Состав и свойства навозных стоков

Навоз представляет собой полидисперсную суспензию с квазипластическими текучими свойствами. Текучесть навоза зависит от содержания в нем сухого вещества и коллоидных частиц.

Свиной навоз при одинаковом количестве сухого вещества более текуч, чем навоз крупного рогатого скота, так как в нем меньше коллоидных частиц. Навоз в зависимости от содержания в нем воды подразделяют на полужидкий - влажностью до 90% и жидкий – влажностью 90-93%. Смесь экскрементов, значительно разбавленную водой (влажностью 93% и выше) называют навозными стоками.

Навоз, получаемый на крупных животноводческих фермах и комплексах промышленного типа при скармливании животным значительного количества концентрированных кормов, отличается повышенным содержанием элементов питания, необходимых растениям. При уменьшении количества концентратов содержание азота и фосфора в экскрементах несколько снижается, а калия – увеличивается.

Химический состав навоз зависит от рациона и типа кормления, пола и возраста свиней, технологии содержания и кормления, породных особенностей и других условий.

Это объясняется тем, что с экскрементами выделяется часть питательных веществ, потребленных животными с кормом. Поэтому их количество в экскрементах зависит от наличия этих веществ в кормах и от степени переваримости кормов. Химический состав свиных стоков также находится в прямой зависимости от содержания в них сухого вещества, то есть от степени разбавления экскрементов водой.

Химический состав стоков характеризуется различными исследователями неодинаково. При этом данные по содержанию основных биогенных элементов отличаются в 3-5 раз, что, по-видимому, объясняется не только разницей в рационах и условиях содержания животных, но и методикой отбора проб и проведения анализов. Наиболее устойчивые показатели химического состава свиностоков получены при проведении обменных опытов (табл. 1).

1. Химический состав стоков, % к натуральному веществу

Данные таблицы свидетельствуют, что экскременты свиней по содержанию основных биогенных элементов превосходят экскременты крупного рогатого скота (И.И. Лукьяненков, 1985).

Свиные стоки содержат около 50% всего азота, выделяемого с экскрементами, и отношение в ней углерода к азоту составляет 0,8-0,9.

Эффективность мочи как удобрения определяется высоким содержанием в ней мочевины. Азот мочевины составляет примерно 80% азота мочи (Б.А. Ягодин, Ю.П. Жуков, В.И. Кобзаренко, 2002).

Кроме того, в животноводческих стоках содержится значительное количество микроэлементов: 20 мг бора, 200 – марганца, 16 - меди, 96 мг цинка на 1 кг сухого вещества.

По физико-механическим, в особенности пластично-вязким свойствам, стоки значительно отличаются от смеси экскрементов. Технологическая вода, поступающая в систему, разжижает экскременты. С увеличением влажности резко падают вязкость жидкого навоза и предельное напряжение сдвига. Материал становится более подвижным, интенсивнее растекается.

С увеличением влажности активизируется процесс расслоения навоза, снижается его плотность.

Интенсификации процесса расслоения способствует и то обстоятельство, что с увеличением влажности возрастает разница в плотностях твердой и жидкой фаз. С добавлением воды дисперсионная среда разжижается, ее плотность уменьшается, а плотность твердых частиц остается почти неизменной, вследствие чего происходит интенсивное осаждение.

В навозных стоках влажностью 94 % и более уже через 15 минут отстаивания в покое в осадок выпадает до 80-85 % всех взвешенных частиц, а через 2 часа осаждается 90 % (И.И. Лукьяненков, 1982).

Животноводческие стоки, как правило, имеют слабокислую или слабощелочную реакцию с pH равной 6-8.

Химический состав стоков при хранении изменяется. Часть биогенных элементов и органического вещества теряется. В связи с тем, что жидкий навоз контактирует с атмосферой лишь через верхний слой, диффузия кислорода в него незначительна. Поэтому в жидком навозе протекают преимущественно анаэробные мезофильные процессы, при которых легкоминерализующиеся органические соединения разлагаются на газообразные вещества: сероводород (Н₂S), углекислый газ (СО₂), аммиак (NH₃), метан (СН₄), меркаптаны и органические кислоты.

За несколько дней хранения свыше 90 % мочевины переходит в аммиак и углекислый газ, что вызывает повышение массовой доли аммонийного азота в первые 4-5 дней хранения. Так как в мочевине содержится около 50 % всего азота навоза, то через несколько дней хранения стоков более 50 % всего азота будет находиться в аммонийной форме. Его потери, а также потери органического и сухого вещества зависят от условий хранения навоза: глубины хранилища, температуры окружающей среды, частоты перемешивания, действия солнечных лучей.

Изменение состава и объема навоза при хранении в различных условиях в течение 68-168 дней приведены в таблице 2.

2. Изменение состава и объема навоза при хранении, % к первоначальному состоянию

Поэтому важным процессом в технологии производства навоза является хранение. От условий и способов хранения зависят химический состав и качество свиностоков, эффективность их применения, ветеринарно-санитарное состояние территории ферм и населенных пунктов (И.И. Лукьяненков, 1985).

Физико-химические и биологические процессы, протекающие в навозе, весьма разнообразны и недостаточно изучены. Без глубокого знания и учета их невозможно создать эффективные и экономичные технологии удаления, переработки, хранения, транспортировки и использования навоза. Так, повышенная коррозия металлических конструкций сооружений и механизмов, контактирующих с навозом, объясняется специфическими ионными реакциями, в которых участвуют сульфиды, сульфаты, аммиак, углекислота и др. Весьма серьезную опасность для человека и животных могут представлять газы (Н₂S, CO₂, NH₃), выделяемые навозом при брожении (В.А. Андреев, М.Н.Новиков, С.М.Лукин, 1990).