз сушат естественным путем в течение 2-4 недель. Затем им отделывают стену, укладывая материал между планками обрешетки. Сверху его накрывают штукатурной сеткой. Можно не использовать бруски. В этом случае штукатурная сетка фиксируется дюбелями к стене постройки.
Больше подобный утеплитель подходит для отделки стен постройки, где содержат животных. Во влажный период биоматериал начинает выделять легкий специфический запах. Поэтому для жилого дома использовать подобную теплоизоляцию нельзя. Зато при отделке хозяйственных построек использование биоматериала позволяет заметно сэкономить.
В отличие от искусственной теплоизоляции это паропроницаемый утеплитель. Поэтому внутри помещения для содержания животных будет сухо.
Птичий навоз
Биомасса содержит меньше влаги, чем другие разновидности, но его сложно разделить на жидкую и твердую часть. Этот тип экскрементов агрессивнее воздействует на землю, поэтому для перегноя его используют редко.
Куриный помет подходит для изготовления газообразного, твердого топлива. Это объясняется высоким содержанием органических компонентов. Также этот тип экскрементов подходит для создания утепления.
Больше ценится помет на соломенной подстилке. В нем содержится больше органики. После высыхания такой материал отличается меньшей теплопроводностью. Сушить помет лучше в специальных печах, чтобы убить паразитов и болезнетворные микроорганизмы. Хранить такой навоз нужно осторожно, не допуская его попадания в почву.
Биогаз и пиролизный газ
Биогаз получается в результате накопления продуктов жизнедеятельности анаэробных (не нуждающихся в кислороде) бактерий. Они питаются органикой, выделяя метан. В его состав входит также немного сероводорода, летучие вещества. Это объясняет сильный запах.
Чтобы получить биогаз, навоз кладут в биореактор. Это конструкция в виде бочки, которую нужно герметично закрыть. Процессы протекают при минимальном количестве кислорода. Вместе с навозом нужно заложить внутрь бифидобактерии.
Биореактор похож на термос. Внутреннее пространство имеет слой теплоизоляции. Это позволяет быстро нагреть содержимое внутреннего контейнера. Повышение температуры происходит за счет продуктов жизнедеятельности бифидобактерий. Они хорошо работают при условии достаточного количества влаги и органики.
После процесса утилизации появляется биогаз, техническая вода, ил. Если объем биомассы был большим, реакция протекает быстрее. Газ скапливается вверху биореактора, немного повышая давление. Это способствует улучшению работы бифидобактерий.
Когда давление внутри камеры возрастет до заданного уровня, клапан откроется, а газ начнет поступать по газопроводу. Горючее применяется для отопления, работы газовых генераторов. Оборудование для получения биотоплива можно купить или изготовить самостоятельно.
Процесс получения пиролизного газа протекает без участия кислорода. Готовят сухой помет, который подается в топку. Часть пиролизного газа поступает в печь, где в процессе горения, выделяется необходимое количество энергии.
Навоз относится к отходам, но его применение может решить не одну задачу.
В сельском хозяйстве необходимость утилизации отходов животноводческих ферм и птицефабрик порождает сложные проблемы, связанные со сбором, транспорти-ровкой, хранением и переработкой навоза и помета.
Одним из возможных способов утилизации отходов животноводства является компостирование, сущность которого сводится к получению качественного органического удобрения, не содержащего в своем составе патогенной микрофлоры, личинок гель-минтов и семян сорных растений. Так, ученые Токийского университета, исследуя воз-можные способы утилизации навоза свиней, крупного рогатого скота и птиц, выяснили, что для навоза крупного рогатого скота компостирование является одним из наиболее эффективных способов утилизации [6]. Основная роль в этом процессе отводится микроорганизмам.
Кубарева О. Г. и соавторы, изучая микробиологические процессы, происходящие в компостах, приготовленных из различного органического сырья, пришли к выводу, что изменение агрохимических показателей качества компостов и накопление питательных веществ тесным образом связано с микробиологической активностью [2].
С точки зрения микробиологии, компостирование - это экзотермический процесс биологического окисления, в котором органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. Эта спонтанная популяция микрофлоры определяет качество и скорость созревания компостов [3].
В процессе компостирования при разложении определенного состава помета или навоза в определенных условиях (температура, влажность, концентрация веществ, рН, содержание токсинов) выделяются 2-4 доминирующих вида микроорганизмов, которые осуществляют процесс разложения органического вещества, при этом, если изменить условия, то появляются другие органические виды, следовательно, внесение опре-деленных микроорганизмов на начальной стадии компостирования вряд ли может сильно повысить скорость процесса, но, по утверждению П. Фоструп, инокуляция микроорга-низмов дает более быстрый старт, что может быть важным для ускорения компостирова-ния [3,7].
Процесс компостирования можно условно разделить на 4 стадии:
1. мезофильная;
2. термофильная;
3. остывание;
4. созревание.
В период мезофильной стадии микроорганизмы начинают достаточно быстро размножаться, температура отходов постепенно повышается до 40?С и среда подкисля-ется из-за образования органических кислот [3].
При разложении аминокислот белков микроорганизмами Bacillus cereus, Pseudo-monas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Clostridium sporogenes азот освобождается в виде аммиака (так называемый процесс аммонификации (минерализации) азота), а из содержащейся в белке серы образуются сернистые соединения.
Пути внутриклеточного или внеклеточного расщепления аминокислот могут быть различными. В принципе, возможны следующие процессы:
а) дезаминирование: R•CH2CHNH2•COOH—> R•CH=CHCOOH + NH3
б) окислительное дезаминирование: R•CHNH2•COOH + 1/2O2 —> R•CO•COOH + NH3
в) восстановительное дезаминирование R•CHNH2•COOH+2Н —> R•CН2•COOH + NH3
г) декарбоксилирование: R•CHNH2•COOH —> R•СH2NH2+СО2
Как следует из этих данных, в процессе первых трех реакций выделяется аммиак, при декарбоксилировании выделяется диоксид углерода [2,5].
Углерод используется микроорганизмами для получения энергии, а азот - для построения структуры клетки, оптимальное соотношение углерода и азота в компостируемом материале составляет 30:1. Если в начале процесса компостирования соотношение углерода и азота значительно превышает 30:1, то компостирование происходит медленно, если соотношение углерода меньше, чем это необходимо для преобразования азота белка, то этот углерод расходуется, а остаточное количество азота выделяется в виде аммиака. В случае достижения определенного оптимума в соотношении углерода и азота бактерии и прочие микроорганизмы развиваются хорошо и потери азота минимальны [7].
Содержащаяся в навозе и помете мочевина, гиппуровая и мочевая кислоты также подвергаются влиянию химико-микробиологических процессов. Так, мочевина, под влиянием микроорганизмов Micrococcus ureae, Sporosarcina ureae, Bacillus pasteurii и др., обладающих ферментом уреазой, превращается в аммиак и углекислый газ:
Эти бактерии способны развиваться при достаточно высокой щелочности среды (рН 9-10), что позволяет им разлагать значительные количества мочевины до аммиака. Карбонат аммония является малоустойчивой солью, которая разлагается на свои составные части:
Разложение мочевой и гиппуровой кислот может иметь также и энергетическое значение [2,4].
Изменение рН среды также является результатом химико-микробиологических преобразований. Аммиак, который образуется в навозе при окислении органических веществ, довольно быстро окисляется в азотистую, затем в азотную кислоту, происходит процесс нитрификации. Данный процесс вызван бактериями рода Nitrosomonas, Nitroso-cystis, Nitrosolobus и др. [2].
В процессе компостирования теряется в виде углекислого газа и воды около 40% массы органического вещества, соответственно, увеличивается зольность.
Азотистые соединения твердых выделений и подстилки, главным образом белок, также разлагаются с образованием аммиака, но очень медленно, потому что при большом количестве углеродистых соединений образующийся аммиак полностью используется микроорганизмами [3,7].
При повышении температуры свыше 40?С происходит переход от мезофильной стадии к термофильной, в результате такого перехода температура смеси достигает 60?С.
В процессе хранения соломонавозной смеси (рисунок 1) в опытном хозяйстве Мичуринского ГАУ было установлено, что максимальная температура смеси была достигнута на 6-7 сутки хранения.
В течение термофильной фазы легко разлагаемые субстраты, такие, как сахара, крахмал, белки, жиры, достаточно быстро потребляются. Более устойчивые субстраты снижают активность термофильных микроорганизмов. В процессе компостирования наблюдается быстрое, практически полное разложение жиров и превращение лигноцел-люлозы в гумусоподобные вещества с высокой емкостью катионного обмена. По ходу компостирования снижается содержание неэкстрагируемых органических веществ и фульвокислот и увеличивается или не изменяется содержание настоящего гумуса, который образуется только в аэробных условиях. При этом скорость тепловыделения становится равной скорости теплопотерь, что соответствует достижению температурного максимума [3,7].
В этой точке материал практически достигает стабильного состояния, перестает привлекать насекомых и дурно пахнуть. Наиболее активный биотермический процесс протекает в буртах при площадочном способе закладки, где температура поднимается до 64?С для птичьего помета [3].
За счет биотермических и биолитических процессов компостирование дает возможность обеззараживать навоз КРС, птичий помет от патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. В процессе компостирования погибают такие патогенные микроорганизмы, как кишечная палочка, стафилококки, а также устойчивый штамм Salmonella Dublin [3].
В период стадии остывания, которая следует после температурного максимума, рН медленно понижается. Скорость тепловыделения становится очень низкой, а температура снижается до уровня окружающей среды.
Первые три стадии компостирования протекают очень быстро за дни или недели, в зависимости от системы компостирования, в то время как заключительная стадия – созревание, в течение которой потери массы и тепловыделение малы, длится несколько месяцев [3,4].
В период созревания протекают сложные реакции между остатками лигнина из отходов и белками отмерших микроорганизмов, приводящие к образованию гуминовых кислот. Для определения созревания достаточно часто используют отношение NH4+/NO3-, поскольку на заключительной стадии процесса компостирования растет содержание нитратов и снижается содержание солей аммония [8].
По данным Поманского А.А., убыль сухого вещества в навозе за 6 месяцев его хранения составляет 17-21%, при созревании навоза в нем значительно возрастает содержание перегнойных соединений. Работы Пряшникова В.П. подтверждают, что минеральных веществ при хранении навоза теряется меньше, чем органических, однако он относительно обогащается основными питательными для растения элементами (особенно калием и фосфором), данные представлены в таблице 1 [8].
Таблица 1 - Изменение минеральных составных частей навоза при его созревании по данным В. П. Пряшникова
Читайте также: