УДК 633.15;631,559:631.811.98                     

Бунчак О.М.

ПЕРЕРОБКА МЕТОДОМ БІОЛОГІЧНОЇ ФЕРМЕНТАЦІЇ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ ШКІРЯНОГО ВИРОБНИЦТВА ТА ОСАДУ ОЧИСНИХ СПОРУД В ОРГАНІЧНІ ДОБРИВА УНІВЕРСАЛЬНОЇ ДІЇ І ЇХ ВПЛИВ НА УРОЖАЙНІСТЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

Подільський державний аграрно-технічний університет

 Висвітлено технологію переробки органічних відходів шкіряного виробництва і осаду очисних споруд методом біологічної ферментації в високоефективне, екологічно-чисте, біологічно-активне органічне добриво універсальної дії (ОДУД) і його вплив на родючість грунтів та продуктивність сільськогосподарських культур.

Ключові слова: біоферментація; органічне добрив; технологія; екологія.

It covers the technological method of processing and disposal of organic waste. It covers the technology of recycling organic waste from leather production and sludge treatment plants using biological fermentation in high-performance, ecologically pure, biologically active organic fertilizer universal validity.

Keywords: biofermentatsiya; organic fertilizer; compost ratio of components; technology; productivity and ecology.

Утилізація та переробка органічних відходів шкіряного виробництва та осаду очисних споруд є однією із гострих проблем сучасної науки. Основними накопичувачами відходів є міздра та осад очисних споруд. Міздра − нижній шар шкіри (підшкірної клітковини), що відокремлюється від дерми при вичинці шкіри. Кількість міздри відокремленої при міздрінні складає 20-30 % від переробленої шкіри. Міздра відноситься до недублених побічних продуктів і містить близько 75 проценти води, білкові (основним чином калоген) і жирові речовини. Також значним об'ємом на очисних спорудах шкіряної промисловості виділяється осад загальних стоків (приблизно його є 4 % від кількості витраченої води) при вологості 94-96 проценти.

В 1 грамі сухої речовини осаду міститься, мг: жиру – 70-290; азоту – 20-80; фосфору – 10-20; вапна – 200-220.

В зв'язку з тим, що на підприємствах шкіряної промисловості відвід стоків з дубильних процесів здійснюється окремою лінією і існує спеціальна технологія висадки і утилізації шламів, що містять хром трьохвалентний, концентрація важких  металів, а саме хрому трьохвалентного в осаді незначна. Інші хімічні реагенти, які містять важкі метали шкіряна промисловість практично не використовує. А тому на всіх підприємствах шкіряної промисловості існує гостра проблема переробки (утилізації) органічних відходів.

Відомі способи переробки органічних відходів (аналогів відходів шкіряного виробництва), які полягають у їх здрібненні з наступним пресуванням, спалюванні їх у топках котлів, сміттєспалюванні або газифікації з виробництвом золи та рідкого палива (сучасні закордонні технології, що потребують складного високоякісного обладнання, високого тиску та температури).

Недоліком таких способів є повне знищення цінної для землеробства органічної складової частини, забруднення навколишнього середовища, потреба у обладнанні, яке коштує дуже дорого [2].

Найбільш близьким аналогом переробки органічних відходів подібних виробництв є спосіб компостування органічних відходів тваринницьких комплексів. Але враховуючи специфічний агрохімічний та мікробіологічний склад відходів шкіряного виробництва процес компостування потребує декілька років і компост одержують низької якості [3].

М. Линник, А. Ляшенко, Н. Ковалев і ін. пропонують методом ферментації переробляти органічні відходи тваринницьких ферм і комплексів, однак технологія переробки цим методом органічних відходів шкіряного виробництва відсутня [3; 5].

Нами поставлене  завдання  розробити технологію переробки органічних відходів  шкіряного виробництва ТзОВ „Світ шкіри”, (м. Болехів), Долинського району, Івано-Франківської   області  методом  прискореної  біологічної  ферментації  в  високоефективне добриво універсальної дії (ОДУД) і вивчити його вплив на родючість грунтів та біологічну ефективність.

При розробці технології переробки органічних відходів шкіряного виробництва та осаду очисних споруд було спроектовано і побудовано станцію обезводнення осаду та біоферментатор потужність 1500 т в рік і проведені дослідження в різних варіантах.

З метою розробки технології переробки органічних відходів шкіряного виробництва та осаду очисних споруд нами протягом 2006-2010 рр. шляхом експериментальних досліджень підібрано різні компоненти та технологічні регламенти для одержання компостної суміші.

Проведено комплекс науково-дослідних, пошукових робіт та розроблено:

- технологічну карту біоферментаційних процесів по переробці відходів шкіряного виробництва та осаду очисних споруд;

- програму розрахунку якісного та кількісного співвідношення компонентів при підготовці суміші до ферментації з метою створення оптимальних умов протікання процесу біоферментації та отримання після ферментаційного продукту із заданими параметрами;

- програму і систему автоматизованого контролю та управління процесом біоферментації;

- типовий проект промислового біоферментаційного блоку з системою автоматизованого управління процесом.

Основні принципи технології наступні:

Для переробки органічних відходів шкіряного виробництва (міздри та осаду) підбирали необхідні компоненти для виготовлення компостної суміші:  пташиний послід, тирса,  каїніт і фосфоритне борошно.

На площадці перед ферментацією ретельно перемішували вихідні компоненти до отримання однорідної суміші вологістю в межах 55-75%, при відношенні азоту до вуглецю в співвідношенні 1:20-1:30.

Рецепт компостної суміші визначали для кожної партії розрахунковим методом за показниками вмісту вологи, азоту та вуглецю.

За основу брали результати протоколів лабораторних досліджень Івано-Франківського обласного державного проектно-технологічного центру охорони родючості грунтів і якості продукції. За результатами проведених розрахунків необхідна кількість компонентів ретельно змішувалася за допомогою переобладнаного гноєрозкидача.

Враховуючи те, що органічні відходи шкіряної промисловості(мезури, осад та ін..) мають свої відмінності в порівнянні з органічними відходами птахофабрик і тваринницьких комплексів, ми провели цілий ряд досліджень по технологічних параметрах процесів підготовки компостної суміші до ферментації, під час ферментації і дозрівання – це і вологість, температура, кислотність, вміст кисню, щільність і ін..  Внесли певні зміни в систему подачі повітря, висоти загрузки компостної суміші в біоферментатор, підбору компонентів вуглевмісної сировини та ін..

На основі біохімічних процесів створили оптимальні умови для розвитку мезофільної (30-40 ºС) та термофільної (50-65 ºС) мікрофлори за рахунок  життєдіяльності якої  в компостній масі проходило інтенсивне розкладання органічної речовини причому мікроорганізми перетворюють її у форми доступні для засвоєння рослинами, знезаражувались патогени, гельміти і втрачало схожість насіння бур'янів.

Після цього органічна маса завантажувалася у біоферментатор, де відбувається процес ферментації на протязі 8-13 днів. При підвищенні температури понад 70 градусів компостну суміш піддавали охолодженню шляхом застосування підвищеної аерації та вентилюванням камери ферментатора. Підтримували рівень концентрації кисню в газоповітряній суміші в межах 10-15 процентів.

На протязі ферментації здійснювали контроль за температурою, вологістю, вмістом кисню, кислотністю.

Одержане органічне добриво універсальної дії (ОДУД) має темно-коричневий або чорний колір залежно від вихідної сировини, сипучу дрібно-комкову структуру з розмірами частинок 2-6 мм, з об'ємною вагою – 0,6-0,7 т/м. куб. Воно володіє високими теплоізоляційними властивостями і волого-утримуючою здатністю, збільшує в грунті вміст легкодоступних речовин, підвищує мікробіологічну активність грунту, в складі добрив відсутні патогени і схоже насіння бур'янів, має тривалий термін після дії, практично необмежений термін зберігання без втрат поживних речовин і цілий ряд інших позитивних властивостей. За своїми агрохімічними властивостями органічне добриво є комплексним добривом, що містить всі макро і мікроелементи. В залежності від вихідних компонентів в одній тонні міститься 2,5-3,5 % азоту, 2,5-3,5 % фосфору і 1,0-1,5 % калію, наявність в складі ОДУД кальцію сприяє зниженню кислотності грунту.

Проведені нами  на протязі 2007-2011 років дослідження по вивченню впливу органічних добрив одержаних методом прискореної біологічної ферментації  при вирощуванні картоплі показали високу ефективність на сорті картоплі Світанок Київський .

Результати наших трирічних досліджень по вивченню впливу різних доз органічних добрив  одержаних методом біологічної ферментації  внесених під картоплю сорту Світанок київський показали, що найбільша прибавка урожайності до контролю становила  133 ц/га на варіантах, де вносили  дозу 15 т/га, що на 57 ц/га більше, ніж на варіанті, де вносили під картоплю 40т/га гною. Вивчено вплив ОДУД на агрохімічні та мікробіологічні властивості грунтів.

Проведено цілий ряд досліджень по вивченню ефективності ОДУД в технологіях вирощування озимих і ярих зернових, кукурудзи, овочевих і лісових культур, в садах і ягідниках, посадки газонів, при рекультивації земель.

Щорічно 800-1000т органічних добрив нового покоління використовуються на присадибних і дачних ділянках, де вирощується екологічно чиста продукція без застосування міндобрив і пестицидів.

З побудовою біоферментатора на підприємстві ТзОВ "Світ шкіри" значно покращилась екологічна ситуація, в результаті того, що в процесі аеробноі термофільноі ферментаціі органічних відходів не витікають забруднюючі речовини, що дало змогу зменшити енергетичні та матеріальні затрати на біологічну очистку зворотних вод, в атмосферу значно зменшились викиди шкідливих газів:  -  аміаку-з 0,01971 до 0,001т/рік; сірководню -   з 0,0044 до 0,001т/рік; метану - з 7,3т/рік до 1,2т/рік .

Використання ОДУД сприяло підвищення біологічної повноцінності і екологічної чистоти бульб картоплі та овочевих культур. У варіанті при дозі внесення 15т/га підвищувався вміст сухої речовини у сорту картоплі „Серпанок” на 1,2-1,7 %, в бульбах обох сортів зменшувався вміст нітратів.

З метою охорони навколишнього природного середовища і підвищення родючості грунтів на підприємствах шкіряної промисловості переробляти органічні відходи і осад очисних споруд методом прискореної біологічної ферментації в органічні добрива універсальної дії згідно розробленої і запатентованої нами технології.

Література.

1.  Еськов А.И., Новиков М.М., и другие. Справочная книга по производству и применению органических удобрений. – Владимир, ВНИИТ. − 2001. − 86 с.

2.  Ковалев М.М., Малинин Б.М. Теоретичесукие основы биоферментации, Тверь, 2000 36с.

3.  Стругалина Т.И.  Обработка промышлених стоков(обзор) Фрунзе. – ИШМ. – 1990. – с.35.

4.  Линник Н.К., Лященко А.А. Приготовление органических компостов в ферментационных камерах. – 2006. - №5 с.94-97.

5.  Хмыров В.Д., Куценко В.Б. Иследование процесса распределения воздушого потока в воздуходувных трубах биоферментатора. Вестник МичГАУ. – 2008 - №2 – с.60-69.