Классификация и применение промышленных органических отходов в сельском хозяйстве

Промышленные органические отходы: классификация и правила внесения

Использование органических отходов промышленности в качестве удобрений решает сразу две задачи. Во-первых, вы получаете дополнительный источник питательных веществ для повышения урожайности. Во-вторых, снижаются затраты на утилизацию и обезвреживание накапливающихся на производствах органических масс. Все доступные органические отходы по технологии их применения делят на три группы.

• Требующие обязательного компостирования. Сюда относятся отходы, опасные в санитарно-гельминтологическом, энтомологическом и фитосанитарном отношении. Это перо, пух, шелуха семян масличных культур, клюквенный и яблочный жмыхи, выжимки из винограда и винные осадки.
• Требующие заблаговременного внесения в почву. К ним относятся мякоть и мезга, шрот из виноградных зерен, отходы щетинных фабрик, подметы шерстяных цехов, срезы от фетровых изделий, шерстяные отходы и шерстяная пыль.
• Пригодные для удобрения без ограничений. В эту группу входят свиной и говяжий шлям, сырые рыбные отходы, мездра, отходы клейтукового производства, роговая и галалитовая стружка, шелковичная куколка, шелковый пух и экскременты шелковичных червей. Также без ограничений можно вносить табачную и махорочную пыль, табачные листья после извлечения никотина, клещевинный шрот, а также клещевинный, хлопковый, рыжиковый, рапсовый и сурепный жмыхи.

• Максимальное содержание общего азота при внесении — 80–100 кг
• Предельная норма внесения — до 6 т/га
• Содержание калия в древесной коре — 5,3–12 мг/100 г

Вносить промышленные отходы можно как в чистом виде, так и в составе смесей. При объеме до 6 т/га для распределения по полю используют стандартные навозоразбрасыватели. Также эти материалы отлично подходят в качестве питательных добавок при подготовке традиционного навоза и компостов.

Древесная кора и опилки: подготовка и применение

Древесная кора составляет от 10 до 20 % объема дерева и накапливается на деревообрабатывающих предприятиях в огромных объемах. Из 20 миллионов тонн ежегодно образующейся древесной зелени в России используется не более 10 %. Кору и опилки применяют для мульчирования, улучшения структуры почв, приготовления тепличных грунтов и в качестве подстилки на птицефабриках.

Кора богата целлюлозой и лигнином. При минерализации она выделяет углекислый газ, улучшая углеродное питание растений. Трудноразлагаемая часть коры обогащает почву дубильными веществами и лигнином, которые необходимы для гумусообразования. Однако в этом сырье практически нет доступного для растений азота, а содержание фосфора незначительно.

Кора биологически активна, в ней обнаруживают значительное количество бактерий и плесневых грибов. Для улучшения водно-физических свойств почвы ее запахивают на небольшую глубину. При измельчении коры хвойных пород до фракции 5 см период ее полного разложения в почве составляет около 2 лет.

• Норма внесения для улучшения структуры почвы — 125 м³/га
• Период разложения измельченной хвойной коры — около 2 лет
• Влажность коры перед компостированием — 65–75 %
• Содержание примеси древесины в сырье — не более 15 % по массе
• Доля частиц размером 10–40 мм в сырье — не более 40 % по массе

Компостирование — один из лучших способов утилизации древесной коры. Для приготовления компостов кору смешивают с навозом или птичьим пометом в соотношении 1:1, 2:1 или 3:2. Чтобы обогатить смесь элементами питания и ускорить созревание, в нее добавляют фосфоритную муку и хлористый калий. На практике используют послойный, очаговый или площадочный способы укладки.

Производство корьевых компостов осуществляют в строго определенной последовательности, начиная с подготовки сырья. Сначала материал измельчают, затем смешивают с активными компонентами и отправляют на созревание. Весь этот процесс делится на несколько основных этапов.

1. Измельчение коры до частиц размером 5–10 мм.
2. Внесение добавок, стимулирующих ее разложение.
3. Подача полученной смеси на площадку.
4. Отсыпка смеси в штабеля.
5. Созревание компоста.

Благоприятные условия компостирования коры создаются при формировании буртов шириной в основании 3,0–4,0 м, высотой 1,5–2 м и длиной не менее 4,0 м. При компостировании в зимнее время, во избежание промерзания, высота штабеля может быть увеличена до 2–5 м, длина не менее 10 м. Оптимальная масса штабеля 100–120 т (при массе менее 60 т штабель промерзает); температура в период компостирования 40–60 оС.

Готовый компост должен содержать не менее 80 % органического вещества на сухую массу при влажности не более 60 %, 10–15 % от общего количества органического вещества гуминовых веществ, рН водной вытяжки – не менее 5,5, отношение С:N – не более 30, азота, фосфора и калия– соответственно 3,0, 0,1 и 0,1 % сухой массы. Компост имеет плотность 0,18–0,3 г/см3, комковатую структуру и влагоемкость 250–350 г воды на 100 г сухого вещества. Благодаря высокому содержанию кальция, он является ценным мелиорантом для кислых почв. Компост из древесной коры не только улучшает рост растений, но и уменьшает заболеваемость корневой гнилью и почти полностью подавляет развитие нематод.

Использование компостов на основе древесной коры может в значительной степени решить проблему обеспечения тепличных и парниковых хозяйств высококачественными грунтами.

Аналогичное применение находят в сельском хозяйстве опилки. Все виды опилок улучшают физические свойства почв, повышают их порозность и водоудерживающую способность, снижают плотность тяжелых глинистых почв. Как и древесная кора, опилки содержат мало азота и наиболее целесообразно их компостировать с азотными удобрениями.

Гидролизный лигнин – это основной отход гидролизной промышленности, составляющий до 40 % от массы исходного сырья. Выгружаемый из гидролизаппарата, он в значительной части сохраняет форму частичек исходного сырья, но имеет темно-бурую окраску. По химическому составу гидролизный лигнин представляет собой комплекс веществ, основная масса которых состоит из продуктов конденсации и полимеризации природного лигнина. Здесь присутствуют также негидролизуемые полисахариды, неотмытые сахара, гуминовые вещества, органические кислоты, серная кислота и зольные элементы. Из них первые два – собственно лигнин и полисахариды – составляют 84–91 % от всей массы гидролизного лигнина. На долю полисахаридов приходится 24–45 %, а лигнина как такового – 39–70 %. Лигнин имеет кислую реакцию, а влажность его составляет 63–75 % (табл. 146; Цуркан М.А., Руссу А.П., 1980).

Таблица 146 – Агрохимические показатели гидролизного лигнина (в пересчете на сухое вещество) Гидролизный Гидролизный Показатель лигнин шлам

 Влажность, % 63,1–75,1 61,9–89,6 Зольность, % 3,5–14,7 4,2–72,5 Углерод общий, % 42,9–50,8 12,5–53,0 Углерод гуминовых кислот, % 3,4–6,4 5,2–18,4 Углерод фульвокислот, % 3,7–7,7 3,0–6,4 Азот общий, % 0,34–0,54 0,62–2,32 Азот нитратный, мг/100 г 0,1–0,7 0,5–2,5 Азот аммонийный, мг/100 г 2,2–7,6 133–389 Азот легкогидролизуемый, мг/100 г 40–79 183–1470 Фосфор общий, % P2О5 0,01–0,16 0,39–2,46 Калий общий, % К2О 0,01–0,22 0,14–0,33 Кальций общий, % СаО 0,20–1,19 0,16–4,07 Сера общая, % SO4 0,41–2,23 0,64–9,28 рНВОД 1,9–4,7 3,0–4,6

Среди элементов минерального питания растений большой удельный вес в гидролизном лигнине занимают сера и кальций. Фосфора и калия содержится в среднем 0,06 и 0,09 % сухого вещества соответственно. Содержание общего азота в гидролизном лигнине невысокое – 0,34–0,39 % и только 14 % от общего его количества составляет легкогидролизуемая фракция. Отношение С:N очень широкое (75–117).

Возврат органического вещества лигнина в биологический круговорот, борьба с загрязнением окружающей среды, увеличение производства местных удобрений, – все это обусловливает необходимость и целесообразность переработки лигнина в удобрение.

Трудность использования лигнина, как удобрения связана с его кислотностью и низким содержанием азота, фосфора, калия. Вместе с тем он обладает и положительными качествами: улучшает воздухопроницаемость, пористость, структуру и другие физико-химические свойства почвы. Особо следует отметить способность его адсорбировать азот легкоподвижных азотсодержащих удобрений и вступать с ним в химическую связь, поэтому вымывание азота из верхних слоев почвы сокращается, а коэффициент его использования растениями – увеличивается.

Разработан промышленный способ приготовления удобрений путем компостирования лигнина с минеральными удобрениями и обработки компоста водным раствором аммиака перед внесением в почву. Для приготовления компостов лигнин предварительно нейтрализуют доломитовой мукой из расчета 30–35 кг на одну тонну удобрения.

Наиболее эффективны лигнонавозные компосты при соотношении навоза и лигнина 1:1. Для приготовления 100 т такого компоста требуется 48,2–48,5 т лигнина влажностью 60 %, 1,5– 1,75 т доломитовой муки и 50 т навоза. Для ускорения созревания компоста бурты делают высотой не более 1,5 м, а компосты хорошо перемешивают.

Хорошо приготовленный лигнонавозный компост по эффективности не уступает торфонавозному. На основе лигнина получают также биологически активные ростовые вещества, которые применяют в чистом виде как стимуляторы роста растений или служат для приготовления удобрений.

Бытовые отходы — доступный источник органического вещества для полей. Один житель России производит от 0,15 до 0,25 т таких отходов в год. В их составе содержится 30–40 % пищевых остатков и 20–30 % бумаги. Сухое вещество исходного мусора содержит 40–70 % органики, 28–30 % золы, 23–37 % углерода, 0,75–1,15 % азота и 2,0–5,5 % кальция. Однако высокая биологическая загрязненность делает необработанные отходы опасными, поэтому они требуют обязательного обеззараживания.

Простое выдерживание мусора на свалках санитарные службы признают неперспективным из-за запаха и риска инфекций. Такой компост сильно засорен стеклом, металлом и пластиком, что исключает его применение на пашне. Полевым компостированием также невозможно переработать весь объем отходов крупных городов. Наиболее эффективным решением остается промышленная биотермическая переработка.

1. Отходы привозят на завод и выгружают в два бункера-накопителя глубиной 10 м и объемом по 900 м³.
2. Грейферный кран грузоподъемностью 5 т подает сырье на конвейеры, где электромагнитные сепараторы извлекают черный металл.
3. Массу направляют в биотермические барабаны, вращающиеся со скоростью 0,1–1,14 об/мин.
4. В барабаны подают воздух и воду с температурой не менее +40 °С. За счет жизнедеятельности микроорганизмов смесь самосогревается до 60–70 °С, и за трое суток происходит полное обеззараживание.

Полученный на выходе готовый промышленный компост имеет влажность 30–40 % и нейтрально-щелочную реакцию (рН 7,8). По действующим стандартам в нем может содержаться не более 4 % посторонних примесей и не более 3 % стекла с размером фракции до 15 мм. По влиянию на урожайность это удобрение близко к подстилочному навозу.

• Органическое вещество — 40–52 % от сухой массы
• Азот — 1,0–1,3 %
• Фосфор — 0,8–0,7 %
• Калий — 0,4–0,6 %

Применение компоста из ТБО на практике

В полевых испытаниях доказано, что прибавка урожая от применения промышленного компоста составляет 10–50 % в зависимости от типа почвы и выращиваемой культуры. Удобрение вносят под обработка почвы">основную обработку почвы. При этом осеннее внесение компоста более эффективно, чем весеннее. Нормы внесения зависят от возделываемой культуры.