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

автор:

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.