Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Лекция Біотехнології переробки відходів тварин - файл 1.docx


Лекция Біотехнології переробки відходів тварин
скачать (46.7 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx47kb.16.11.2011 14:41скачать

содержание

1.docx

Реклама MarketGid:

Экологические проблемы в зонах животноводческих комплексов:
Методы очистки и утилизации навозных стоков




источник: Агроэкология, Полтава 2008 // Писаренко В.Н., Писаренко П.В., Писаренко В.В.

Виведені за межі тваринницьких приміщень гнойові стоки підлягають утилізації. Рідкий гній транспортують пересувними засобами або насосами. Ряд технологічних схем передбачає розподіл рідкого гною на тверду й рідку фракції. Тверду фракцію складають на спеціальних майданчиках для нагромадження, карантинування, біотермічного знезаражування і вивозять на сільськогосподарські поля під заорювання. Рідку частину (стічні води) відвозять у ємкості-сховища, безпосередньо на поля до очищення і поливу культур дощувальними установками або стаціонарними системами зрошення. Стічні води очищають механічними і біологічними методами.

Найбільш поширені у практиці механізми для механічного розподілу рідкої й твердої фракцій — відстійники. Залежно від конструктивного виконання вони можуть бути вертикальними, радіальними, комбінованими — металевими або залізобетонними.

Осад, що виділяється із стічних вод, періодично або безперервно видаляють з відстійників, не допускаючи загнивання, ущільнення або цементування. Осад видаляють під гідравлічним тиском, гідроелеваторами, насосами, грейферами або спеціальними скребками. Вологість вивантажуваного осадку становить 72—93%.

Біологічні методи знезараження стічних вод ґрунтуються на хімічному окисленні органічних речовин і подавленні або знищенні патогенних мікроорганізмів активним, мулом чи плівкою. Мікроорганізми, що містяться в субстраті, при наявності кисню переводять органічні речовини в мінеральні сполуки. Органічні речовини використовуються мікроорганізмами для життєдіяльності і як пластичний матеріал для збільшення маси. Відпрацьована плівка змивається проточною стічною водою і виноситься з біофільтру.

Біологічні методи найбільш перспективні в економічному і екологічному відношенні. Вони дають можливість не тільки вилучати з водних розчинів, але й повторно використовувати у виробництві деякі забруднювачі, в тому числі й важкі метали і навіть радіоактивні елементи.

Процеси окислення й інактивації протікають у спеціальних спорудах — біологічних фільтрах, аеротенках, біологічних ставках, на полях зрошення і фільтрації.

Біологічні фільтри являють собою металеві або залізобетонні резервуари, заповнені фільтрувальним матеріалом (шлак, керамзит, гравій, пластмаса, щебінка та інші).

Останнім часом створено і спеціальний фільтр, який знешкоджує рідину свинячого гною. Він дає змогу в гранично короткі строки вирощувати зелену масу і потім сам перетворюватися на корм. Такі властивості мають 

цеоліти.

Аеротенки використовують для біологічного очищення великої кількості стічних вод. Вони являють собою бетонні або залізобетонні резервуари, через які повільно протікає суміш активного мулу і попередньо відстояної стічної рідини. Для підтримання мулу в завислому стані й подачі кисню рідину безперервно аерують. Активний мул, що вводиться в аеротенки, являє собою субстрат, який заселений мікроорганізмами-мінералізаторами, здатними адсорбувати й окисляти в присутності кисню повітря органічні речовини стічних вод.

Біологічні ставки — окислювальні (аеробні) й відновні (анаеробні) — дуже поширені при очищенні стічних вод свинарських комплексів у природних умовах. Інтенсифікація знезараження стічних вод у біологічних ставках досягається за допомогою аерування їх мікроводоростями. Останні активно поглинають мінеральні сполуки, підлужують середовище до рН 9—10, що сприяє інгібуванню сапрофітної й патогенної мікрофлори.

Для очищення стічних вод можна також використовувати екотоли (Лебедев Г.В., 1988), які утворюються в ґрунті при аеробному розкладі рослинних решток сапрофітними мікроорганізмами і служать, мабуть, попередниками гумінових сполук. Якщо такі стічні води скидають у технологічний ставок, то після застосування екотолів залишену частину забруднювачів можна виділити в осад за допомогою солей заліза чи алюмінію. Пізніше рослини із ставків можна зібрати і спалити, а попіл відправити на відповідні підприємства. Така технологія очищення дає можливість створити безвідходні виробництва із замкненим водообігом.

Одним із способів очищення стоків тваринницьких комплексів є використання їх для поливу сільськогосподарських культур. Загальна площа зрошення стічними водами в нашій країні становить близько 250 тис. га, і через 10—15 років вона може збільшитися в 10 разів. При зрошуванні стічними водами відбувається їх ґрунтове доочищення, що створює сприятливі умови для охорони навколишнього середовища, і дає змогу одержувати гарантовано високі врожаї.

Використання безпідстилкового гною великої рогатої худоби для зрошення сільськогосподарських угідь поліпшує екологічний стан навколишнього середовища в зонах тваринницьких комплексів, підвищує у ґрунті вміст органічної речовини, дещо зменшує кислотність ґрунту й поліпшує його фізико-хімічні властивості. Крім того, правильне застосування безпідстилкового гною не тільки підвищує родючість ґрунту, але й поліпшує якість кормових культур. Разом з тим, при використанні такого гною у зрошуваному землеробстві необхідно враховувати, що він і забруднені ним компоненти можуть виявитися факторами передачі збудників інфекцій, у тому числі загальних для тварин і людини. Тому для використання гнойових стоків необхідно підбирати земельні ділянки із спокійним рельєфом, без замкнених блюдцеподібних понижень, що запобігає надходженню стоків у водойми і 

в підґрунтові води. Рослинницьку продукцію доцільно використовувати для виготовлення трав’яного борошна, сінної різки, гранул, силосу й сінажу. При згодовуванні трав у вигляді зеленого корму або на пасовищах необхідно витримувати 30-денну перерву між останнім зрошенням кормових угідь гнойовими стоками і початком випасання кормових культур (Баранников В.Д., 1988). Набагато складніша проблема використання для зрошення гнойових стоків свинарських комплексів, на яких виробляється більше чверті всієї продукції свинарства. Згідно з нормами площі сільськогосподарських угідь, для утилізації всього обсягу стоків від комплексу потужністю 24 тис. свиней на рік становить 660 га, 54 тис. — 1535 га, 108 тис. — 3070 га.

Дуже важливо правильно визначити гранично допустимий рівень внесення рідкого гною. Він залежить від властивостей і родючості ґрунту, хімічного складу гною, виносу поживних елементів культурами та інших факторів.

Якщо культури виносять менше елементів живлення, ніж вноситься з добривами, то вони в більшій мірі вимиваються з ґрунту, забруднюючи підґрунтові води. Крім того, високий вміст солей, особливо в посушливі роки, може знизити врожай культур.

У кукурудзяному поясі США рекомендується вносити таку кількість гною, яка б забезпечувала щорічне надходження в ґрунт 112 кг/га азоту. В штаті Іллінойс граничними нормами щорічного внесення рідкого гною вважають 50—70 т/га гною великої рогатої худоби, 25—37 — свинячого або 10—20 т/га пташиного посліду.

Великий інтерес становлять оптимальні строки внесення безпідстилкового гною. В основних землеробних районах нашої країни майже на всіх ґрунтах, за винятком піщаних і супіщаних, а також у районах надмірного зволоження під ярі культури найбільш ефективно гній вносити під зяблеву оранку.

Для захисту навколишнього середовища від забруднення при використанні безпідстилкового гною необхідно суворо дотримуватися комплексу заходів.

1. Застосовувати науково обґрунтовані норми внесення безпідстилкового гною, розраховані на забезпечення потреби культури в поживних речовинах для одержання запланованого врожаю. При цьому не буде нагромаджуватися надлишку нітратів у рослинах і інфільтрації їх у підґрунтові води.

2. Не можна вносити безпідстилковий гній на ділянках орних земель, що затоплюються.

3. Безпідстилковий гній необхідно вносити з врахуванням рельєфу в поєднанні з протиерозійним обробітком ґрунту, тобто з глибокою і контурною оранкою, з розпушенням орного шару ґрунту, кротуванням, лункуванням тощо. Це підвищує водопроникність ґрунту і запобігає забрудненню водних джерел поверхневими стоками.

4. Не можна залишати поля незасіяними, максимально використовувати 

післяживні культури. Це обмежує поверхневий стік гною й інфільтрацію нітратів.

5. Максимально застосовувати прийоми, що забезпечують біологічне поєднання і закріплення азоту в органічних сполуках за допомогою мікрофлори ґрунту.

Ефективним заходом боротьби з втратами азоту безпідстилкового гною є застосування в поєднанні з подрібненою соломою, залишеною після збирання зернових культур, а також із післяжнивною сівбою небобових сидератів (ріпак, свиріпа тощо), що мають, як і солома, широке співвідношення водню до азоту.

Останнім часом розроблені безвідходні технології підготовки і використання стоків свинарських комплексів. На базі біологічних та інженерних розробок втілюється у виробництво замкнена біологічна система підготовки й раціонального використання стоків свинарських комплексів, що відповідає ветеринарно-санітарним і гігієнічним вимогам (Черепанов А.А., та ін., 1988).

Ця система включає гравітаційний розподіл стоків на фракції у фільтраційно-осаджувальних спорудах з наступним витримуванням одержаної тут після зневоднювання твердої фракції, її компостуванням, біотермічним знезараженням на майданчиках і використанням як цінного органічного добрива. Рідка фракція надходить у ставок-нагромаджувач, потім у секційні рибоводно-біологічні ставки (водоростеві, рачкові, рибоводні) і очищена — в ставок чистої води, з якого її використовують в оборотній системі технічного водозабезпечення комплексу.

Рибоводно-біологічні ставки функціонують у теплий період року. Так, у водоростевому ставку створюються сприятливі умови для життєдіяльності фітопланктону. Водорості утилізують біогенні елементи стоків і збагачують середовище киснем, що прискорює очистку стоків. На цій стадії активно розвивається біомаса бактерій, найпростіших і водоростей.

Із водоростевого ставка стоки, збагачені продуктами метаболізму бактерій, найпростіших, водоростей і їх біомаси, надходять у рачковий ставок. У ньому очищення досягає ступеня, який забезпечує можливість активного розвитку личинок різних видів комах, вислоногих і різних видів рачків-фільтратів. Значно збагачується гідробіоценоз новими видами водоростей і тваринних організмів. Завдяки цьому відбувається подальше очищення стоків.

Із рачкового очищені стоки надходять у рибоводний ставок, у якому біоценоз збагачується новими видами гідробіонтів. Середовище, що надходить з рачкового ставка, містить зообіомасу водоростей, які є кормом мальків коропа, що заселяють водойму. Під впливом життєдіяльності гідробіонтів — мешканців рибоводного ставка, в першу чергу рачків-фільтратів, личинок комах, мальків коропа, відбувається остаточне очищення стоків за показниками чистої води, придатної для господарських цілей підприємства.



Одержана вода перекачується у сховище чистої води і використовується в системі зворотного водозабезпечення підприємства; сеголеток коропа відловлюють і передають у рибоводні господарства.

У стоках, оброблених у біотехнологічній системі, немає збудників хвороб. Це дає можливість застосовувати їх як у зворотному водозабезпеченні комплексів, так і при зрошенні пасовищ, кормових культур, які використовують для племінного поголів’я без додаткової термічної і біохімічної обробок.

Широке поширення на тваринницьких об’єктах одержав біотермічний метод знезараження твердої фракції гною вологістю не вище 70%. Біотермічний метод засновано на утворенні в знезаражуваній масі високої (60°С) температури і витримуванні протягом одного місяця в теплий період року і два місяці — в холодний. Якщо вологість гною перевищує 70%, період витримування треба збільшити до 5—6 місяців.

Таким чином, визнаючи в цілому наявне навантаження на природу і негативний вплив стоків тваринницьких підприємств, необхідно відзначити і їх позитивний вплив. Вони, як джерело гумусу — основного фактора родючості ґрунту, впливають на родючість і фізико-хімічні, агрофізичні й біологічні властивості ґрунту. Як джерело макро- і мікроелементів, вуглекислого газу, гній суттєво поліпшує баланс біогенних елементів у землеробстві, значно підвищує продуктивність сільськогосподарських культур, поліпшує якість урожаю.

Негативний вплив тваринницьких комплексів на природу в значній мірі знизить або взагалі виключить при виконанні заходів, які полягають у тому, щоб правильно розміщувати комплекси по відношенню до населених пунктів, мати достатню землеробську площу для використання гною, витримувати обґрунтовані норми навантажень поголів’я худоби на 1 га, використовувати стоки з поливною водою при дощуванні, застосовувати зелені насадження. Наприклад, вміст нітратів у стоках тваринницького комплексу при проходженні через лісонасадження зменшується від 23 до 4,2 мг/л, нітритів — від 1,42 до 0,12 мг/л, фосфору — в 1,5 раза.

Важлива і просторова ізоляція. Нині для птахофабрик на 400—500 тис. курей на рік рекомендується санітарно-захисна зона 2,5 км, для комплексів великої рогатої худоби на 10 тис. голів — 3, для свинарських комплексів на 108 тис. голів — 10—15 км і більше. Існують й інші шляхи зниження або навіть виключення негативного впливу тваринницьких комплексів і птахофабрик на природу, які будуть розглянуті в наступних розділах.





Гній виділяє значну кількість енергії. Адже енергія, що міститься в рослинних кормах, використовується сільськогосподарськими тваринами з низьким коефіцієнтом засвоєння. Так, в організмі корови внаслідок складних біохімічних процесів рослинні корми трансформуються в органічні речовини тіла, молоко, м’ясо, шкіру тощо. При цьому в продукти тваринництва переходить тільки 16,4% всієї енергії рослинних кормів, 25,6% П витрачається на перетравлення і засвоєння. Куди ж дівається велика частина (58%) енергії кормів? Вона переходить у гній.

Енергетичну цінність і поживність для рослин гною підвищує і неповноцінність для тварин зернового білка, внаслідок чого значна частина концентрованих кормів переходить транзитом у гній.

Отже, високий енергетичний потенціал гною дає можливість використати його як харчовий субстрат для інших організмів, які потім можна використати на корм тваринам, для одержання палива, а також для обігрівання приміщень. Наприклад, купа спресованого гною, що накрита проізольованим дерев’яним коробом з пластмасовими теплообмінними трубами на стінках, за даними німецьких вчених, перетворюється на ТЕЦ. Гній від 50 свиней у 15-градусний мороз опалює приміщення площею 20 м², а влітку нагріває 1200 л води.

Експерименти по створенню на основі біотехнології моделей нового типу господарств широко проводять у Китаї. Відпрацьовуються різні моделі, які найбільше відповідають місцевим умовам. Одним з найбільш відомих є експеримент, проведений у селі Чакле провінції Сичуань. Селяни цього села, основне заняття яких — рисівництво, з допомогою спеціалістів почали вирощувати гриби на обробленій ферментами соломі. Після їх збирання солому використовують на корм свиням. Гній подається на біогазові установки, після чого залишки його використовують для розведення черв’яків і риби. Черв’яками відгодовують курчат, а воду із ставків після виловлювання риби подають назад на біогазові установки.

За думкою китайських вчених і спеціалістів, ті експерименти являють собою прообраз аграрної економіки нового типу, при якому досягається максимальний екологічний, економічний і соціальний ефект. Розглянемо можливі шляхи використання енергетичних запасів гною на сучасному рівні науково-технічного прогресу.

^ Одержання біогазу

Одним із шляхів раціонального використання енергії рідкого гною тваринницьких ферм є його метанове зброджування, при якому знешкоджуються стоки, утворюється біогаз (метан), і зберігається гній як органічне добриво.

Нині вже підраховано, що кожна корова може забезпечити електричне освітлення невеликого приміщення протягом 10 тис. год. Цей напрям утилізації гною в умовах поступового виснаження традиційних енергетичних ресурсів (нафти, газу, вугілля тощо) має особливо велике значення.

Метанове зброджування рідких гнойових стоків відбувається у біогазових установках, в яких за рахунок анаеробної біоконверсії тваринницьких 

відходів, а також рослинних решток одержують біогаз метан і органічне добриво.

У літературі є повідомлення про створення і експлуатацію як великих, так і невеликих сімейних установок по одержанню біогазу з відходів тваринництва в таких країнах як США, Великобританія, Данія, Японія, Китай, Індія та ін. Метанове зброджування в цих країнах — ефективний засіб захисту навколишнього середовища від забруднення.

Найбільш широко біоенергетика розвивається в Китаї. Так, на початку 70-х років тут широкого поширення набуло виробництво біогазу з відходів життєдіяльності тварин і людини. До 1990 р. збудовано близько 7,6 млн. біогазових установок, якими користуються 3,8% населення країни. Це найвищий показник у світі. Річний виробіток біогазу в Китаї становить близько 720 млн. м3, що еквівалентно 3 млн. т вугілля. За підрахунками спеціалістів, 1 м3 біогазу дає можливість приготувати обід на 6—7 чоловік або освітлювати приміщення середніх розмірів протягом 6—8 год. Біогаз як паливо використовують також у двигунах внутрішнього згорання і на місцевих електростанціях.

Метанове бродіння гною здійснюється в три етапи. На першому етапі відбувається гідролітичне розщеплення високомолекулярних сполук (полісахаридів, жирів, білків) до низькомолекулярних органічних речовин (цукрів, гліцерину, жирних кислот, амінокислот). На другому етапі за участю кислотоутворюючих бактерій вони перетворюються в органічні кислоти (масляну, пропіонову, молочну) та їх солі. При цьому утворюються також спирти, вуглекислий газ, водень, а потім сірководень і аміак. Власне метанове бродіння здійснюється на третьому етапі, під час якого бактерії утворюють вуглекислий газ і метан. Ці реакції відбуваються в поживному середовищі одночасно, причому метаноутворюючі бактерії до умов свого існування ставлять значно вищі вимоги, ніж кислотоутворюючі. Наприклад, вони потребують анаеробного середовища.

Слід відзначити, що під час метанового бродіння зберігається до 83% енергії зброджуваної глюкози. Такий високий процент свідчить, що метаногенез є самим вигідним в енергетичному відношенні шляхом трансформування енергії органічних речовин у паливо.

Розкриття суті метанового бродіння поставило задачу практичного його використання для одержання газу в таких масштабах, які дали б можливість широко використовувати його як енергоносій. Однак перші біоенергетичні установки виникли ще до заснування наукових основ метаногенезу. В Індії вони були ще в 1900 р. Як сировину для них, використовували тваринницькі і рослинні рештки. Аналогічні установки були збудовані в 1918 р. у Німеччині, в 1922 р. — в Англії, а в 1930 р. — у США. Вони являли собою бочку, в яку від корівників по трубах і жолобах стікали відходи, де відбувалося метанове бродіння. Від цього елементарного газогенератора на кухню по трубці надходив газ, який використовували для господарських потреб. Одержуваний на цих установках газ був результатом діяльності живих організмів (рослин, мікроорганізмів), тому його почали називати біогазом.



Перші установки давали низький вихід палива, тому що вони були досить примітивними. В холодний період року вони взагалі не працювали. Тому їх значення в енергетиці було мізерним.

При виробництві біогазу властивості гною як добрива зберігаються в так званому шламі, який виявляється більш цінним і ефективним добривом, ніж гній. Біодобриво, що виробляється в біогазових установках, підвищує урожайність пшениці, жита, цукрових буряків, картоплі та інших культур на 35—40% порівняно з врожаями тих же культур, одержаних на полях, удобрених необробленим рідким гноєм. Такий наслідок аж ніяк не випадковий. Адже під час метанового бродіння в герметичних метантенках поживні елементи цілком зберігаються. В той же час різноманітні перетворення складних органічних сполук сприяють підвищенню доступності для рослин поживних компонентів. При метановому бродінні розкладається близько 30% органічної речовини. В першу чергу розкладаються нестабільні органічні сполуки, тому шлам, що утворюється внаслідок метанового бродіння, позбавлений запаху, який властивий гною.

Відомо, що одна корова при нормальному харчуванні й використанні для підстилки не менше 4 кг соломи на добу виробляє приблизно 30 кг відходів, вологість яких становить приблизно 85% . Цієї кількості відходів достатньо, щоб утворилося за добу приблизно 2 м3 газу. Для установки по виробництву біогазу потрібно близько 0,5 м3 палива. Отже, одна корова здатна забезпечити вихід газу 1,5 м3, що достатньо для задоволення потреби в енергії сім’ї з чотирьох чоловік. Залежно від складу органічної речовини гною можна одержати різну кількість біогазу. Так, з курячого посліду одержують біогазу більше, ніж, наприклад, із свинячого гною або великої рогатої худоби. Кількість одержаного біогазу залежить також від умов і тривалості проходження біохімічних процесів.

Установки метанового бродіння дуже зручні для енергозабезпечення в сільській місцевості. Справа в тому, що там через велику розкиданість споживачів енергії доводиться будувати протяжні лінії електропередач, газових трубопроводів. Експлуатація їх перетворюється в складне і дороге підприємство. Проте газифікація селищ на базі біотехнологічиих установок є найбільш економічним і сучасним вирішенням проблеми. Витрати на їх спорудження окуповуються за один рік.

У сільській місцевості біогаз можна використовувати для приготування їжі, забезпечення гарячою водою, опалення жилих приміщень і адміністративних будинків, газифікації тваринницьких приміщень, лазень, пралень, їдалень, клубів, ясел, дитячих садків, шкіл, обігрівання теплично-парникового господарства, сушіння зерна і фруктів, підігрівання води в плавальних басейнах і водоймах для розведення форелі, газопостачання автотракторного парку.

Біогаз має всі переваги, що властиві природному газу. Він легко транспортується по газопроводах, згоряє без диму, кіптяви й залишку (попелу, шлаку). Прилади, які працюють на газі, прості, безпечні, швидко вводяться в дію, легко регулюються і переводяться в автоматичний режим 

праці. Треба особливо підкреслити значення біогазових установок у підтриманні чистоти навколишнього середовища. Цьому сприяють обидва основні продукти, що утворюються внаслідок метанового бродіння: біогаз і біодобриво. Крім того, біогазові установки звичайно гарантують знищення збудників інфекційних хвороб, нерідко присутніх у гноєві.

Однак слід мати на увазі, що рентабельність виробництва біогазу залежить від своєчасного його використання, а це аж ніяк не проста справа. Адже потреби в біогазі на фермі змінюються залежно від умов: взимку вони значно вищі. Нерівномірність використання біогазу потребує будівництва газосховищ. Оскільки газ займає значний об’єм порівняно з рідиною, будівництво газосховищ значної ємкості потребує великих витрат.

В останні роки бактерії-метаногени стали об’єктом пильної уваги дослідників. В Японії виділено штам бактерій, який здійснює метаногенез не за 20 днів, як звичайно, а за 3. Новий штам передбачається використовувати в промислових цілях. Мабуть, у найближчі роки для підвищення ефективності метаногенезу будуть використовувати також методи генної інженерії.

^ Переробка гною за допомогою личинок синантропних мух і дощових черв’яків

Одним із шляхів утилізації гною і повернення частини його поживних речовин тваринництву є одержання з нього білкових продуктів.

В екскрементах тварин міститься велика кількість органічних добрив, здатних служити поживним субстратом для різних мікроорганізмів: бактерій, дріжджів, пліснявих грибів, мікроскопічних, водоростей, а також личинок мух і дощових черв’яків. Кормові продукти, що одержують внаслідок біотехнологічної переробки гною, суттєво відрізняються від нього. Так, одержана з рідкої фракції гною у ферментах різного типу суха біомаса термофільних бактерій містить близько 55% протеїну.

Останнім часом все більше уваги приділяють переробці гною за допомогою личинок синантропних мух і особливо дощових черв’яків.

Утилізація гною за допомогою личинок синантропних мух. Цей метод докладно розроблений співробітниками проблемної лабораторії Новосибірського сільськогосподарського інституту (Росія), огляд якого використаний при написанні даного розділу.

Утилізація свинячого гною і пташиного посліду личинками й одержання цінних продуктів переробки — білкового борошна і біоперегною — відкривають перспективи для розробки і впровадження в свинарство і птахівництво безвідходної технології виробництва м’яса на промисловій основі.

Метод біологічної переробки дає можливість трансформувати складні органічні сполуки, які містяться в гноєві і посліді, а також розвинуту супутню мікрофлору, що багата протеїном, жиром, амінокислотами і мікроелементами в кормову зообіомасу, яку після знезараження використовують на корм тваринам.

При утилізації пташиного посліду личинки мухи за 5 днів при температурі 20°С переробляють в’язкий субстрат вологістю 80% в рихлу масу вологістю 

40% і рН 9,5. Таким чином, крім білкового корму можна одержувати добрива. Після закінчення переробки посліду личинок відділяють від субстрату, сушать і одержують борошно, яке є білковою добавкою до основного раціону птиці.

Борошно, що приготовлене з личинок кімнатної мухи, які культивуються на свинячому гноєві, являє собою суху, сипку масу з вмістом 8—10% вологи, 45—55 — протеїну, 16—21 — жиру і до 5% БЕВ. В 1 кг її міститься: кормових одиниць — 0,99—1,26, перетравного протеїну — 340—430 г, лізину — 33—40, метатіоніну — 10—15, цистину — до 12, кальцію — 6—8, фосфору — 10—12 г. Борошно з личинок багате життєво необхідними мікроелементами.

Впровадження технології у птахівництво дасть можливість знизити на третину дефіцит кормів тваринного походження й одержати органічне добриво з поліпшеними фізико-механічними властивостями, а також забезпечити охорону навколишнього середовища від забруднення відходами тваринництва.

Технологічний цикл масового виробництва кімнатної мухи складається з етапів вирощування личинок для маточного поголів’я мух, підготовки пупаріїв, утримання мух в інсектарії і поетапному їх транспортуванні.

Личинок кімнатної мухи вирощують на свинячому гноєві або пташиному посліді в лотках, які виготовляють із листового заліза розміром 200х90х15 см. На них рівним шаром (не більше 10 см) розміщують 80—100 кг гною або посліду. Норма яєць — 0,24—0,30 г/кг субстрату. В приміщенні підтримується температура 22—25°С, вологість — 60—80% Личинки розвиваються 6—7 днів.

Підготовка пупаріїв розпочинається з відділення личинок від біоперегною. На 6—7-й день одержану масу (біоперегній і личинки) з лотків переносять на сітчастий відділювач (діаметр отвору сітки близько 2 мм). Личинки, відповзаючи від джерела світла, провалюються через вічка в піддон, потім їх переносять у спеціальну камеру, де розміщують на листах шаром не більше 5 см. Під час заляльковування підтримують температуру повітря 24—25°С і відносну вологість — 60—80%. Для відтворення відбирають пупарії, маса яких перед вильотом не нижче 18 мг.

Дорослих мух утримують у садках розміром 100х60х80 см. Для кожної особини відводять 8—10 см3 простору, 0,5—0,6 см2 площі стінок для відпочинку, 0,4 см2 для напування. В кожний садок вміщують 50 тис. мух. В інсектарії об’ємом 162,5 м3 розміщують 60 садків, експлуатуючи по 6 осадків у циклі. Цикли пупаріями заряджають через 2 дні. Після відродження мух у садки подають корми і воду. До раціону можна включати відвійки, цукровий сирець, відходи пивоварної промисловості. Через 4—5 днів після відродження мух у садки поміщають чашки з принадною речовиною для відкладання-яєць (свинячий гній, пташиний послід або фільтрувальний папір, насичений вуглекислим амонієм). Яйця виймають один раз на добу.

На етапі утримання імаго в садках і одержання яйцекладок технологічного ланцюга переробки посліду розроблені й успішно випробовані механізовані 

вузли поїння мух водою, годування курячою кров’ю, буряковою мелясою, в період відкладання яєць.

Наступний етап технології — переробка гною личинками мух. Тривалість циклу — 7 діб.

Нині успішно функціонують декілька типів установок по вирощуванню личинок. У проблемній лабораторії Новосибірського СГІ створені установки карусельного типу УКТ-1,0, лотково-стаціонарні з подвійним дном та інші, у науково-дослідному інституті тваринництва — лотково-стаціонарні, і а також культиватор типу ерліфт. Наступним етапом є відділення личинок від переробленого субстрату.

Заключний етап технології — сушіння личинок (при вологості вище 60% — підсушування переробленого посліду), а також затарювання готової продукції у поліетиленові мішки.

Для запобігання поширенню інфекційних та інвазійних захворювань сільськогосподарських тварин і птиці встановлено, що оптимальним режимом обробки личинок, що відповідають ветеринарно-санітарним вимогам, є висушування і знезараження їх у барабанній сушарці АМВ-40.

Використання борошна личинок у раціонах телят дає можливість зменшити потребу у відвійках на 25—30% без помітного зниження росту і погіршення їх фізіологічного стану.

Борошно із личинок слід вводити до складу комбікормів або зерносумішей для телят 45-денного віку в кількості 100—200 г/гол., що зменшує витрату молочних продуктів у раціонах до 25% і не впливає негативно на перетравність поживних речовин і фізіологічний стан тварин.

Заміна молока і відвійок на 15—30% за поживністю кормового борошна з личинок не впливає негативно на ріст, розвиток і фізіологічний стан телят. Проведені досліди з вивчення впливу кормів тваринного походження в раціоні на курчат-бройлерів, їх ріст і екстер’єрні показники. В комбікорми курчат дослідної групи 20% сирого протеїну замінювали борошном з личинок. Це позитивно вплинуло на живу масу бройлерів.

Новий білковий корм сприяв кращому росту і розвитку молодняку: курчата дослідної групи достовірно в кінці досліду перевищували контрольні за живою масою і за відносним приростом.

В експериментальному господарстві науково-дослідного інституту генетики і розведення тварин протягом 7 місяців гібридним курам-несучкам згодовували комбікорм з включенням борошна з личинок у кількості 5,6% замість м’ясо-кісткового борошна. Вміст протеїну у комбікормі становив 18%; введення 5,6% борошна з личинок мух підвищило його рівень до 19,29%, що сприяло поліпшенню його якості.

Завдяки згодовуванню борошна із личинок у складі комбікорму несучість птиці зросла на 3,6%, маса яєць — на 2 г. Індекс жовтка — на 0,01, виведення курчат — на 12%. Морфологічні й біохімічні аналізи не виявили будь-яких відхилень у якості яєць.

Проведені багаторічні науково-господарські досліди свідчать про можливість використання борошна із личинок у раціонах молодняку свиней, що 

відтворюють стадо і відгодівельне поголів’я. Новий білковий корм не впливає негативно на здоров’я тварин, відтворювальні, відгодівельні й м’ясні якості.

Використання борошна із личинок у раціоні свиней при інтенсивній відгодівлі в кількості 5—15% поживності дає можливість одержувати середньодобовий приріст живої маси 760—800 г, не впливає негативно на якість сперми, заплідненість маток і розвиток потомства.

Таким чином, одним із шляхів комплексного вирішення завдання забезпечення промислового тваринництва збалансованими кормами і утилізації його відходів є впровадження ентомологічного методу утилізації органічних відходів тваринництва, який дає змогу одночасно одержувати білок тваринного походження й органічні добрива з поліпшеними фізико-механічними властивостями.

Аналогічним шляхом розроблена технологія переробки посліду в бройлерному (промисловому) кролівництві. Вона високоефективна, рентабельна і закінчується одержанням білкового борошна для комбікормових заводів та перегною для тепличних господарств. Як безвідходне, може бути налагоджено і шовківництво.

Свинячий гній після переробки личинками мух стає дуже цінним органічним добривом, яке має нематодоцидну дію. Особливо воно цінне для закритого ґрунту.

Внесення біоперегною в ґрунт з розрахунку 400 г/м2 зменшує чисельність галової нематоди і затримує строки її появи порівняно з контролем на 1,5 місяця. Кількість уражених рослин знижується від 15 до 0,8%.

Нематодоцидна дія біоперегною пояснюється, головним чином, наявністю активних речовин, що утворюються в процесі біологічної переробки гною личинками мух. З 1 т свинячого гною можна одержати 400—500 кг біоперегною.

Переробка гною за допомогою дощових черв’яків (вермикультура). Ідея використання дощових черв’яків для переробки гною і інших органічних відходів з метою одержання цінного органічного добрива і білкового корму не нова. Ще в 1798 р. Готхард опублікував книгу «О разведении червей». Він рекомендував згодовувати дощових черв’яків курям, від чого «…вони ставали плідними і міцними».

У 30-х роках XX століття американський фермер і лікар Баррет займався розведенням дощових черв’яків у дерев’яних ящиках, заповнених сумішшю ґрунту з гноєм та іншими відходами, йому вдавалося одержати до 3 000 особин з одного кубічного фута. В 1946 р. про свій дослід він написав книгу.

Мабуть, це сприяло створенню в 50-х роках перших великих підприємств по вирощуванню дощових черв’яків у США. В 1959 р. у Каліфорнії був виведений за допомогою методів селекції культурний гібрид дощового черв’яка, який відрізнявся високою плодючістю і тривалістю життя. За рік одна особина дає 500—1500 особин — у 10 разів більше, ніж дикі форми, тривалість їх життя 16 років — вчетверо більша, ніж у природних форм.



Гібрид більш технологічний, який з успіхом можна вирощувати у відкритих культиваторах типу городніх грядок. У 1980 р. у США вже діяло понад 1500 великих спеціалізованих виробництв по вирощуванню дощових черв’яків. Відомо, що в цій країні є великі тваринницькі ферми по вирощуванню і відгодівлі тварин, де увесь гній і відходи боєнь переробляють за допомогою черв’яків. Культурні дощові черв’яки і технологія їх вирощування є предметом експорту США.

З 1976 р. до промислового вирощування дощових черв’яків приступили в Італії, а пізніше в Англії, Франції та інших країнах Західної Європи, в Японії.

Дослідження і практика вирощування дощових черв’яків проводиться з 1984 р. у Володимирському педагогічному інституті (Росія, Ігонін А.М.), в Інституті біології АН Киргизії у м. Фрунзе (Морєв Ю.Б.).

Відпрацьована технологія культивації дощових черв’яків на різних субстратах, відібрані штами компостних черв’яків, які за своїми біологічними і технологічними властивостями близькі до червоного (каліфорнійського) гібрида. В 1989 р. спеціалісти Івано-Франківської «Сільгоспхімії» завезли цей гібрид в Україну. Технологічні черв’яки розвиваються циклічно. При оптимальних умовах життя (температура субстрату 22°С±0,5; вологість 70±10%; рН — 7,0±0,5); цикл розвитку черв’яків продовжується 160 (±20) діб. Протягом року при підтриманні оптимальних умов у них відбувається два цикли розмноження і кількість їх збільшується в 1000 разів і більше.

Технологічні штами компостних черв’яків переробляють субстрат у два нових екологічно чистих продукти.

1. У біомасу черв’яків — цінний білковий корм (вихід 70—100 кг з 1 т абсолютно сухої органічної маси, або практично 8—10 кг з 1 т підстилкового гною за один цикл розмноження на площі 1 м² культиватора при «пасивній дозі» 0,5 кг/м2).

2. У гранульоване гумусне органічне добриво, що підвищує родючість ґрунту (вихід — 600 кг з 1 т абсолютно сухої органіки, або практично 400 кг при вологості 50% з кожної тонни підстилкового гною 75%-ї вологості за один цикл розмноження черв’яків на 1 м² культиватора). У черв’яковому компості міститься близько 15% гумусу.

Промислове виробництво черв’якових компостів і їх застосування — це надійний спосіб швидкого відновлення родючості ґрунтів. Промислова біотехнологічна переробка гною за допомогою черв’яків і личинок синантропних мух повинні перетворитися на нову галузь сільськогосподарського виробництва, здатну допомогти вирішити проблему тваринного білка і підвищення родючості ґрунту.

Розглянемо деякі практичні питання біотехнології використання дощових черв’яків, що називається вермикультурою. Основні об’єкти в технології — кільчасті черв’яки. Найбільш перспективним для біотехнології є червоний

каліфорнійський черв’як.

Дощові черв’яки дуже плодючі. Кожна статевозріла особина червоних черв’яків, які розмножуються найбільш швидко, відкладає по 70—100 і 

більше коконів. У кожному коконі знаходиться 2—3 яйця. Через 2—3 тижні з яєць відроджуються нові особини, а через 7—12 тижнів вони вже здатні давати потомство. Дорослі особини живуть 10—15 років, досягають у довжину десятки сантиметрів, а масою — десятки грамів. Маса молодих особин при досягненні статевої зрілості може становити до 1 г.

Повний цикл розвитку (до статевої зрілості) — 70—80 днів. Дощові черв’яки — гермафродити. Кожна особина має жіночі й чоловічі статеві органи.

За добу одна особина черв’яка вживає кількість їжі, яка дорівнює його масі (близько 1 г). Після травлення виділяється 60% біогумусу, який містить всі необхідні для рослин поживні речовини у збалансованій формі. Біогумус має велику вологоємкість і здатний утримувати до 70% вологи.

Просте перенесення земляних черв’яків з природних місць проживання в штучні умови не дає швидкого успіху — черв’яки гинуть майже всі. Залишаються у невеликій кількості лише ті, які змогли пристосуватися до нових умов. Вони після деякого періоду адаптації починають відкладати кокони і процес відтворення поступово збільшується.

Отже, рецептура субстратів має бути постійною і готуватися з найменшими відхиленнями від зумовленого стандарту, і черв’яки повинні бути адаптовані до цього субстрату, а не до іншого. Від цього залежить успіх справи.

Субстрати для вирощування черв’яків готують на основі коров’ячого, кінського або кроликового гною. Свіжий гній укладають у бурти для ферментації строком на 3—4 місяці. Субстрат готують з ферментованого гною, садової землі, різаної соломи або інших целюлозовмісних матеріалів і вуглекислого кальцію. Все це ретельно перемішують. Підготовленим таким чином субстратом заповнюють лотки. Для їх заповнення необхідно 25—30 м3 субстрату на 100 м². Після цього субстрат зволожують і заселяють черв’яками в рекомендованій кількості.

Якщо при випусканні черв’яків у субстрат вони заглиблююються, то якість його задовільна, а коли знаходяться на поверхні — незадовільна.

Умови вирощування черв’яків такі: субстрат, до якого адаптовані черв’яки; товщина субстрату в культиваторі має бути не більше 25—30 см; вологість субстрату — 70±10%; температура субстрату — 22°С±5°С; кислотність середовища (рН) — 7,0±0,5; витрата води (за 140—150 днів) — 1 т/м2; щільність «засівання» культиваторів — 5000 особин на 1 м²; тривалість одного циклу, вирощування — 140—150 днів; розрахункова густота черв’яків — до 50 000 особин на 1 м²; біомаса «врожаю» черв’яків — 6—9 кг/м2; відділення дощових черв’яків від субстрату; повторне використання черв’яків та їх яєць. Італійські дослідники виробничі субстрати «заселяють» з густотою близько 5000 черв’яків на 1 м², що відповідає приблизно 1 кг/м2. На 100 м² культиваторів вони витрачають 90—100 кг черв’яків.

Якщо використовують лотки, то їх розміри 2х3 м, у них вміщують 100000 дорослих особин. У лотках черв’яки розмножуються 36 разів за рік, а кінцевий вихід вермикомпосту — 400 кг/м2.



При розведенні черв’яків у буртах висота їх становить 30—60 см, ширина — 1,8 м, довжина — 20 м. Випуск черв’яків — 1,5—2 кг/м2. За рік маса їх збільшується в 5—6 разів.

Промислове виробництво дощових черв’яків здійснюється на майданчиках розміром 120х240х50 см. Така популяція нараховує 50000 особин масою близько 20 кг. Стіни майданчика роблять із дощок, а дно його має забезпечувати дренаж. Найбільш придатним субстратом є суміш гною, соломи, ґрунту і води в співвідношенні 5:1:2:2. На дно краще класти люцернове сіно або солому.

При вирощуванні черв’яків у ящиках і траншеях їх можна годувати свіжим свинячим гноєм (Морєв Ю.Б., 1987).

Спочатку черв’яків розміщують у частково перепрілий гній, який укладають шаром 12—15 см. Через 30—45 днів, коли в субстраті виявляються кокони і молоді черв’яки, можна починати годувати їх свіжим свинячим гноєм. Для годівлі використовують переважно тверду фракцію, яку шаром 2—3 см розкладають на поверхні субстрату з черв’яками в кількості 10—15 кг/м2, або гнойову жижу в такій же кількості. Періодичність годування залежить від щільності заселення черв’яків і коливається від 14 до 5—6 днів. Кожне наступне годування проводять у міру поїдання попередньої норми гною. В середньому на 1 м² майданчика за 6 місяців укладають близько 300 кг гною.

Вологість субстрату підтримують у межах 65—70%, для чого, залежно від температурних умов, 1—2 рази на тиждень його зрошують водою. При підживленні гнойовою жижею додаткове зрошення не потрібне.

Кращі результати одержують при вирощуванні черв’яків на ґрунтовому майданчику, розміщеному в затінку або в бетонній траншеї, де біомаса їх за 6 місяців (з квітня до вересня) збільшується в 7—8 разів. При вирощуванні в ґрунтовій траншеї та в ящиках біомаса черв’яків зростає в 4—5 разів.

Згідно з даними Ю.Б. Морєва (1987), на 1 м² щоденно можна утилізувати 1,5 кг гною, а на 1 га — 7,5 т (з урахуванням під’їзних шляхів корисна площа для розведення черв’яків на 50% більша від загальної). Протягом теплого періоду року на такій площі вони здатні переробити близько 1300 т гною, а продукція їх становитиме 20—25 т білкового корму і 400 т біогумусу.

Одна з головних труднощів технології вермикультури — розробка економічно вигідного методу відділення черв’яків із субстрату. До цього часу основна конструкція екстрактора черв’яків являла собою барабан, який обертається, створений для добування черв’яків як рибної наживки.

Можна використовувати й інші методи. Так, при необхідності добування черв’яків з переробленого ними гною на верхівку бурта накладають свіжий компост, поливають і через 2—3 дні основна маса їх перелазить у верхню частину бурта. Разом із свіжим компостом черв’яків знімають, а біоперегній, що залишився, використовують за призначенням.

При відділенні черв’яків бурти розкривають (знімають верхній шар соломи, який охороняє від висихання і зменшує освітленість), і вони перелазять у нижні шари, а верхню частину біоперегною знімають і використовують у господарстві або реалізують.



Добре організоване розведення черв’яків дає можливість продукцію знімати 2 рази за рік.

Біохімічний склад черв’яків такий,%: суха маса — 20, вуглеводи — 17, жир — 4,5, мінеральні солі — 15. 1 г сухої маси містить незамінних амінокислот, мг: лізину — 41, метіоніну — 10,1, валіну — 31,7, лейцину — 47,5, фенілаланіну — 24,6.

Виготовлений з дощових черв’яків порошок містить 72—78% білку — більше ніж рибне борошно (50%) або білковий концентрат сої (45%).

Включення білкових добавок до раціону тварин дає змогу скоротити витрату кормів на 30%, підвищити вихід м’яса на 10%, знизити собівартість продукції на 40%, а в умовах гострого дефіциту білку ті показники можуть бути в 5—8 разів більші.

Молодняк птиці, якому згодовують дощових черв’яків з 8—10-денного віку до 5 г на день, швидко росте і його пір’я стає блискучим, що свідчить про добрий стан здоров’я. Дорослій птиці дають по 20—30 г черв’яків на одну голову.

З 1 га розвернутих культиваторів за рік можна одержати до 10000 ц біомаси живих черв’яків. Суха маса їх — 20% від біомаси. Отже, з 1 га можна одержати 2000 ц білкового порошку.

Враховуючи оптимальну кількість білкової добавки в раціоні тварин (не менше 3—5% у сухій речовині для дорослих тварин і 10—15% — для молодняку), можна попередньо визначити потребу її для поголів’я тварин у господарстві. Так, маючи вказану кількість білкової добавки, можна збалансувати до 2 тис. т корму для свиней і одержати близько 500 т приросту м’яса (відгодовувати на рік 2 тис. голів молодняку свиней).

Важливою умовою є використання черв’яків для випуску в ґрунт. Є дані, що фізична присутність їх у ґрунті підвищує врожайність кукурудзи — на 250%, жита — на 64, картоплі — на 150, гороху — на 300%.

Кожна перероблена черв’яками тонна субстрату дає 600 кг біогумусу, який містить до 30% гумусу і 70% золи. Біогумус містить азот, п’ятиокис фосфору, окис калію, кальцій, магній, залізо і ряд необхідних рослині мікроелементів.

Використання біогумусу дає можливість значно підвищити якість і кількість врожаю, наприклад, озимої пшениці на 20%, кукурудзи — на 30—50, картоплі — на 40—70, овочів — на 30%. При цьому підвищується цукристість буряків. Усі сільськогосподарські культури мають підвищену стійкість проти хвороб.

Використання біогумусу (червокомпосту) для удобрення полів різко скорочує витрати на перевезення гною. Якщо на 1 га ріллі нині вносять 40—50 т гною, то при використанні біогумусу достатньо для одержання того ж ефекту 3 т біогумусу, а для багатьох культур — 1,5 т/га.

Таким чином, біотехнологія переробки відходів тваринництва — важлива і захоплююча галузь сільськогосподарського виробництва, що зароджується. її поява зумовлена розширенням спектру впливу людини на природне 

середовище, загостренням у зв’язку з цим проблеми охорони природи і загрозою екологічної кризи на планеті.

Складовою актуальності нової галузі є і можливість додаткового одержання білків тваринного походження, дефіцит яких у країні і в світі найбільш гострий, стримує ріст продуктивності тваринництва і птахівництва.

Зрештою, одержання біогумусу є по суті вирішенням проблеми використання екологічного механізму поновлення родючості ґрунтів. Вирішується питання біотехнології гумусу, який є альтернативою хімізації ґрунту і створює передумови для біологізації землеробства.
Реклама:





Скачать файл (46.7 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru