продолжение

 Однако, задача длительной и эффективной эксплуатации таких реакторов не может быть решена без применения современной системы микропроцессорного управления и контроля работы реактора, а также решение вопросов комплексной переработки сельскохозяйственных отходов.

         При реализации термофильного режима необходимо обеспечение точного соблюдения технологического процесса поддержания температурных и биохимических условий существования анаэробных бактерий, что практически невозможно сделать без интеллектуальных систем управления.
           Применение системы микропроцессорного управления и контроля позволяет реализовать интеллектуальные, полностью автоматические системы, которые не требуют для обслуживания высококвалифицированных специалистов и обеспечивают высокую эффективность микробиологического преобразования отходов.
         Для создания систем микропроцессорного интеллектуального управления биореактором предлагается реализация пилотного проекта переработки сельскохозяйственных отходов в объеме до 15 м3 по сырью, что соответствует одной секции птицефермы на 50 тысяч голов. Повышение экономической эффективности системы достигается комплексной переработкой навоза/помета в гранулированные удобрения, кормовые добавки, электрическую, тепловую энергию, углекислоту и питательную суспензию микроводоросли. Успешное решение указанной задачи позволит создавать модульно-сетевые перерабатывающие комплексы рассчитанные на утилизацию отходов от птицефабрик на 1 млн.голов, свинокомплексов более 100 тыс.голов.
Предлагаемый биокомплекс состоит из следующих модулей:

·      Модуль биореактора анаэробной переработки помета (МБР). Реактор нового поколения, с закрепленной микрофлорой и микропроцессорной интеллектуальной системой управления, позволяющий  добиться  высоких показателей получения биогаза, в заданном объеме, и глубины разложения органического вещества 30…35%.

·      модуль биогаза (МБГ);

·      модуль фотореактора (МФР) для выращивания микроводоросли;

·      модуль удобрений и кормовых добавок (МУКД);

·      модуль энергии и тепла (МЭТ);

·      модуль углекислоты (МУ);

·      модуль автоматического управления (МАУ).

Технологический процесс, реализованный в биокомплексе, заключается в следующем.

В МБР непрерывно загружается помет в объеме 10% его емкости в сутки.

В МБР без доступа кислорода, при температуре 54-55 гр.С, происходит сбраживание помета, в результате чего образуется биогаз и метановая бражка. Из МБР Метановая бражка из МБР непрерывно выгружается в МУКД, а биогаз отводится в МЭТ.

Углекислый газ, выделяемый в МУ, частично проходит через МФР, где получается суспензия хлореллы, а остаток его закачивается в баллоны и поступает на склад готовой продукции.

В МУКД, метановая бражка подаётся в центрифугу, где происходит её разделение на жидкую фракцию первой фазы (влажностью 99%) и твёрдую фракцию (влажностью < 60%). Жидкая фракция первой фазы частично поступает в фотореактор для выращивания микроводоросли, оставшаяся часть жидкой фракции первой фазы поступает в роторно-пленочный испаритель (РПИ) для дальнейшего отделения воды. На выходе РПИ получаем водяной пар и жидкую фракцию второй фазы. Жидкая фракция второй фазы поступает на сушилку, после которой получаем кормовые добавки.

Твёрдая фракция загружается в скрубер-смеситель.  В смеситель — гранулятор вместе с твердой фракцией подается пылевидное удобрение (влажностью < 20%) после осаждения в циклоне, происходит смешивание твердого и пылевидного удобрений и формирование гранул заданных размеров, которые подаются в сушилку.

В сушилке гранулы высушиваются горячим воздухом до заданной влажности (< 10%) и направляются в дозатор-затариватель. Смесь пылевидных удобрений и воздуха, получаемых в процессе сушки, направляется для осаждения удобрений в циклон.

Дозатор-затариватель  высушенные гранулы удобрения дозирует по заданному весу и затаривает  в упаковку. Готовый к реализации продукт поступает на склад готовой продукции.

Получаемый биогаз имеет следующий состав и параметры:

В модуле углекислоты происходит накопление биогаза, его очистка от сероводорода, разделение метана и углекислого газа . Метан поступает в модуль энергии и тепла. Углегислый газ сжимается до жидкого состояния.

Модуль энергии и тепла включает в свой состав когенерационную установку. Часть вырабатываемого тепла до 30% используется в МБР для поддержания температуры внутри реактора в диапазоне 54-56 гр.С. Отработанные газы установки поступают в модуль углекислоты. В МУ производится выделение углекислого газа из дымовых газов МЭТ и сжижение его. Полученная углекислота закачивается в баллоны для реализации.

            Все параметры технологического процесса контролируются соответствующими датчиками и приборами и управляются модулем автоматического управления (МАУ).

В процессе получения органических удобрений и кормовых добавок ведется постоянный биохимический и санитарно-ветеринарный контроль над его качеством.

Органические удобрения, получаемые в результате анаэробного сбраживания, обладают высокой эффективностью и обеспечивают дополнительный прирост урожайности в среднем на 20%(по сравнению с использованием несброженного навоза).
  При переработке органических отходов получаются экологически чистые жидкие органические удобрения, которые используются для получения экологически чистой продукции. В полученных органических удобрениях все вещества переходят в форму, легко усваиваемую растениями, что делает их эффективными сразу после внесения в почву. Также это создает возможность ухода от применения минеральных удобрений. Как показали испытания аналогичных удобрений в России и Прибалтике, внесение их в разведенном виде в соотношении 1:10, из расчета три тонны концентрированных удобрений на 1 га, или 30 тонн в разбавленном виде, повышают урожайность всех культур на 20-50%, а некоторых культур (земляника и клубника) в два раза. Научное объяснение данному эффекту было дано на Международном симпозиуме, проходившем в Санкт-Петербурге в 2002 году, где было сказано, что в , биореакторе при термофильном режиме сбраживания синтезируются вещества класса ауксинов, которые способствуют ускоренному росту и развитию растений. Дальнейшее изучение данного механизма может открыть возможность получения сверхэффективных органических удобрений. При внесении жидких органических удобрений в почву, они способствуют сохранению влажности даже в сухую погоду и благодаря содержанию гумусных материалов улучшают физические свойства почвы. Как показали испытания, внесенные удобрения способствуют усвоению минеральных веществ, находящихся в почве в связанном состоянии. Помимо всего прочего получаемые жидкие удобрения содержат полный набор микроэлементов, необходимых для роста растений, и могут использоваться для выращивания сельхозпродукции гидропонным методом, при этом получаемая продукция имеет хорошие вкусовые качества и экологически чистая.
В отличие от традиционных способов приготовления органических удобрений методом компостирования, при котором теряется до 40% азота, при анаэробной переработки происходит минерализация азота и фосфора. Кроме того, в сброженном навозе по сравнению с несброженным в четыре раза увеличивается содержание аммонийного азота, а количество усвояемого фосфора удваивается.

Производство сухого гранулированного удобрения практически исключает потери питательных веществ при длительном хранении, позволяет вносить эти удобрения в наиболее благоприятные календарные сроки с применением стандартных механизмов,

(например, обычные сеялки).  Жидкая фракция первой фазы может  использоваться для полива полей или как питательная среда в гидропонных теплицах.

 Ценность удобрения зависит от его химического состава. Химико-физические свойства удобрения полностью соответствуют агрохимическим и экологическим требованиям к удобрениям, вносимым в почву.

Зоотехническая и ветеринарно-санитарная оценка удобрений.

Далее в таблице приведены данные влияния различных видов удобрений на урожайность помидоров, стручкового перца, салата-латука и цветной капусты.

*Таблица. Влияние удобрений на урожайность некоторых культур.

*Данные результаты получены на ферме-лаборатории ВНИИМОЖ

Использование микроводоросли (хлореллы)

Суспензия хлореллы, не является заменителем кормов, но, имея полный  набор аминокислот, витаминов, микроэлементов и биостимуляторов, способствует наиболее полному усвоению кормов, получению дополнительных привесов  и сохранности поголовья молодняка.

            Для этой цели плотность массы хлореллы в одном литре составляет 6-10 г, при этом численность клеток достигает 50-60 млн. в 1 мл.

     Хлорелла имеет следующий биохимический состав (в % сухой биомассы):

                 Белок  55%;  Липиды  12%;  Углеводы 25%; Зола  8%

     Содержание аминокислот в хлорелле (г/кг воздушно-сухого   вещества),следующее:

           Глутаминовая кислота  31,84; Аспарагиновая кислота 25,66; Лейцин 21,68; Аланин 20,13; Валин 17,58;

           Глицин 17,02; Треонин 13,66; Фенилаланин 12,06; Серин 11,60; Изолейцин  11,30; Пролин 9,78;

                Лизин 8,78;Тирозин 8,25;Аргинин 8,17; Цистин 7,53; Триптофан 5,11; Метионин  4,82; Гистидин 1,51.

     В суспензии хлореллы имеются все известные на сегодняшний день витамины. Как известно, витамины В12 и D растениями не синтезируются, однако в хлорелле они присутствуют в значительном количестве. В 100 г сухой хлореллы содержится 7-9 мкг витамина В12 и 100 мг витамина D. В биомассе хлореллы витамина С столько же, сколько в лимоне, а витамин К имеет важное физиологическое значение для организма животных.

Содержание в хлорелле некоторых витаминов следующее (мкг/г сухого вещества):

 Каротин 1341;Токоферол (Е) 180;Никотиновая кислота 140; Рибофлавин (В2) 7,0; Пиридоксин (В6) 5,3;Тиамин 4,2 .

 Суспензия хлореллы используется как дополнительная подкормка для получения привесов, сохранности молодняка, повышения продуктивности животных и птицы, а также для улучшения репродуктивности сельскохозяйственных животных.

     Применение суспензии хлореллы дает следующие результаты:

 — увеличивается прирост живой массы: телята  25-40%;  поросята  30-40%;цыплята бройлеров 18-20%;

— сохранность молодняка достигает: телята  99%;поросята  99%;цыплята бройлеров  98%;

повышается яйценоскость на 10- 15% и масса яйца на 10%;

улучшается выводимость цыплят на 25%;

повышаются репродуктивные свойства животных;

молочная продуктивность увеличивается на 15 – 20%;

    Хорошие результаты получены при применении суспензии хлореллы на выкормке тутового шелкопряда и в пушном звероводстве (повышается сохранность молодняка и темпы роста, улучшаются качественные показатели меха).