ECOSYSTEM FOR RECYCLING ORGANIC WASTE OF LIVESTOCK
Authors: БОРЫЧЕВ С.Н. , УСПЕНСКИЙ И.А. , ЮХИН И.А. , ЛИМАРЕНКО Н.В. 
Published: July 2021

Проблема и цель. Перспективным энергоносителем, потенциал которого в полной мере можно использовать лишь при обеспечении допустимого уровня его санитарно-эпидемиологической безопасности, является бесподстилочный навоз. В зависимости от природно-климатических условий, технологии содержания животных и способа удаления его агрохимические свойства могут существенно отличаться. Поэтому важным критерием энергетически и экологически эффективной утилизации является понимание направления дальнейшего использования. Целью данного исследования является разработка методики оценки потенциала органических отходов животновдства как эффективного энергоносителя. Методология. Приведена классификация типов органических отходов животноводства в зависимости от направлений их утилизации. Произведена оценка среднегодового объёма образуемого навоза, на основании которой сформулированы основные параметры энергетически эффективной их утилизации: удельные затраты на сбор, транспортировку и внесение отходов, МДж; удельные затраты на обеззараживание, МДж; энергетический потенциал, характеризующий отношение валовой и обменной энергии энергоносителя, МДж; биоэнергетический кпд, определяющий пролонгированность агрохимического эффекта к использованному потенциалу внесённого удобрения в течение 3-5 лет в соответствии с севооборотом, природно-климатическими и агрохимическими условиями. Результаты. Представлена модель взаимодействия животноводческих комплексов с атмосферой, почвой, поверхностными и грунтовыми водами в виде экосистемы, позволяющей оценить основные категории элементов, взаимодействующих с окружающей средой на всех этапах утилизации бесподстилочного навоза. Основными элементами, выбрасываемыми в атмосферу при утилизации свиного бесподстилочного навоза, являются: аммиак NH3, оксид азота N2O, метан CH4, оксид углерода CO2; в почву, поверхностные и грунтовые воды: оксид фосфора P2O5, соли азотной кислоты в виде нитрат анионов NO3-, сульфатредукторы, а также патогенные формы колониеобразующих единиц (КОЕ) общих колиформных бактерий (ОКБ), бляшкообразующих единиц (БОЕ), термотолерантных колиформных бактерий (ТТКБ), фекальных стрептококков (ФКСТК). Доказано, что наиболее существенной операцией, определяющей уровень санитарно-эпидемиологической безопасности утилизируемого органического материала, является его обеззараживание. Заключение. Наибольшую экологическую нагрузку и патогенность представляют жидкие отходы свиноводства при бесподстилочном содержании животных. Соответственно, важным фактором, определяющим безопасность экосистемы утилизации органических отходов животноводства, является определение оптимальных параметров их обеззараживания.

Problem and purpose. Liquid manure is a promising energy carrier, the potential of which can be fully used only if the acceptable level of its sanitary and epidemiological safety is ensured. Depending on the natural and climatic conditions, the technology of keeping animals and the method of disposal, its agrochemical properties can difer signifcantly. Therefore, an important criterion for energy and environmentally efcient disposal is understanding the direction of further use. The purpose of this study is to develop a methodology for assessing the potential of organic waste from animal husbandry as an efective energy source. Methodology. The classifcation of types of organic waste from animal husbandry, depending on the directions of their utilization, is given. An assessment of the average annual volume of manure generated was made, on the basis of which the main parameters of their energy-efcient utilization were formulated: unit costs for collection, transportation and introduction of waste, MJ; unit costs for disinfection, MJ; energy potential, which characterizes the ratio of gross and exchangeable energy of an energy carrier, MJ; bioenergetic efciency, which determines the prolongation of the agrochemical efect to the used potential of the applied fertilizer for 3-5 years in accordance with the crop rotation, climatic and agrochemical conditions. Results. A model of the interaction of livestock breeding complexes with the atmosphere, soil, surface and ground waters in the form of an ecosystem is presented, which makes it possible to assess the main categories of elements interacting with the environment at all stages of the disposal of liquid manure. The main elements emitted into the atmosphere during the utilization of liquid pig manure are: ammonia NH3, nitrogen oxide N2O, methane CH4, carbon monoxide CO2; into soil, surface and ground waters: phosphorus oxide P2O5, nitric acid salts in the form of nitrate anions NO3-, sulfate reducers, as well as pathogenic forms of colony-forming units (CFU) of total coliform bacteria (TCB), plaque-forming units (PFU), thermotolerant coliform bacteria (TTCB), fecal streptococci (FCSTC). It has been proven that the most essential operation that determines the level of sanitary and epidemiological safety of utilized organic material is its disinfection. Conclusion. The greatest environmental load and pathogenicity are caused by liquid waste from pig breeding with liquid keeping of animals. Accordingly, an important factor determining the safety of the ecosystem for the utilization of organic waste from animal husbandry is the determination of the optimal parameters for their disinfection