Новая технология утилизации мелассной барды

   Новая технология утилизации мелассной барды

В настоящее время предлагается несколько способов переработки мелассной барды, являющейся отходом спирто-дрожжевого или спиртового пр-ва получения спирта из свекловичной мелассы(МПСБ-Мелассной ПослеСпиртовой Барды). Для справки, свекловичная меласса является в свою очередь отходом сахарных заводов при получении сахара из сахарной свеклы.  Хотя состав МПСБ может несколько различаться в зависимости от состава мелассы с сахарного завода и технологии пр-ва спирта на соответствующем спиртовом или спирто-дрожжевом пр-ве. Все же состав МПСБ как показывают многочисленные исследования можно в среднем принять таким(это часто было связано с исследованиями влияния МПСБ на экологию в целом и на почву в частности):

Таблица 1. Средний физико–химический состав МПСБ

Показатель

Единица измерения

Значение

1

2

3

4

pH

4,7…5,3

1 Вода

%

91…92

2 нелетучие карбоновые кислоты

%

1,2…1,83

3 летучие карбоновые кислоты

%

0,23…0,34

4 Аминокислоты

%

0,4…0,75

5 Глицерин

%

0,5…06

6 Моносахара

%

0,1…0,2

7 Нитраты

%

0,005…0,015

8 Фосфаты

мг×л-1

34…809

9 сернистый ангидрид

%

0,005…0,015

10 азот аминный

%

0,25…0,3

11 азот аммонийный

мг×л-1

250

12 Хлориды

мг×л-1

2000…7300

13 сухие вещества, в том числе

%

7

14 Mg, Fe, P

%

0,2…0,4

15 Mo

%

0,6…6

16 Ba

%

0,6…1,9

17 Co

%

0,03…0,0218

18 C

%

0,3…6

Как видим из таблиц в МПСБ много хлоридов и значит среда кислая, что в большинстве случаев угнетает растения в почве. Хлориды в МБСБ переносятся сюда из-за принятой повсеместно на спиртовых заводах технологии получения мелассы из которой уже и вырабатывают спирт.

Кол-во же МПСБ при пр-ве спирта получается очень большим, например, при пр-ве1000 дал спирта образуется около 120 м3 МПСБ.

1-ый способ(самый старый) стал использоваться почти сразу после возникновения самого спиртового пр-ва. Способ слива в реки нет смысла сейчас упоминать, так как он использовался только сначала полупромышленного пр-ва спирта, когда его производилось очень мало. Ведь барда как отход пр-ва спирта составляет в среднем 1200% от объема самого спирта. Это конечно очень много и такую массу отходов нужно куда-то девать.

- С самого начала стали разливать его на специально выделенные для этого поля(поля

фильтрации). При этом чтобы уменьшить экологический ущерб на почву и сохранить по мере возможности транспортирующее и разбрызгивающее оборудование в виде мощных тракторов Т-150,  К-700, К-701 с цистернами и автомобилей-цистерн на шасси КаМАЗ и КрАЗ выделенные поля стали разбивать на отдельные участки(карты). При этом разлив барды в нужные карты должен выполняться по графику и за этим следил и контролировал поневоле выделенный агроном. Затраты на эксплуатацию и ремонт подобных машин и оборудования для них, особенно в осенний, частично зимний и весенний периоды были очень большими.  Этот способ самый старый и к настоящему времени не используется. Так как согласно закону от 21.07.2007 года  № 102-ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта алкогольной и спиртосодержащей продукции »   и дорабатываемого до настоящего времени,  это запрещено, вплоть до лишения лицензии на пр-во спирта и полного закрытия завода. В то же время согласно Постановлению Правительства РФ от 20.02.2006 года № 99 «О Федеральной целевой программе «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного значения и агроландшафтов как национального достояния России», а также в условиях удорожания минеральных удобрений предлагаемый ниже способ утилизации МПСБ должен оказать существенную помощь в этой области.

- Несколько лет пробовали переработку МПСБ с помощью аэробных бактерий и получения из нее кормовых дрожжей для питания скота. Насколько мне известно положительных результатов(по крайней мере в нашей стране) это не принесло, хотя проектов на эту тему немало. Во-первых это требует огромного расхода воздуха, для которого приходится использовать турбовоздуходувки большой мощности. Из-за этого энергозатраты просто зашкаливают за все известные пределы. Во-вторых после получения кормовых дрожжей в виде порошка, а затем гранулирования их в виде гранул для удобства скамливания, и добавления их в корм скоту(даже непритязательным свиньям) животные отказывались от них. А те из них, которых удавалось обмануть через некоторое время оказывались с испорченными желудками.  Но самое главное при этом способе непомерные энергозатраты.

- В настоящее время предлагают переработку МПСБ с помощью анаэробных бактерий и получения в соответствующей технологической линии газовой смеси состоящей в основном из метана CH4 и углекислого газа CO2. В основном в соотношении 65-70% CH4 и около 30-35% CO2. Этот газ наподобие природного газа является горючим и его можно использовать в этом качестве на различные цели. Хотя за рубежом в некоторых развитых странах Запада и в Японии на некоторых заводах используется данный метод переработки МПСБ, в нашей стране даже на новых спиртовых заводах негде посмотреть работающую установку. Насколько мне известно есть только проекты или полуготовые установки, которые нужно еще доводить до конца.

Предлагается несколько другой комплексный подход к переработке МПСБ с помощью дождевых червей, но не только. Предлагаемый ниже проект рассчитан для спиртовых производств производительностью не более 2000 дал/сутки. В России имеются заводы(особенно современные) производительностью 10000 дал/сутки. Естественно для них рассмотренный проект подходит только если расширить котлованы и/или их кол-во и увеличить кол-во гряд для вермикультивирования.

  1 Этап работ с помощью котлованов и для осенне-зимнего периода.

Сначала рассмотрим несколько обоснований для предлагаемого подхода.

Во-первых порядок внедрения очень важен, поэтому рассмотрим его поэтапно сначала и до конца. Дело в том, и личная практика работы на нескольких пр-тиях показала, что какие бы не были хорошими планы и проекты часто они не доводились до конца или вообще откладывались(до каких-то лучших времен) и оказывалось, что все приложенные до этого усилия и средства расходовались в пустую и не принося никакой пользы для пр-тия.

Во-вторых, даже если на каком-то этапе реализация предлагаемого проекта будет приостановлена или не будет доведена до логического завершения, усилия и средства не пропадут, а будут приносить пользу именно в способе утилизации МПСБ.

Итак, сначала предлагается вырыть 8- 10 котлованов(по всей видимости лучше все же 10, хотя многое зависит от возможностей соответствующего спиртзавода) на выделенном поле фильтрации. Размер котлованов можно принять 50х40х3 или 60х50х3 с отлогими стенками внутри и для удобства рытья и для въеда/выезда техники для работы внутри котлованов.

Особенно это касается 1-го котлована, в который будет производиться слив МПСБ из цистерн тракторов и автомобилей-цистерн. Для рытья их существуют соответствующие организации, имеющие в наличии скреперы, бульдозеры, самосвалы и экскаваторы. Можно расположить котлованы в одну линейку друг от друга, но можно и по другому, как удобнее на соответствующем поле фильтрации.  При этом нужно обеспечить выполнение следующих условий:

- расстояние, считая по бортам желательно выдержать 5-6 м, чтобы не было взаимной фильтрации, чтобы удобно было обслуживать котлованы и производить разные работы у каждого и чтобы трубы переливов были достаточно короткими для возможной очистки их и дешевизны.

- каждый котлован желательно постепенно «опускать» примерно на 0.2 м ниже предыдущего смежного иначе при установке труб перелива в последнем котловане труба перелива будет выходить на самом дне котлована и он использоваться не будет.

- на 1-ом котловане нужно смонтировать сливное приспособление для быстрого слива МПСБ из цистерны в котлован. Конструкцию для слива можно придумать различную, лишь бы в ней был предусмотрен ж/б наклонный лоток для спуска МПСБ в котлован и который должен выходить за контур борта котлована, чтобы не было размывания стенки котлована и в этом месте нужно забетонировать лоток и стенку котлована в обе стороны от лотка по крайней мере по 2 м в обе стороны. Кроме того, на верху лотка должа быть установлена прочная решетка для проезда трактора с цистерной или автомобиля-цистерны.

На этом котловане наверху стенки предусмотреть метки в виде колышек для ориентации остановки передней части трактора с цистерной и/или автомобиля-цистерны, чтобы сливной штуцер цистерны был точно над лотком слива и чтобы водитель при сливе цистерны не выходил из кабины, чтобы соорентироваться.  Кроме того на 1-ом котловане желательно до 2-го котлована сделать расстояние по бортам шире или на 2-ом котловане выполнить наплыв стенки во время рытья этого котлована, так чтобы трактор с цистерной и/или автомобиль-цистерна мог бы проехав немного вперед со сливного лотка развернуться и выехать назад на дорогу за следующей порцией МПСБ.

На этой же стенке нужно на другом конце котлована установить переливную ж/б или пластиковую переливную трубу и засыпать щебенкой по обе стороны от выхода трубы стенки 1-го и 2-го котлованов, чтобы не было местного размыва стенок во время перелива барды.

Кроме того при этом надо иметь в виду, что в зависимости от принятых размеров 1-го котлована нужно заглубить сливной лоток и переливную трубу так, чтобы барда уже заполнив котлован и переливаясь во 2-ой  котлован не заполнила сливной лоток пол-ностью.

- переливные трубы установить точно также на все последующие котлованы, с некоторым  все большим заглублением обеспечив перелив из одного котлована в другой начиная с 1-го до последнего. В последнем котловане также установить переливную трубу, предполагая что из нее будет выходить уже чистая вода(по крайней мере с физико-химическим составом, который можно использовать на любых полях в качестве орошения) и на всякий случай(до исследования физико-химического состава жидкости из последнего котлована) установить в ней тампон.

Далее на каждом котловане постепенно надо выполнить некоторые агро-технические мероприятия:

- по бортам каждого котлована засеять разные луговые и полевые травы с помощью семян (сорняк появляется сам и в любом кол-ве);

- для лучшего укрепления стенок, а также и для питания корней некоторым фильтратом барды через стенки котлованов, особенно летом,  посадить по бортам разные лиственные деревья.

- начиная с последнего котлована заполнив дно их(хотя бы частично) болотной водой(лучше из лесных болот, еще лучше из торфяных болот), с уже имеющимися там микроорганизмами приспособленными к перегнившим остаткам деревьев и трав. Тем или другим путем рассадить в этой среде аир болотный, гиацинт, плакун верболистый, калужницу болотную. Можно предположить, что после осаждения на дне котлованов некоторых компонентов МПСБ и перелива через верх каждого котлована, на каком-то этапе жидкость в нем будет вполне пригодной для произрастания аира болотного, гиацинта, плакуна верболистого, калужницы болотной.

Аир болотный – многолетнее травянистое растение произрастает в болотистых местах и по берегам тихих рек, на болотистых лугах, в различных стоячих водах. Родиной аира болотного считается Индия и Китай, поэтому в нашей средней полосе России он хотя и дает семена, но созреть они не успевают и поэтому у нас он размножается вегетативно через корневища;  нужно просто разбросать корневища в жидкость в котловане, но особенно начать с краев стенок котлована.

Родиной гиацинта считается Южная Америка и Бразилия, но у нас размножается и вегетативно и если солнечно и достаточно тепло, то и семенами, которые падают в илистый слой и появляется растение. За 3 м-ца лета одно растение дает до 200 растений.

Плакун верболистый – многолетнее травянистое растение, произрастает в тех же местах что и аир болотный и размножается семенами.

Калужница болотная – многолетнее травянистое растение, произрастает в тех же местах что и аир болотный и размножается семенами.

Можно попробовать и другие растения болот и тихих заводей, которые приживутся в таких условиях, например, камыши, тростники, хвощи, осоки. И которые, в свою очередь, очистят МПСБ до приемлемых для почвы значений концентрации химических элементов. Это можно будет легко проверить без всяких лабораторных исследований, заселив в последних котлованах немного рыбы, разных пород(особенно мальков карасей).

Из последнего котлована, в зависимости от складывающихся условий, нужно время от времени откачивать образовавшуюся жидкость, которую уже в виде жидкого удобрения можно развозить по близлежащим полям.

Такое направление агротехнических мероприятий позволит на последних котлованах еще до того как туда начнет переливаться барда сформировать необходимый симбиоз микроорганизмов и болотных растений, адаптированный к новым условиям.

Если все получится, то по существу выходим на своеобразный парк растений и болотистых трав и цветов на глади котлованов.  Рассмотренные работы и мероприятия помогут некоторым образом утилизировать МПСБ в любое время года и являются некоторым буфером для дальнейших подходов которые можно использовать  только в теплое время года(весной, летом и осенью).

    2 Этап работ с помощью дождевых червей и для поздне- весеннего,    летнего и ранне-осеннего периодов.

Для этого этапа необходимо наличие твердых компонентов субстрата, МПСБ в качестве жидкого компонента и вермикультуры, представляющей собой популяцию кольчатых червей Eisenia foеtida (Владимирский гибрид «Старатель»), специально адаптированных к условиям переработки. В конечном итоге образуется биогумус, получаемый с использованием МПСБ в качестве жидкого компонента субстрата.

Биогумус - это высокоэффективное органическое удобрение, представляющее собой дисперсную среду, состоящую из отдельных частиц округлой формы, со склонностью к комкованию. Биогумус является комплексом метаболитов кольчатого червя, одним из активных действующих веществ которого являются гуминовые кислоты.

На макроуровне биогумус содержит 15…48% собственно гуминовых веществ, и 52…85% зольного остатка в пересчёте на сухое вещество.

На микроуровне в составе биогумуса обнаружены:

- бактериостатические белки, которые выделяются тканями кишечника самого червя;

- гуминовые вещества, из них не менее половины составляют гуминовые кислоты, а также фульфокислоты, гуматомелановые кислоты, нерастворимые гуматы;

- антибиотики, которые выделяются симбиотными микроорганизмами, находящимися в кишечнике червя;

- ферменты;

- витамины;

- аминокислоты;

- микро- и макроэлементы.

В качестве твердого компонента субстрата для производства биогумуса могут быть использованы: навоз сельскохозяйственных животных (КРС, свиней, овец), помёт птиц, твердые измельченные отходы перерабатывающих предприятий пищевой промышленности.

В качестве наполнителей, позволяющих сбалансировать физико–химический состав навоза, могут быть использованы:

- измельчённая солома, опилки несмолистых пород дерева;

- источники кальция (измельчённая скорлупа яиц, гашёная известь, мела, измельченный гипс, доломитовая мука);

- источники азота (сульфит аммония (NH4)2SO4);

- источники фосфора (двойной суперфосфат Ca(H2PO4)2);

- источники магния (сульфат магния MgSO4);

- источники калия (сульфат калия K2SO4).

Но как показали опыты, источники микроэлементов дополнительно вводить

нет необходимости, они имеются в МПСБ.

Таблица 1. Нормы ввода наполнителей(разрыхлителей)

 

Наименование

На 1 т.

Применение

1

2

3

4

1.

Измельчённая солома, опилки, шелуха отходов зерновых культур, торф, кг.

<1000

используются как разрыхлители

2.

Измельчённая скорлупа яиц, гашёная известь, мела, измельченный гипс, доломитовая мука, кг.

<20

источники кальция

и как разрыхлители

Поле фильтрации не используется для созревания и обеззараживания навоза КРС и подобных компонентов.

Для использования в технологическом процессе допускается только созревший и обеззараженный навоз. Нормы предварительной выдержки навоза в зависимости от его вида приведены в таблице 3.

Таблица 3. Нормы предварительной выдержки навоза

Наименование

Время выдержки, месяцы, не менее

1

2

3

1 Навоз лошадей, кроликов

6

2 Навоз КРС

8…93

3 Навоз свиней

12

4 Помет птиц

18

 

Для соблюдения норм санитарно-эпидемиологической безопасности производства и обеспечения требуемого качества готовой продукции допускается использование навоза только с тех ферм КРС/свиней/птицы, на которых не зафиксированы соответствующими органами инфекционные заболевания животных. В случае обнаружения инфекции, или в случае подозрения на наличие инфицированных животных, весь навоз перед отгрузкой на предприятие должен пройти обеззараживание термическим и/или химическим методом, с последующим контролем на наличие возбудителей заболеваний и патогенной микрофлоры.

Конкретнее об этом нужно договориться конечно с поставщиками навоза. Пожалуй это самая главная трудность для 2-го этапа, потому что навоз сейчас используют в качестве органического удобрения на своих полях из-за дороговизны минеральных удобрений. Однако поставщикам можно пообещать обмен на готовый биогумус, который примерно в 5-10 раз эффективнее навоза.

В качестве биологического агента для осуществления технологического процесса используется популяция кольчатых червей Eisenia foеtida (Владимирский гибрид «Старатель»), специально адаптированная к условиям переработки.

Технологический процесс производства товарного биогумуса состоит из следующих этапов:

- подготовка твердого компонента субстрата.

- формование буртов. Основная цель этой стадии – сформировать твердый субстрат в виде гряд–буртов, что позволит популяции червя наиболее эффективно накапливать биогумус и утилизировать МПСБ.

Размеры буртов зависят от имеющихся площадей на поле фильтрации и требуемой производительности линии.

Расстояние между буртами должно быть таким чтобы проехать трактору с цистерной или автомобилю-цистерне, но главное нужно проделать следующий эксперимент. После того как каждая из цистерн, вывозящих МПСБ будет дооборудована разбрызгивающим, управляемым из кабины водителем, узлом(как на рисунке) нужно проехать мимо какого-то макета бурта и управляя открытием затвора на узле  добиться того, чтобы разбрызгивание МПСБ производилось по вершине бурта. Воздух для открытия затвора на узле подается от компрессора двигателя и управляется арматурой из кабины водителя трактора или автомобиля-цистерны.

Это и будет являться ориентиром для выбора расстояния между буртами.

 

 

 

Сами бурты, как показывает практика вермикультивирования, могут быть в  виде невысокой насыпи с неострой вершиной сечением примерно 150х70 см для удобства быстрого формирования их с помощью самосвалов,бульдозеров и легкости обслуживания в дальнейшем.

Оптимальной температурой для жизнедеятельности червей в части накопления гумуса является температура 22…26°С.

При понижении температуры черви снижают свою активность: движения их замедляются, при температуре +6°С черви перестают питаться, и при +4°С освобождают свой пищеварительный тракт от остатков пищи и начинают впадать в состояние анабиоза.

Полив бурта нужно осуществлять равномерно. Температура МПСБ для полива не должна превышать 40°С. При поливе поддерживать влажность субстрата на уровне 75…80%. Приблизительная оценка влажности проводится следующим образом: если при сжатии в кулаке горсти твердого субстрата выступает влага, то влажность субстрата считается удовлетворительной.

Для того чтобы более формализовать все процессы вермикультивирования в буртах на участке фильтрации, можно поступать следующим образом. При расселении червей по бурту использовать примерно 2/3 или 1/2 бурта по его длине, а оставшуюся 1/3 или 1/2 не заселять и пометить, например, колышком. И поливать МПСБ только эти 2/3 или 1/2 бурта, тогда черви при переработке навоза и МПСБ(как увлажнителя) в биогумус будут сами перемещаться в сторону еще не используемого навоза и постепенно должны накопиться последней 1/3 или 1/2 бурта. После анализа готовности биогумуса(который быстро придет с опытом) готовый биогумус вывозится и на обмен с поставщиками навоза и на удобрения в зависимости от договоренности с фермерами и др. с помощью бульдозера, экскаватора и самосвала.

На этом же месте доформировывается новый бурт с помощью той же техники и процесс вермикультивирования повторяется и т.д.

С наступлением холодов все работы по вермикультивированию на поле фильтрации прекращаются, так как дождевые черви уходят на глубину, иногда до 2-х м в зависимости от температуры окружающей среды в землю прямо под соответствующими буртами никуда не отползая и впадают в анабиоз. С наступлением тепла весной они снова поднимаются вверх к пище в буртах и работа по вермикультивированию снова продолжается.

В это время слив МПСБ происходит снова в 1-ый котлован. В него же происходит слив и во время вермикультивирования в теплое время, если кол-ва буртов по тем или другим причинам не достает. Т.есть(как и в любой системе управления) котлованы являются необходимым буфером для компенсации тех или других процессов в системе утилизации МПСБ.

Некоторые замечания по вопросу вермикультивирования.

Так как при этом используются органические существа – дождевые черви, то нужно обладать некоторой информацией по этому поводу.

Во-первых надо сразу заметить(многочисленные эксперименты в специализированном центре вермикультивирования в России «Грин-ПИКъ» и собственные опыты), что просто дождевые черви, которые каждый встречал в почве на огороде и в лесу для вермикультивирования не подходят. Объясняется это тем(и это самое основное), что они могут перерабатывать только органику окружающую их в почве – остатки сопревших листьев, корней, трав и т.д. Если им предложить другую органику, то они или отказываются ее усваивать и перерабатывать или начинают ее перерабатывать после болезни и постепенной адаптации к новой пище. К тому же производительность их(т.есть масса переработанной органики) маленькая. В г. Владимире ученым А.М.Игониным были получены путем скрещивания дождевых червей местной российской популяции и популяции из Киргизии, из местных загрязненных арыков. Линия этих червей получила название промышленной линии дождевых(компостных) червей «Старатель». Они несколько меньших размеров имеют массу в среднем0.2 г и производительность за сутки равна массе самого червя.    Их можно приобрести в г. Владимир в ОАО "Агрофирма "Грин-ПИКъ". Там же можно получить различную консультацию.

Для справки, к вопросу сколько же надо таких червей и сколько времени займет их адаптация к соответствующей МПСБ.

Норма выхода сырого биогумуса от массы субстрата в среднем составляет600 кгбиогумуса,10 кгживых червей,400 кгостатка (в основном это белковая масса микробов и переработанный сухой остаток) из каждой тонны твердого субстрата.

Каждый червь перерабатывает в день количество субстрата, равное своей собственной массе. Масса взрослого червя в среднем 0,2 г. при начальной плотности червей 750 шт. на 1 м2 (150 г) при бурте массой 1000 кг первые нарабатывают за 1 год около 500 кг биогумуса, при постоянном размножении червей, которое составляет в среднем 1500 особей от 1 червя в год (в благоприятных условиях 1 червь даёт 1 кокон через 5…7 дней, в каждом коконе содержится 3…20 яиц, из которых выводятся молодые черви через 12…15 дней, подрастающие черви дают коконы через 2…3 месяца со дня рождения).

Но и приобретя таких червей, их нельзя сразу использовать для переработки МПСБ и собственная практика это подвердила. Здесь надо отметить, что как только молодой червь выводится из яйца и сразу делает первый глоток окружающей его пищи, то сразу получает с этой пищей информационный код и приспособление к ней. Именно для таких молодых(ювенильных) особей окружающая его органика становится «родной». Поэтому нужно будет еще некоторое время, чтобы получить дождевых червей адаптированных к использованию МПСБ. Сколько потребуется для этого времени зависит от начальных условий. Смотреть вышеприведенную информацию по размножению червей.

Также становится понятным чтобы получить адаптированных к переработке МПСБ червей нужно организовать некоторую экспериментальную площадку, лучше на территории завода. На ней сформировать бурты навоза и смонтировать емкости для МПСБ для возможности регулярного обрызгивания буртов.

Эти  маточные бурты для размножения обеспечивают получение коконов и ювенильных особей, а взрослые особи удаляются из буртов для выращивания по мере необходимости.

В заключение можно заметить, что после того как второй этап способа утилизации МПСБ будет выполнен и отработан, то можно продавать получаемый биогумус с поля фильтрации и получать прибыль от продажи. Но это уже другой проект, который также можно рассмотреть.

sup/p

/tdp

Related posts:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Общайтесь со мной:
Запись опубликована в рубрике Инженерные проекты и не только.... Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>