Использование отходов для производства удобрения

Органические удобрения на основе отходов промышленности

В качестве органических удобрений находят применение отходы пищевой, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и других отраслей промышленности. Большое количество органических веществ, которые после соответствующей переработки могут быть с успехом использованы в сельскохозяйственном производстве, содержат древесные отходы. Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показывают, что кору деревьев, опилки, щепу и т.п. можно применять для мульчирования и удобрения почвы, приготовления искусственного грунта для теплично-парниковых хозяйств, как подстилку на птицефермах и птицефабриках с последующим использованием ее в качестве удобрения.
На лесосеках мира ежегодно остается около 240 млн.т древесных отходов, причем существенная часть их приходится на нашу страну, располагающую крупнейшими в мире лесными ресурсами. По подсчетам специалистов запасы одной лишь древесной зелени в достигают 20-30 млн.т в год, из которых в настоящее время используется не более 10 %. Огромные объемы древесных отходов скапливаются ежегодно в районах сосредоточения деревообрабатывающих предприятий. Их утилизация наряду с получением органических удобрений способствовала бы защите окружающей среды от токсических продуктов частичного разложения древесины, которое происходит на свалках при длительном хранении.
В сельском хозяйстве находит применение древесная кора, составляющая от 10 до 20 % всей перерабатываемой древесины. Мульчирование поверхности почвы измельченной корой позволяет улучшить температурный и водно-воздушный режимы пахотного слоя почвы и создать лучшие условия для развития корневой системы растений. Древесная кора содержит более 85 % органических веществ и при внесении в почву обогащает пахотный слой углеродом. Обычно измельченную кору запахивают в почву на небольшую глубину; уже при внесении в почву 125 м3 коры на 1 га структура почвы улучшается, возрастает влагоемкость. Однако при использовании некомпостированной древесной коры необходимо одновременно вносить азотные удобрения, стимулирующие жизнедеятельность микроорганизмов, способствующих разложению коры.
Для приготовления корокомпостов кору измельчают и смешивают с навозом и минеральными добавками. Для ускорения процессов компостирования и обогащения компоста элементами питания растений в его состав вносят удобрения, в первую очередь азотные. Азот рекомендуется вносить в аммонийной форме (мочевина, аммиак), так как в этом случае нейтрализуется кислотность коры.
Архангельский институт лесов и лесохимии разработал технологию компостирования коры, согласно которой к 1 г коры, измельченной до размера частиц менее 15 мм, добавляется 4,3 кг мочевины и 1,5 кг двойного суперфосфата; полученный компост выдерживается в течение 2-4 месяцев при влажности не менее 65-75 %. Для ускорения процесса его рекомендуется перелопачивать один раз в 1-2 месяца.
Древесная кора является хорошим субстратом для компостирования с активным илом из биоотстойников очистных сооружений, который имеет щелочную реакцию и богат азотистыми соединениями. А этом случае накопление гумусовых веществ в компосте существенно ускоряется по сравнению с компостами, содержащими только минеральные соединения азота. Компостирование коры с активным илом из биоотстойников позволяет одновременно сберегать ценные азотные удобрения, утилизировать активный ил, который также является отходом производства, и способствовать охране окружающей среды от загрязнения.
Использование компостов на основе древесной коры может в значительной степени решить проблему обеспечения тепличных и парниковых хозяйств высококачественными грунтами. Замена торфа корокомпостами повышает рентабельность парников и способствует экономии торфа. В тепличном комбинате «Новомосковский» при использовании в качестве грунта компостов из еловой коры получены высокие урожаи огурцов: 40-43 кг/м2 в зимней и 32-34 кг/м2 -в весенней теплице. Опыты, проведенные Институтом Биологии Карельского филиала АН, также подтверждают целесообразность использования коры хвойных деревьев в качестве субстрата для получения тепличных грунтов. По температурному режиму в буртах и теплицах кора как биотопливо приближается к навозу и превосходит низинный торф.
Аналогичное применение находят в сельском хозяйстве древесные опилки. В Латвии опилки в сочетании с аммиачной водой, аммиачной селитрой и суперфосфатом успешно используют под посадки сосны на бедных песчаных почвах. Полученный компост вносят на глубину 20-25 см прослойкой толщиной 5 см. При этом наблюдается прирост саженцев по высоте на 14-17 %, а по массе — на 25-37 % по сравнению с контролем. На Украине (Николаевская область, совхоз «Декоративные культуры») полуразложившиеся опилки вносят слоем 15-20 см при перекопке грунта в теплицах для выращивания гвоздик и роз. В результате улучшаются водно-физические характеристики тепличного грунта и увеличивается срез цветков.
В последние десятилетия в нашей стране проводятся многочисленные исследования в области утилизации в сельском хозяйстве гидролизного ила и других отходов целлюлозно-бумажной промышленности. Гидролизный ил после естественной сушки до влажности 75-80 % транспортируется с иловых площадок в отвалы, где накапливается как отход производства. После нескольких лет хранения в отвалах он превращается в пористую рыхлую массу темно-бурого цвета, по виду напоминающую перегной. Гидролизный ил является ценным органическим удобрением. Он содержит свыше 77 % органического вещества, до 3,8 % азота, в том числе 1,6 % — в легкогидролизуемых формах, до 1,1 % подвижного фосфора и до 0,3 % калия. Кроме этих элементов питания растений, гидролизный ил содержит 10-18 % кальция, серу, железо, магний, рад микроэлементов, необходимых растениям, физиологически активные вещества (ферменты, витамины и т.п.). При его внесении в почву происходит усиление микробиологической активности, повышается ферментативная активность почвы, улучшается ее азотно-фосфатный режим.
Влияние гидролизного ила на количество и качество различных сельскохозяйственных культур в течение ряда лет исследовалось Институтом физиологии и биохимии растений Сибирского отделения АН (СИФИБР). Внесение гидролизного ила в количестве 30 т/га с добавлением калийных удобрений повысило урожай клубней картофеля на 30-80 %, нарастание сухой массы клевера — в 2,5 раза по сравнению с вариантом с полным минеральным удобрением. Высокую эффективность дало применение гидролизного ила и на естественных кормовых угодьях. Использование его в качестве органического удобрения положительно сказывается и на качестве урожая, повышая содержание протеина в зерне яровой пшеницы, крахмала — в клубнях картофеля, фосфора, кальция, калия и каротина — в сене клевера.
Многолетние исследования СИФИБРа на полях колхозов и совхозов Иркутской области позволили разработать практические рекомендации по применению гидролизного ила в качестве органического удобрения. При использовании ила рекомендуется: 1) вносить его в первую очередь в бедные гумусом, истощенные и эродированные почвы; 2) вносить прежде всего под те культуры, которые обеспечивают максимальную прибавку урожая (картофель, бобовые, травы); 3) соблюдать оптимальные дозы внесения: под зерновые 6-12 т/га (при влажности 50-60 %), под картофель и многолетние травы — 15-30 т/га, причем под картофель и кукурузу следует добавлять к гидролизному илу калийные удобрения; 4) под многолетние травы вносить удобрения ранней весной, до начала вегетации или после скашивания трав; под яровые зерновые и картофель — под раннюю зяблевую вспашку.
Наряду с использованием осадков сточных вод гидролизной промышленности в обезвоженном виде их можно утилизировать на полях в жидком состоянии. При этом исключаются дорогостоящие процессы обезвоживания и сушки и максимально используются удобрительные свойства осадков. Непосредственное распределение жидких осадков можно осуществлять дождеванием или заливом удобряемых участков расчетным количеством ила слоем от 5 до 15 см. Наиболее совершенным и экономичным методом транспортировки жидкого ила на поля является транспортировка с помощью системы трубопроводов. Этот способ внесения удобрений может найти широкое применение и при агромелиоративных работах, связанных с превращением песчаных и некоторых других почв в плодородные сельскохозяйственные угодья.
Гидролизный ил и другие отходы целлюлозно-бумажной промышленности могут быть с успехом использованы и в форме компостов с другими органическими и минеральными удобрениями. Таким образом, очистные сооружения предприятий лесохимии могут стать поставщиком ценных органических удобрений, одновременно защищая окружающую среду от загрязнения отходами.
Не менее ценным органическим удобрением является другой отход гидролизного производства — лигнин. Гидролизный лигнин представляет собой твердый остаток, образующийся после обработки древесины серной кислотой. В его состав входит лигнин древесины, полисахариды, неотмытые после гидролиза, моносахара, минеральные и органические кислоты, зольные элементы и некоторые другие соединения. Соотношение этих компонентов колеблется в широких пределах и зависит как от химического состава исходного сырья, так и от технологии производства, применяемой на предприятии. Содержание собственно лигнина в таких отходах колеблется от 40 до 83 %. Наиболее целесообразно использовать лигнин и продукты его переработки в виде компостов с минеральными удобрениями. В этом случае используются сорбционные свойства лигнина: он удерживает минеральные компоненты, предохраняя от быстрого вымывания атмосферными осадками, и создает условия для их постепенного усвоения растениями. По данным З.К. Саипова, лигнин в смеси с аммиаком и мочевиной, внесенный в почву в дозе 30-50 т/га, ускоряет рост озимой ржи и повышает ее урожайность на 16-17 %. При внесении под хлопчатник 2-6 т/га лигнина, обработанного аммиачной водой, бутонизация, цветение и плодообразование хлопчатника ускоряется на 4-5 дней, а урожай возрастает на 15-20 %.
Для компостирования с лигнином можно использовать различные минеральные удобрения (фосфоритную муку, аммиачную селитру, хлористый калий и многие другие), причем их соотношение определяется потребностями почвы и возделываемой сельскохозяйственной культуры. В настоящее время разработан и осуществлен в опытно-промышленном масштабе технологический процесс получения лигностимулирующих удобрений (ЛСУ) на основе гидролизного лигнина. В зависимости от почвы и сельскохозяйственной культуры дозы внесения ЛСУ составляют от 100 до 400 кг/га. Испытания показали высокую экономическую эффективность ЛСУ в различных почвенно-климатических зонах страны и на многих сельскохозяйственных культурах (табл. 24).

Источник

Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru

Агрономия, земледелие, сельское хозяйство

Home » Агрохимия » Промышленные и коммунальные отходы

Промышленные и коммунальные отходы

Промышленные отходы

Некоторые промышленные отходы, содержащие органические вещества, могут использоваться в качестве органических удобрений, при этом достигается:

повышение урожаев сельскохозяйственных культур;
промышленное производство становится более экономичным и избавляется от затрат на хранение и утилизацию отходов.

Промышленные органические отходы, используемые в качестве удобрения, подразделяются на три группы:

Отходы, требующие компостирования. К этой группе относятся отходы, опасные в санитарно-гельминтологическом, энтомологическом и фитосанитарном отношении,например, отходы пера, пуха, шелуха семян масличных культур, клюквенный и яблочный жмыхи, выжимки из винограда, винные осадки.
Отходы, требующие заблаговременного внесения в почву, например, мякоть и мезга, шрот из виноградных зерен, отходы щетинных фабрик, подметы шерстяных цехов, срезы от фетровых изделий, шерстяные отходы и шерстяная пыль. Часто, это отходы с широким соотношением углерода и аммонийного азота (C:NH₄). При непосредственном внесении в почву перед посевом отмечается временное биологическое закрепление доступного азота почвы микроорганизмами, что приводит к азотному голоданию растений и снижению урожайности. Поэтому их вносят задолго до посева — под основную обработку почвы, перед посевом вносят азотные удобрения.
Отходы, пригодные для удобрения без ограничений. Например, свиной и говяжий шлям, сырые рыбные отходы, мездра, отходы клейтукового производства, роговая и галалитовая стружка, шелковичная куколка, шелковый пух, экскременты шелковичных червей, табачная и махорочная пыль, табачные листья после извлечения никотина, клещевинный шрот, клещевинный, хлопковый, рыжиковый, рапсовый, сурепный жмых.

Максимальные нормы внесения в почву промышленных отходов, как правило, составляют 80-100 кг общего азота. До 6 т/га можно вносить навозоразбрасывателями или в виде смесей с навозом и компостами.

Древесная кора и опилки

Органическим удобрением может служить древесная кора, которая составляет 10-20% от общего объема дерева и накапливается на дерево-обрабатывающих комбинатах. Кору деревьев и опилки используют для мульчирования и в качестве удобрения, приготовления искусственного грунта для теплично-парниковых хозяйств, в качестве подстилки на птицефермах и птицефабриках с последующим использованием в качестве удобрения.

Запасы древесной зелени в Российской Федерации превышают 20 млн т в год, используется из них менее 10%. Древесная кора содержит основные питательные элементы, которые в процессе минерализации становятся доступными для растений. Она обладает хорошим гумусообразующим потенциалом, в процессе минерализации выделяется углекислый газ, улучшая тем самым воздушное питание растений.

Древесная кора содержит 33-35% целлюлозы, 22-30% лигнина, 5,3-12 мг/100 г калия, незначительные количества фосфора. Прочность, упругость, высокая фильтрационная способность коры способствует улучшению водно-физических свойств почвы, ее трудноразлагаемая часть обогащает почву лигнином и дубильными веществами, участвующими в гумусообразовании. Недостаток коры как удобрения заключается в том, что она не содержит усвояемого растениями азота. Соотношение углерода и азота — 140:1. Зольность сосновой коры — 2,8%, еловой — 3,1-5,9%. Кислотность — pH 4,8-5,7. Кора биологически активна: содержит большое количество бактерий и плесневых грибов.

Древесную кору запахивают в почву на небольшую глубину. При внесении 125 м 3 /га структура почвы улучшается, возрастает влагоемкость. При внесении некомпостированной коры дополнительно требуется внесение азотных удобрений для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов, способствующих разложению коры. Разложение измельченной до 5 см коры хвойных пород составляет примерно 2 года.

Другими способами использования древесной коры является компостирование с минеральными и органическими добавками, а также в качестве биотоплива, мульчи и субстратов в защищенном грунте.

Способы приготовления компостов: послойный, очаговый, площадочный.

Оптимальные условия компостирования коры складываются 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 зимой, во избежание промерзания, высоту штабеля увеличивают до 2-5 м, длину до 10 м. Масса штабеля 100-120 т, так как при массе менее 60 т штабель промерзает. Температура в период компостирования достигает 40-60° С.

Готовый компост должен содержать не менее 80% органического вещества на сухую массу при влажности не выше 60%, 10-15% гуминовых кислот от всего органического вещества, pH водной вытяжки — не менее 5,5, отношение C:N — не более 30:1, азота, фосфора и калия — соответственно 3,0%, 0,1% и 0,1% сухой массы. Плотность — 0,18-0,3 г/см 3 , комковатая структура и влагоёмкость 250-350 г воды на 100 г сухого вещества. За счет содержания кальция компост является мелиорантом для кислых почв. Компост способствует уменьшению заболеваемости корневой гнилью и подавляет развитие нематод.

Применение компостов на основе древесной коры может обеспечить тепличные и парниковые хозяйства качественными грунтами.

Аналогичное применение находят в сельском хозяйстве опилки. Все виды опилок способствуют улучшению физических свойства почв, повышают порозность и водоудерживающую способность, снижают плотность тяжелых глинистых почв. Также как и древесная кора, опилки содержат мало азота, поэтому наиболее эффективный способ их использование — компостирование с азотными удобрениями.