Журнал «Агротехника и технологии»
Утилизация навоза: поэтапное решение проблемы
Приобретение функционального оборудования для удаления, подготовки и утилизации навоза без плотной привязки к экономике всей системы в комплексе не только ограничивает использование его потенциала, но и чревато убытками. О том, как избежать ошибок на этом пути, рассказывают эксперты и участники отрасли.
Любое животноводческое хозяйство имеет своей целью производство продукта питания, однако в первую очередь становится «фабрикой навоза», иронизирует продукт-менеджер направления «оборудование для ферм» компании «ГЕА Фарм Технолоджи Рус» (GEA Farm Тechnologies Rus) Андрей Бондаренко.
По расчетам профессора кафедры автоматизации и электрификации РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева Георгия Дегтерева, одна корова ежедневно производит около 55 л навоза, что в совокупности со стоками из доильных залов составляет приблизительно 100-120 л жидких отходов.
На фоне роста количества и размера животноводческих комплексов проблема рентабельности системы утилизации и хранения отходов обостряется с каждым днем. Поэтому инвесторам, вкладывающим средства в животноводство, необходимо с самого начала представить себе всю систему утилизации как комплекс взаимоувязанных технологий и оборудования, начиная с производственных животноводческих помещений и заканчивая внесением органики на поля, настаивает Сергей Перегудов, директор инжиниринговой компании «Биокомплекс» (разработка и реализация проектов переработки и утилизации навоза).
Утилизация — это неизбежные затраты, которые несет предприятие, однако превратить их в источник дохода довольно трудно, замечает Андрей Бондаренко. Поэтому главная задача руководителей хозяйств максимально сократить потери при проектировании и эксплуатации всей цепочки удаления и утилизации навоза.
Впрочем, есть и другие точки зрения. Получить прибыль от использования побочного продукта вполне возможно, не сомневается Сергей Перегудов.
Ведь навоз — прекрасное органическое удобрение, и если его грамотно использовать именно по этому назначению, вполне реально получить значительный экономический эффект.
Прибыль от побочного продукта
С точкой зрения Перегудова солидарен Георгий Дегтерев. Поскольку минеральные удобрения имеют постоянную тенденцию к удорожанию (только за последний год цены на отечественную «минералку» увеличились на 40%, а на импортные препараты — в два раза), внесение навоза в качестве основного удобрения может стать настоящей панацеей для хозяйств, сократив расходы как минимум вдвое, уверен эксперт. Так, по подсчетам Дегтерева, в Нечерноземье внесение 20-30 тонн навоза на гектар дает в среднем прибавку урожайности зерновых 6-7 ц/га, по картофелю — 60-70 ц/га, по силосным культурам — 150-200 ц/га.
Однако для достижения экономического эффекта необходим тщательный расчет всей системы, который должен опираться на состав и консистенцию навоза, на виды выращиваемых сельскохозяйственных культур, их планируемую урожайность, используемые агротехнологии на выбранных для внесения удобрений полях, подчеркивает Сергей Перегудов. Только при тщательном анализе всей системы хозяйство может максимально использовать органику, замещая ею дорогие минеральные удобрения на 70-80%.
Так, в «ООО СП Губкин Агрохолдинг» где избрали именно такой подход, удается экономить не менее 10 млн рублей на закупке минеральных удобрений ежегодно. Более того, благодаря своевременному внесению органического удобрения (неразделенного навоза откормочника КРС) шланговой системой, урожайность культур на полях агрохолдинга, увеличилась в среднем на 10%. А экономия на подстилочном материале при использовании твердой отсепарированной фракции навоза в коровниках теперь составляет не менее 5-6 тыс. руб./год на каждое животное, подсчитывает Перегудов.
От общего к частному
Сам принцип подхода к задачам утилизации навоза у аграриев в большинстве случаев основывается на вводе отдельных компонентов, которые могут не выстроиться в экономически выгодную для сельхозпроизводителя систему, продолжает Перегудов. Любые технологические и экологические проблемы можно успешно решить только при системном подходе. Важно выстроить систему так, чтобы все ее элементы и отдельные части выстраивались во взаимоувязанную цепочку.
К примеру, установка сепараторов для разделения навоза на твердую и жидкую фракцию (решение, ставшее необходимостью для большинства ферм) имеет своей целью снижение финансовой нагрузки. Благодаря этому оборудованию почти в два раза сокращается период выдерживания жидкой фракции перед внесением на поля (твердую фракцию можно вносить после непродолжительного компостирования). Соответственно, уменьшаются необходимые объемы накопителей, существенно сокращаются капиталовложения на их строительство. Кроме того, перекачку жидкой фракции можно осуществлять на дальние расстояния существенно менее мощным насосом, а способность ее к меньшему расслоению позволяет сэкономить на мощности перемешивающих устройств в навозонакопителях.
Генеральный Директор «ООО Агроижиниринг 21» (входит в состав холдинга «Красный Восток-Агро») Галина Кобелева:
Когда мы ставили на наших фермах систему навозоудаления флеш-флюм, для российского сельского хозяйства это было новинкой, первопроходцам всегда трудней — многого не удается учесть.
В нашем случае проблема была в том, что густой неразделенный навоз в каналах постоянно загустевал, канал становился непроходимым и заиливался. Чтобы создавать движение навоза в канале, приходилось постоянно разбавлять его водой. Это приводило к большому ее расходу, и, следовательно, к финансовым потерям.
Кроме того, на всех девяти наших мегафермах КРС закоксовались лагуны, образовалась плавающая корка и твердый как цемент осадок, который сделал емкости не пригодными к использованию.
Компания «Биокомплекс» подсказала выход с помощью установки сепараторов (цеха разделения) навоза на всех девяти площадках. Когда мы купили сепараторы, то «убили трех зайцев» сразу. Во-первых объем накапливаемой жидкой фракции навоза стал меньше, стоки — жиже, и текучесть их увеличилась. Это избавило нас от образования осадка в лагуне. Правда, дополнительно мы все же поставили в ней перемешивающие устройства для повышения однородности объема органического жидкого удобрения. Во-вторых, остающаяся после сепарации жидкая фракция — так называемая серая вода — откачивается в отдельную емкость и используется теперь в качестве разбавления стоков во флеш-флюм. И мы совершено не тратим свежую воду, что уже помогло нам сэкономить сотни тысяч рублей. В-третьих, твердую фракцию легче и дешевле вывозить на поля, поскольку ее в 6-7 раз меньше, чем жидкого неразделенного навоза. Причем ее можно вывозить для складирования на краю дальних полей в любое время года.
Таким образом, выстроив систему навозоудаления правильно, с учетом всех нюансов, нам удалось облегчить утилизацию и экономно эксплуатировать все составляющие системы.
Преимущества разделения, казалось бы, очевидны, однако при бессистемном подходе установка сепаратора может обернуться дополнительными расходами, предупреждает Сергей Перегудов.
Например, не каждый сельхозпроизводитель знает о том, что сепараторы рассчитаны на работу с определенным объемом навоза, объясняет Андрей Бондаренко. И зачастую на «тысячник» приобретается устройство евро-производителя, рассчитанное на европейскую ферму, поголовье которой не превышает 500 животных. В результате сепаратор работает с нагрузкой на порядок превышающей его возможности. Это в конечном итоге приводит к тому, что устройство часто выходит из строя и хозяйство ежегодно тратит тысячи евро на его восстановление.
Бывают случаи, когда вместо правильно организованной единой, взаимоувязанной системы утилизации, предпринимаются попытки самостоятельного функционирования отдельных элементов системы в отрыве от самой системы. При этом часто нарушаются режимы работы оборудования, что приводит к несоответствию качества получаемых продуктов.
Еще на бумаге
Самая большая ошибка сельхозпроизводителей, делающая системный подход крайне затруднительным, заключается в том, что часто вопросом утилизации навоза начинают заниматься в процессе эксплуатации, тогда как необходимо решать эту задачу при проектировании на стадии выбора площадок под строительство животноводческого предприятия с учетом наличия сельскохозяйственных земель, обращает внимание Ирина Щеголева, заместитель директора по экологии компании «Сельхозпроект». Проблемы, возникающие вследствие этой несвоевременности, не только увеличивают капитальные и текущие затраты на утилизацию навоза, что в конечном итоге приводит к росту себестоимости основного производства, но и создают угрозу загрязнения окружающей среды, констатирует она.
Если же технологическая система утилизации, переработки и внесения навоза разработана и правильно рассчитана на этапе проектирования, то она может быть разделена на части для поэтапного внедрения. При этом последовательный запуск каждого компонента системы будет производиться в плотной взаимосвязи с системой. И даже если единовременная реализация всех ступеней этой цепочки сразу предприятию не под силу, это не отразится на работе комплекса, поскольку в плане изначально заложено место под встраивание и добавление нужных компонентов системы поэтапно, добавляет Сергей Перегудов. Другими словами, важно на стадии разработки технологического проекта системы утилизации, переработки и внесения навоза предусмотреть все возможные элементы, а уже внедрение элементов системы запланировать в зависимости от финансовых возможностей.
Примером поэтапного введения в эксплуатацию системы утилизации, переработки и внесения навоза может служить экоферма «Климовская» (Калужская область). «На стадии проекта мы понимали, что совершенствовать всю систему удаления и утилизации навоза будем поэтапно, — рассказывает директор экофермы Владимир Шелупенко. — Поэтому подготовку к воплощению всей системы заложили изначально». Так, щит управления и комплектующие (разводка, насосное оборудование) сразу предусматривали подключение допмощностей — сепаратора и др.
Около года на экоферме работала одна насосная станция первой стадии: только с насосом и мешалкой, без сепаратора. За год в хозяйстве убедились в ее слаженной и эффективной работе и реализовали без проблем и переплаты следующий шаг — установку цеха разделения с сепаратором. Теперь проект воплощен во всем комплексе с цехом разделения и шланговой системой, и все его элементы работают без проблем, доволен Шелупенко.
Если бы хозяйство вводило каждый компонент сам по себе, бессистемно, то пришлось бы увеличивать смету, нагружая ее дополнительными деталями, добавляет Перегудов.
Не кум, а профессионал
Функционал каждого отдельного элемента (оборудования) должен быть просчитан заранее и оценен через призму сокращения расходов по всей системе, продолжает Перегудов. Для этого работу над проектом необходимо доверять организациям, специализирующимся на разработке именно животноводческих комплексов, считает Андрей Бондаренко. По его словам, зачастую проектирование животноводческих объектов доверяется компаниям, не имеющим «фермерского опыта». Безусловно, эти организации могут успешно справляться с возведением зданий, ангаров, складских помещений и даже могут иметь опыт проектирования в растениеводческих хозяйствах, но, не имея представления о специфике животноводческих комплексов, они не в состоянии учесть многих инжиниринговых моментов, связанных с работой таких ферм, поясняет специалист.
Действительно, компании, специализирующиеся на инжиниринговых расчетах и проектировании животноводческих комплексов, зачастую вынуждены заниматься исправлением ошибок предыдущих проектировщиков, а иногда и буквально спасать попавших в трудное положение аграриев. Например, в случаях, когда проект вышел за границы санитарной защитной зоны или имеет проблемы с переполнением навозонакопителей, а также не может наладить систему стоков
Впрочем, по словам Перегудова, хозяйства часто не знают, что отдельные вопросы несоответствия санитарных защитных зон можно решить за счет грамотно составленной пояснительной записки к проекту, обосновать уменьшение санитарной зоны до жилых домов, а также избежать штрафов от надзорных органов. К примеру, агрохолдинг «Пулковский» с помощью обоснований компании «Биокомплекс» добился снижения санитарной зоны с 1000 м до 500 м, поскольку применение технологии разделения навоза на фракции позволяет это сделать.
Имея резерв
В числе типичных ошибок при проектировании, приводящих к перерасходу средств, Сергей Перегудов называет неправильно подобранный объем навозохранилищ, неверно просчитанные мощности насосов и мешалок, а также промахи в расчетах расстояний между звеньями технологической цепи (комплекс — канализационно-насосная станция — навозохранилище — поле).
Например, объем хранилищ должен соответствовать нормам выдержки навоза, предусмотренным в РД-АПК 1.10.15.02-08, и таких хранилищ должно быть как минимум три (чем больше, тем лучше), при этом необходима плотная привязка к системам навозоудаления комплекса, срокам выдерживания навоза перед внесением в почву и возможностям разделения его на фракции, разъясняет Перегудов.
Дело в том, что неразделенный свиной навоз до внесения должен выдерживаться 12 месяцев, поясняет специалист, а это значит, что заполненная первая лагуна должна отстаиваться без дополнительных вливаний год. В течение этого времени идет заполнение второй лагуны (которую, опять-таки, можно будет начать опустошать через год, когда она отстоится) и одновременно происходит постепенный вывоз первой, которая уже отстоялась. А стоки в это время накапливаются в третью.
Если же навоз разделенный, то выдержка на хранении составит 7-8 месяцев, поскольку жидкая фракция имеет меньшие сроки выдерживания. Объем лагун в этом случае, соответственно, уменьшится, но количество их не изменится.
Главное, подчеркивает Перегудов, еще на этапе проектирования произвести правильный расчет объема емкостей суточных навозоприемников (резервуаров), поскольку внимание к деталям может уменьшить смету строительства до 2,5 раз.
Весьма распространенным промахом он называет проектирование слишком больших суточных навозоприемников, «дабы не пришлось в экстренном случае решать проблему переполнения». К примеру, при объеме суточного стока в 100 м? нет смысла строить емкость на 400 кубометров «с недельным запасом» — запас надо создавать с помощью грамотно подобранного оборудования и режимов его работы, то есть с помощью соответствующих данному объему насосов для перекачки, говорит Перегудов. К тому же большой объем навозоприемников не спасет в экстренной ситуации, а только увеличит смету.
Иными словами, необходимо предусматривать резервные насосы в резервуаре, продолжает специалист. Тогда при поломке основного насоса выкачка будет осуществляться запасным, а основной отправится в починку. В итоге экономится значительная сумма, подсчитывает Перегудов: стоимость строительства резервуара на 400 м? может достигать до 2,5 млн руб., а на 100 м? — около 400 тыс. руб. Стоимость же насоса составляет не более 200-250 тыс. руб.
В движении
Также одной из типичных ошибок Сергей Перегудов называет неверный подбор насосного оборудования для канализационно-насосных станций (КНС). Принцип верного пути тот же, говорит специалист, — расчет на точное соответствие мощности КНС перекачиваемому объему и консистенции. Не надо ставить один, но супермощный насос, он будет «есть электричество» и не даст гарантии от поломок. Лучше установить два (основной и запасной), но соответствующих норме — их приобретение окупится экономией электроэнергии менее чем за год, уверяет глава «Биокомплекса».
При этом насос опять же необходимо выбирать с привязкой ко всем нюансам проекта — уклонам, системе навозоудаления
Что касается накапливающейся в лагунах жижи, то во избежание образования корок (осадок в лагунах образуется при хранении как неразделенного на фракции навоза, так и его жидкой фракции после сепарирования) при опорожнении лагун необходимо перемешивать навоз специальными мешалками, и вопрос подбора оборудования должен решаться при проектировании площадок лагун, советует Ирина Щеголева. Иначе неперемешанная твердая фракция осядет на дне, и при выкачке жидкой составляющей навоза очищать лагуну придется механически — экскаватором, предупреждает Андрей Бондаренко. А поскольку основное распространение сейчас получают пленочные лагуны — это списание емкости.
Основной причиной осадка в трубах и заиливания резервуаров также является неправильный подбор мощности, количества и расположения перемешивающих устройств, добавляет Сергей Перегудов. Мешалки должны подбираться по просчитанному алгоритму, учитывающему объем лагуны, консистенцию навоза и другие параметры. И также быть предназначенными специально для навоза — состоять из отдельных, соединенных воедино элементов, чтобы в случае поломки заменить поврежденную часть, а не весь механизм (импеллер) целиком.
Только системно
По словам Перегудова, нюансов, которые стоит учесть, множество. Так, даже такое рационализаторское решение как шланговая система внесения навоза на поля может стать как инструментом экономии, так и обузой для предприятия.
Например, перекачка по шланговой системе жидкой фракции разделенного навоза позволяет (в отличие от неразделенного), использовать шланги меньшего диаметра (не 150, а 125 мм), что в два раза снижает стоимость всей системы шлангов. Однако неверный расчет потерь напора в системе не позволит качать навоз даже на поля, находящиеся в трехкилометровой удаленности от лагуны. Соответственно, при системном подходе к внедрению этой технологии можно снизить затраты на внесение навоза на поля в 1,5-2 раза, тем самым окупив оборудование за два года. В противном случае система не окупится и за десять лет.
Одним словом, подход к навозоудалению должен основываться не на принципе «затыкания дыр», а на идее обеспечения максимальной доходности хозяйства при минимальных затратах и сроках окупаемости инжиниринговых решений. А осуществить выполнение этих условий можно только с помощью системного (комплексного) подхода к решению задач навозоудаления и утилизации, резюмирует Перегудов.
Ведущий специалист по науке «ООО СП Губкин агрохолдинг» (Агропромышленная группа БВК) Евгений Теребушенко:
Раньше при использовании минудорений мы все равно имели в почвах дефицит различных элементов. Но после применения шланговой системы внесения навоза, а также расчета баланса почвенных компонентов и состава навоза мы вышли на бездефицитный баланс минерального питания растений. То есть на тех полях, где используется шланговая система внесения неразделенного навоза, минеральные ударения вообще не применяем. Таким образом, удобряется площадь пашни в 2 тыс. га с бездефицитным балансом питания, и мы избавились от затрат на внесение минудорений. При норме внесения 300 кг азота на 1 га, (при цене около 16-17 тыс. руб. за тонну), экономия только на минудобрениях составляет около 10 млн руб. ежегодно. С учетом пятилетней работы системы мы сэкономили 50 млн руб. Помимо шланговой системы внесения у нас есть и разделение навоза, полив осветленными стокам, а также использование твердой фракции в качестве подстилки.
Заместитель директора «ПК Молоко» Руслан Ахтариев:
Система утилизации навоза организована «бочками» — вывозом на поля из лагуны с помощью цистерн. Сроки вывоза жестко связаны с сезонностью — то есть в зимний и весенний сезоны вывоз на поля невозможен, и откачка лагун не производится.
Соответственно, реальные сроки вывоза навоза уменьшаются и надо производить его как можно быстрее. При том что на одной производственной площадке у нас сосредоточено 2400 голов дойного стада, а вместе с молодняком поголовье животных приближается к 5000, вывоз навоза для нас составлял огромную проблему.
Неразделенный навоз, как было изначально устроено, создавал трудности из-за накопления в лагунах значительного слоя плавающей корки, которая, накапливаясь, приводила к снижению полезной емкости и порче лагун.
Дополнив систему цехом разделения навоза и установив перекачивающую станцию, мы в существенно снизили объем накапливаемой в лагунах жидкой фракции — жидкого удобрения. Твердая фракция складируется отдельно, буртуется и вывозится на дальние поля, а кроме того, с помощью Биореактора перерабатывается на подстилку коровам. Таким образом появился еще один плюс — исчезли расходы на солому.
Ушла проблема накопления корки в лагуне, а текучесть жидкости увеличилась, что позволило увеличить производительность выкачки в 2 раза. Теперь вывоз на поля осуществляется в два раза быстрее.
Генеральный директор молочного агрокомплекса «Пойма» (Московская область, 6,5 тыс. голов) Анатолий Анисимов
Проблема навоза до сих пор стоит острейшим образом, и приобретение сепаратора не приблизило хозяйство к ее решению. У нас имеется и сепаратор, и биогазовая установка, но все это оборудование законсервировано.
Изначально планировалось использовать твердую фракцию, получаемую после сепаратора, как подстилку, но оказалось, что на выходе ее влажность составляет около 70%, что не позволяет использовать подстилку для нужд животных. Пытались самостоятельно довести ее хотя бы до 60% влажности — не получилось: для подсушки требуется специальный сушильный барабан (Биореактор), стоимость которого составляет несколько млн руб., тогда как сам сепаратор стоил около 1,5 млн руб.
Еще пробовали реализовывать твердую фракцию в качестве компоста, буртовали, складировали, паковали в мешки, получили даже сертификат на торговлю, пытались продавать, но спроса на свой товар не нашли. На рынке уже давно существуют более дешевые готовые органические удобрения. Навоз как более дорогостоящий продукт конкуренции с ними не выдержал. Складировать твердую фракцию хозяйству некуда (ежедневно получаем 15 м? твердой фракции), а эксплуатировать и содержать такую установку без реализации твердого продукта нерентабельно.
Проблема утилизации в хозяйстве сейчас решается за счет вывоза навоза на поля и частично снимается летом, когда животные пасутся на пастбище, однако у нас в планах создание системного подхода к утилизации навоза и доведение технологических решений до эффективной работы в связке.
Генеральный директор «РУСКОМ-Агро» (Омская обл.; откормочник на 100 тыс. голов свиней) Валерий Гоман:
Только за счет умело выстроенной комплексной системы нам удалось сократить смету системы навозоудаления и утилизации. К примеру, специалисты «Бикомплекса» предложили заменить импортный инжектор для внесения жидкой фракции навоза в землю имеющимся у нас в хозяйстве отечественным аналогом с усовершенствованной системой внесения и инжектирования органики. Агрегат работает с нашим трактором «Беларус» вполне успешно, и только на этом мы сэкономили около 400 тыс. руб.
Помимо этого, были предложены усовершенствования конструкций лагун, канализационно-насосных станций и насосов и др. И так, благодаря системной технической проработке каждого этапа мы сэкономили более 1 млн руб. на оборудовании, и еще больше на строительной части.
Инженер по строительству компании «Тамбовский бекон» Сергей Шевцов:
В имевшемся первоначально проекте был неверный расчет, поэтому были поставлены насосы меньшей мощности (4,4 кВт). Как следствие, они не успевали перекачивать навозные стоки со свинокомплекса, которые оседали в трубах и забивали их.
Заиливание насосов привело к тому, что навоз стал плохо перекачиваться. Трубопроводы забились осадком, навоз почти перестал откачиваться. Пришлось менять все насосы и устанавливать более мощные — 9 кВт. Конечно, это было сопряжено с дополнительным расходом средств.
Кроме того, вероятно, прежние насосы не были приспособлены под неразделенный, густой навоз — режущее оборудование на них выходило из строя постоянно. На новых, которые поставила компания «Биокомплекс», режущее оборудование соответствует назначению, оно, конечно, тоже выходит из строя (это и понятно, в навозе попадаются разные твердые предметы — куски бетона, железо, песок и пр.), но в разы реже, чем прежнее.
Откачка сейчас идет очень хорошо, однако нам не хватает мешалок. Так как качаются неразделенные стоки, есть опасения, что заиливание может произойти в лагуне. Поэтому следующая цель: установка перемешивающего устройства — миксера гомогенизатора.
