CC BY
123
Экономико-технологическое обоснование применения ресурсосберегающих технологий производства жидких концентрированных удобрений в Ростовской области
А.М. Бондаренко, д.т.н., профессор, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ; Л.С. Качанова, к.т.н, ФГБОУ ВПО РГАУ-ТСХА им. К.А. Тимирязева
Из всех видов органических удобрений первое место по значимости занимает навоз, высокая эффективность которого доказана многовековой историей применения. Навоз после трансформации в органическое удобрение является огромным ресурсом пополнения гумуса, а значит, залогом повышения плодородия почвы и улучшения её физико-химических свойств.
Высокое содержание гумуса улучшает и физико-механические свойства почвы. К сожалению, этот показатель не всегда учитывается в расчётах экономической эффективности применения удобрений [1].
Для сельхозорганизаций животноводческой специализации проблема утилизации навоза остаётся до конца не решённой: новое оборудование слишком дорогое, однако и налоги на хранение отходов слишком велики. По оценкам Минсель-хоза, платежи агрокомпаний за размещение на своих угодьях навоза, помёта и других отходов доходят до 35 млрд руб. в год, не считая штрафов за загрязнение окружающей среды.
Разной степени очистки и переработки необходимо подвергать сотни миллиардов кубометров жидких навозных стоков в год. Но далеко не в каждом животноводческом комплексе есть современные системы их переработки и утилизации [2].
Самую большую экономию капиталовложений с.-х. товаропроизводители видят в уменьшении затрат на строительство и закупку оборудования по
переработке и утилизации навоза. Большинство предприятий складируют навоз в накопители (лагуны), откуда его после длительного выдерживания вывозят в качестве удобрений на поля. Если есть возможность, то отходы отправляют на ближайшие городские очистные сооружения.
В связи с изложенным целью исследований стало определение наиболее рациональных технологий переработки отходов сельскохозяйственного производства в органические удобрения.
Крупные животноводческие фермы и комплексы, появившиеся в Ростовской области в результате перевода отрасли животноводства на индустриальную основу, чаще всего используют гидравлические системы удаления навоза и поэтому являются источником получения органического сырья жидкой консистенции.
По сравнению с полужидким навозом его переработка усложняется уже только за счёт многократного увеличения объёмов получаемого исходного сырья.
При влажности удаляемого навоза более 92% его объём по сравнению с полужидким 86-92-процентной влажности увеличивается в 6 раз. Эффективность переработки и внесения такого навоза значительно ниже по сравнению с получением и внесением полужидкого и твёрдого видов органики [3].
Многократное увеличение объёмов жидкого навоза создаёт экологическую опасность загрязнения окружающей среды. При этом возникает потребность в дополнительных навозохранилищах и средствах для обработки жидкого навоза, что приводит к росту капитальных и эксплуатационных затрат.
В исследовании проанализирована динамика получения жидкого навоза по районам природно-сельскохозяйственных зон Ростовской области.
На протяжении 2009—2013 гг. объёмы выхода жидкого навоза по Северо-Западной природно-сельскохозяйственной зоне варьировались от 232001,30 т до 431773, 10 тыс. т, однако Каменский и Миллеровский районы выступали бесспорными лидерами по получению данного вида навоза в природно-сельскохозяйственной зоне. Данный факт объясняется развитым свиноводством в данных районах, которое выступает основным источником производства жидкого навоза.
По Северо-Восточной природно-сельскохо-зяйственной зоне в 2013 г. наблюдался незначительный рост получаемого жидкого навоза, однако за анализируемый период — с 2009 г. по 2013 г. — резкое сокращение получения навоза — с 62436,90 т в 2009 г. до 8719,85 т в 2013 г., т.е. на 86,03%.
По Центральной природно-сельскохозяйст-венной зоне в анализируемом периоде — 2009— 2013 гг. наблюдается резкое сокращение получения жидкого навоза — с 33401,15 т в 2009 году до 1416,20 т в 2013 году, т.е. на 95,76%.
По Приазовской природно-сельскохозяйст-венной зоне наблюдается положительная динамика объёмов получения жидкого навоза. Так, в 2013 г. выход навоза увеличился на 22071,55 т по сравнению с 2012 г., что составило 27,28%.
В Южной природно-сельскохозяйственной зоне выявлено сокращение объёмов получения жидкого навоза с 2010 г. Причём за период с 2010 г. по 2013 г. объёмы поступлений уменьшились более чем в четыре раза.
В Восточной природно-сельскохозяйственной зоне в 2012—2013 гг. выход жидкого навоза незначительно сократился, однако по отношению к базовому 2009 г. объёмы производимого навоза уменьшились вдвое — 29083,20 т жидкого навоза произведено в 2009 г. и 14227,70 т — в 2013 г.
Следовательно, по результатам анализа получения жидкого навоза в природно-сельскохозяйст-венных зонах Ростовской области их можно распределить на три категории. Категория первая — зоны с незначительными (до 10%) потерями в динамике получения жидкого навоза. К первой категории относятся:
— Северо-Западная природно-сельскохозяйст-венная зона с уменьшением выхода жидкого навоза на 3,84% в 2013 г. по отношению к уровню 2012 г.;
— Восточная природно-сельскохозяйственная зона с незначительным сокращением объёмов навоза — на 0,18%.
Ко второй категории зон относятся:
— Центральная природно-сельскохозяйственная зона с резким уменьшением выхода жидкого навоза на 79,64% в 2013 г. по отношению к 2012 г.;
— Южная природно-сельскохозяйственная зона с сокращением получения навоза на 26,52% в 2013 г. по отношению к предыдущему году.
К третьей категории природно-сельскохозяйст-венных зон относят:
— Северо-Восточную зону с ростом объёма получаемого жидкого навоза на 9,29% в 2013 году по отношению к объёму предыдущего года;
— Приазовскую зону, по с.-х. предприятиям которой рост объёма получаемого жидкого навоза составил 27,28% в 2013 г.
Проблема производства и внесения органических удобрений обусловлена несбалансированностью структуры сельского хозяйства по растениеводству и животноводству. Только при комплексном подходе к разработке и осуществлению мероприятий по повышению плодородия почв Ростовской области можно достичь увеличения объёмов сельскохозяйственной продукции, повышения рентабельности подотрасли растениеводства в целом по региону.
Жидкий навоз образуется в технологических животноводческих помещениях с гидравлической системой уборки навоза и имеет влажность от 92 до 97%.
Традиционная технология переработки жидкого навоза заключается в следующем. Жидкий навоз (ЖН) ежедневно в течение года самотёком от нескольких помещений поступает в приёмный резервуар, объём которого равен суточному накоплению навоза. Не реже 1—2 раз в сутки ЖН фекальными насосами (типа НЖН-200А) подаётся в приёмный резервуар к цеху для разделения его на фракции. Приёмный резервуар, как правило, снабжён механическими мешалками и насосной станцией. После перемещения поступившего ЖН от фермы (комплекса) насосами однородная смесь подаётся в цех для разделения на твёрдую (ТФ) и жидкую фракции (ЖФ). Для механического разделения ЖН на ТФ и ЖФ применяют различные машины отечественного и зарубежного производства (дуговые сита, вибрационные грохоты, фильтрующие центрифуги и др.). В процессе механического разделения получается ЖФ с влажностью 98,0—98,8% и ТФ с влажностью 73—75%.
Полученная ТФ загружается в кузов прицепа (МТЗ-82, 2-ПТС-4 (6)) и транспортируется на площадку для хранения, где формируется в бурты шириной 4—5 м и высотой 2,5. После 3—6 мес. выдержки с периодическим (не реже 2 раз в месяц) перемешиванием ПФП-1,2 (2,0) обеззараживается и трансформируется в ТОУ, которое грузится в технологические машины и вносится под основную обработку почвы с дозами 40—60 т/га.
Жидкая фракция самотёком подаётся в промежуточный накопитель с объёмом наполнения, рассчитанным на 14 дней. Рядом находится насосная станция, которая каждые 14 дней по трубам осуществляет доставку жидкой фракции в одну
из двух секции хранения осветленной жидкости (ОЖ). Объем каждой секции рассчитывается исходя из годового накопления ЖФ. В течение года в секции происходит естественное обеззараживание ЖФ, после чего она посредством передвижной насосной станции (УНС-80) загружается в технологические машины для внесения в почву или подается на земледельческие поля орошения с дозами 400—600 м3/га под кормовые культуры.
В весенне-летне-осенний период наиболее перспективной является интенсивная технология переработки ЖН (ЖОУ) в высококачественные жидкие концентрированные органические удобрения (КОУ) с применением биологически активной а-добавки.
После механического разделения на фракции полученная ЖФ имеет влажность 98,4—98,8% и поступает в промежуточный накопитель с объемом 2-недельного содержания жидкого продукта. Жидкая фракция из навозохранилища насосом по трубам подается на растворный узел, который представляет собой несколько емкостей (не менее 25 м3 каждая) с автономными центробежными насосами, системой гидравлического перемешивания и устройством для подачи а-добавки.
Технологический процесс производства жидкого КОУ заключается в следующем. Жидкий навоз (ЖН) подается в емкость, которая заполняется на 2/3 объема и одновременно через горловину подается в порошкообразном или жидком виде а-добавка в количестве 5% от объема поступившего навоза. Включается центробежный насос на режим перемешивания и происходит активное гидравлическое перемешивание компонентов в течение 35—45 мин. Затем центробежный насос включается в режим выгрузки и жидкое КОУ по-
дается в технологическую машину, которая транспортирует его на поле и вносит поверхностно (или внутрипочвенно) с дозами до 4 м3/га.
Проанализировав сырьевые возможности каждого района шести природно-сельскохозяйственных зон Ростовской области, а также предложив использовать перспективные технологии производства высококачественных органических удобрений с использованием биологически активной добавки, определили уровень органообеспеченности (УОО) с.-х. площадей, на основе которого можно дать рекомендации по применимости той или иной технологии для данной местности (района, зоны, области) (рис.).
Уровень органообеспеченности с.-х. площадей показывает, насколько с.-х. площади региона обеспечены органическими удобрениями в зависимости от вида удобрения, дозы внесения, вида и объема навоза, используемого при производстве органического удобрения [4].
Таким образом, при применении ресурсосберегающей технологии переработки жидкого навоза с использованием биологически активной а-добавки получаем такое количество высококачественного жидкого концентрированного органического удобрения, что при его внесении в почву уровень органообеспеченности в Северо-Западной, Центральной и Приазовской природно-сельскохозяйственных зонах составляет 100% и выше. Данная величина УОО указывает на полное обеспечение с.-х. площадей данных территориальных образований органическими удобрениями. В Южной и Восточной природно-с.-х. зонах УОО варьируется в пределах от 29 до 84%. В среднем можно говорить, что при переработке всего производимого количества жидкого навоза в
с с
Щ
й г
о. >.
180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00
163,81 153,90
143,42
116,54 \чИ6,97 106,78 115,55
^^08,55 106,51^
96,45 105,99 \ 96,71
78,35 63,23 / 48,86 О"/- ^ 83,90 67,22 —
53<М ..........>46,49
29,42 ЩГ- 49,67 -—— __Зу5 --О—-- 39,89 " " 36,60 29,91 11,60
26,18 30,04 21,56 17,33
2009 2010
-»-Южная пр.-с.-х. зона —О-Приазовская пр.-с.-х. зона —Ж—Северо-Западная пр.-с.-х. зона
2011
2012
2013
Год
—А— Центральная пр.-с.-х. зона —М— Северо-Восточная пр. с.-х. зона —О-Вое точная пр.-с.-х. зона
Рис. - Динамика УОО при применении жидких КОУ по производственно-сельскохозяйственным зонам Ростовской области
данных зонах при использовании рекомендуемой ресурсосберегающей технологии, потребность в органических удобрениях удовлетворяется лишь наполовину. По Северо-Восточной зоне количество получаемого жидкого навоза обеспечивает потребность с.-х. площадей в органических удобрениях лишь на 11—17% (рис.).
Разработанная ресурсосберегающая технология переработки жидкого навоза в высококачественные жидкие концентрированные органические удобрения с использованием биологически активной а-добавки апробирована в ряде с.-х. организаций Ростовской области. В результате применения наблюдается значительное повышение рентабельности производства продукции растениеводства. Рентабельность производства озимой пшеницы повышается на 58%, ярового ячменя — на 23%, подсолнечника — чуть более чем на 43% и кукурузы на зерно — на 66%.
По результатам проведённых исследований можно сделать следующие выводы. Применение органических удобрений, произведённых по традиционной технологии, при высоких дозах внесения — 40—60 т/га и более — экономически неэффективно, что объясняется большими издержками по транспортировке и внесению удобрений. Некоторое повышение урожайности с.-х. культур
не всегда окупает затраты на переработку навоза, транспортировку и внесение.
Экономически целесообразным является применение при возделывании с.-х. культур технологии производства жидких концентрированных органических удобрений с использованием биологически активной а-добавки, с дозой внесения до 4 т/га. Дополнительный чистый доход от применения жидких концентрированных органических удобрений под прирост урожайности с.-х. культур превышает дополнительные затраты на производство и применение удобрений, что подтверждено многочисленными фактами практического применения предлагаемой инновационной технологии в с.-х. организациях Ростовской области.
Литература
1. Самосюк В.Г., Степук Л.Я., Петровец В.Р. и др. Проблемы применения навоза в Беларуси, России и пути их решения // Вестник ВНИИМЖ. 2011. № 4. С. 16-27.
2. Качанова Л.С., Бондаренко А.М. Технико-экономическое обоснование систем производства и применения удобрений в условиях ЮФО: монография. Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ, 2014. 221 с.
3. Бондаренко А.М., Забродин В.П., Курочкин В.Н. Механизация процессов переработки навоза животноводческих предприятий в высококачественные органические удобрения: монография. Зерноград: АЧГАА, 2010. 184 с.
4. Kachanova L.S., Bondarenko A.M. Resource saving technologies of production of high quality organic manure and its economic efficiency // European Science and Technology: 6th International scientific conference. Munich 2013. Vol. 1. Р. 148-157.
