Zpracování hnoje: zařízení, způsoby likvidace

Jedním z vedlejších produktů zemědělské a živočišné činnosti je hnůj, který vzniká v místech, kde se ve velkém shromažďují zvířata. Exkrementy zabírají velkou plochu a je nutné je včas odstranit, aby byla zachována hygienická nezávadnost v prostorách, kde se nacházejí zaměstnanci a zvířata. Upravený hnůj lze plně znovu použít na farmě, a proto to podniky a zemědělci praktikují, aby snížili náklady a dosáhli cílů produkce.

Výhody hnojení hnojivy

Rozsah použití hnoje je omezen na stejnou oblast, kde se tvoří – zemědělství a chov hospodářských zvířat. Je to dáno přirozenými cykly přírodních procesů, ve kterých objem produkce kejdy nepřesahuje možné objemy spotřeby jako hnojiva. Souvisí to také s tím, že hnůj se obvykle používá ve stejném hospodářství, kde vznikl – to snižuje náklady na dopravu.

Podniky a zemědělci používají hnůj k ošetření horní vrstvy půdy, aby se zvýšila úrodnost, produktivita a další vlastnosti půdy.

Struktura

Zlepšení plodnosti nebo výnosu souvisí se složením hnoje v závislosti na potravě zvířete (skot má více vláhy, ptáci suchou potravu), možné podestýlce (sláma, pelety) a způsobu sběru exkrementů. Podíl obsažených látek se mezi zvířaty liší, ale samotné složky jsou společné všem:

Komponenta	Podíl, %	popis
Voda	50-80	Hlavní komponenta
Organické	20-35	Záleží na vrhu a druhu zvířete
Stopové prvky	na 2,5	Závisí na potravě zvířete: dusík (největší podíl), fosfor, draslík, vápník, hořčík, síra, chlór, křemík, hliník, železo

Závislost charakteristik na způsobu odstraňování

Úprava podílu obsahu složky je možná při volbě způsobu odstraňování kejdy z místa původu.

Existují 4 způsoby odstraňování hnoje:

• manuál;
• mechanické;
• spláchnout;
• gravitace

Na soukromých farmách je běžná ruční práce, proto se hnůj odstraňuje ručně lopatami s velkými ztrátami vody, ale se zvýšeným podílem organické hmoty v důsledku zachycení podestýlky. Velké zemědělské podniky a podniky zabývající se chovem hospodářských zvířat používají automatizovaná zařízení s gravitačním tokem, která odstraňují exkrementy až do bodu jejich akumulace. Nejvyšší úrovně vlhkosti se dosáhne splachovací metodou.

Pravidla a způsoby skladování hnoje

Podniky a farmy jsou povinny okamžitě odstranit vzniklý hnůj, aby byly zachovány hygienické požadavky na prostory.

Pro sběr a skladování se hnůj ukládá ve vrstvách, které se liší teplotou: čím vyšší teplota, tím vyšší ztráta živin.

. Pro úplné zachování všech užitečných součástí se horký hnůj chladí. V závislosti na dostupnosti zařízení se používají celkem 3 způsoby akumulace hnoje:

Metoda	Teplota, °C	popis	Stav součásti	Další zařízení na zpracování
Jisté	60-70	Nejžhavější, hnůj se hromadí na hromadě	Organické složky se ztrácejí v důsledku nerovnoměrného rozložení hmoty	Není třeba
Volně husté	60-70	Metoda lisování za tepla, při které se hnůj hromadí týdně ve vrstvách vysokých 1 metr, dokud není dosaženo celkové výšky 2-3 metry. Před opětovnou pokládkou se stará vrstva zhutní.	Snižuje organické ztráty díky jednotné distribuci objemu a kontrole teploty	Lisovací nebo pěchovací zařízení
Pevný	25-35	Studená akumulační metoda, při které se tvoří třímetrové (vysoké) vrstvy pokryté rašelinou nebo slámou.	Vlivem nízké teploty se biologické reakce zpomalují a vznikají překážky rozkladu organických sloučenin	Lisovací nebo pěchovací zařízení

Potřeba zpracování hnoje

Přirozené procesy defekace zvířat mají za následek velké objemy exkrementů. Ve své původní tekuté formě nejsou pro zemědělství prospěšné a mohou dokonce způsobit určité škody ze dvou důvodů:

• velký obsazený objem neupraveného hnoje se stává příznivým prostředím pro rozvoj škodlivých mikroorganismů a hmyzu;
• exkrementy uvolňují oxid uhličitý.

K odstranění těchto faktorů musí být hnůj podroben dalšímu zpracování: sušení, pokrytí slámou nebo rašelinou, posypání fosfáty nebo jinými přísadami.

Použití čerstvé hmoty

Použití čerstvého hnoje je možné pouze při smíchání s jinými složkami. Obvykle se bez ošetření exkrementy používají ke zvýšení teploty půdy, aby se urychlilo zahájení období výsadby. To je možné, protože zvířecí exkrementy jsou produkovány v horké formě, která může přetrvávat alespoň týden.

Čerstvý hnůj se přidává do půdy dvěma způsoby:

• souvislý, ve kterém je umístěn do vykopaného příkopu a poté pokryt vrstvou zeminy;
• přerušovaný, při kterém se hnůj rozprostírá po povrchu a poté se kypří pro míchání.

Způsoby zpracování a likvidace hnoje

Volba způsobu zpracování hnoje, který ovlivňuje vlastnosti zpracovávaného produktu, závisí na potřebách zemědělského nebo živočišného podniku. Používá se několik metod:

• kompostování (jednoduché, enzymatické, vermikompostování);
• granulace;
• sušení;
• hmyz;
• infuze;
• výroba energie, paliva nebo plynu (bio, pyrolýza);
• recyklace na karton nebo papír.

Klasické kompostování

Nejjednodušší a nejběžnější způsob úpravy hnoje je kompostování. K tomu se hmota hnoje smíchá s primitivními přísadami: tráva, popel, organický odpad, rašelina, hobliny. Připravuje se vícevrstvá konstrukce vysoká 2-4 metry, ve které se každá vrstva zalévá a lisuje.

Vzniká prostředí o teplotě 60 °C, které zabraňuje rozvoji škodlivých mikroorganismů a pomáhá zachovat prospěšné vlastnosti hnoje. Výsledná hmota se používá k hnojení úrodné vrstvy půdy.

Enzymatické kompostování

Pro zvýšení hnojivých vlastností kompostu se do hmoty přidávají enzymy. Díky nim se zlepšuje průběh biologických reakcí a zrychluje se zrání půdy. Enzymatické kompostování zvyšuje podíl humusu při přidávání kompostu do půdy. Bez biologických přísad je kompost nadměrně mineralizován, což vede k postupnému snižování úrodnosti. Aditiva jsou:

• laktobacilus;
• kvasnice;
• humáty (sodík nebo draslík).

Díky přísadám se hnůj dezinfikuje a zbaví nepříjemných pachů.

Vermikompostování

Dosažení potřebných vlastností humusu je možné přidáním červů do hmoty po ukončení fermentace.

Životně důležitá aktivita červů ve fermentované hromadě hnoje po několik měsíců přispívá k vytvoření příznivého prostředí pro udržení úrodnosti horní vrstvy půdy.

Omezení použití červů souvisí se složením hnoje:

• před přidáním červů musíte počkat, až se z kompozice odstraní dusík a metan – k tomu dochází během fermentace;
• červi nepřežijí ve hmotě s vysokým podílem bílkovin (typické pro dobytek), proto je nutné tento objem zpracovat jinými metodami.

Granulační metoda

Podestýlkové pelety řeší dopravní problém, který výrazně omezuje prodej druhotných produktů mimo vlastní farmu. Pro peletování se nejlépe hodí hnůj s minimálním obsahem vlhkosti: koňský nebo kuřecí. Nízký obsah vlhkosti zjednodušuje zpracování: sběr, sušení a separaci granulí.

Jedná se o jednu z nejdražších metod zpracování, protože k realizaci je zapotřebí další vybavení: sušičky, granulátory.

Z tohoto důvodu je na trhu nedostatek granulí: sekundární produkty se prodávají s velkou marží, což vám umožňuje rychle získat zpět náklady.

Tepelná metoda (sušení)

Pro vyloučení příznivého prostředí pro bakterie se hnůj suší. Za tímto účelem se voda odstraní z celé hmoty jedním z následujících způsobů:

• přírodní (vypařování při skladování venku);
• tepelné (zahřátí hmoty na teplotu 100-150 °C nebo vytvoření prostředí se zvýšenou teplotou);
• ždímání (lisování a mačkání podobné houbě).

Pro zachování prospěšných vlastností hnoje během sušení se přidávají nové složky pro regulaci kyselosti nebo jiných vlastností.

Zpracování larvami much

Ke zpracování hnoje se kromě červů používá i další hmyz – mouchy. Jsou to oni, na rozdíl od červů, kteří jsou schopni obohatit hmotu o bílkoviny a to v bohatém proteinovém prostředí charakteristickém pro exkrementy dobytka. Ke zpracování se hnůj a larvy naloží do speciálního kontejneru, ve kterém se vzájemně ovlivňují izolovaně od vnějšího prostředí.

Infuze ve vodě

Potřebná úroveň obsahu vody v hnoji se získá infuzí. K tomu se hnůj nalije vodou v určitém poměru a do týdne pod sluncem hmota začne kvasit. Volba poměru závisí na podílu obsahu vody v trusu: např. v kuřecím trusu je vody méně, proto se do něj nasype 15násobek hmoty exkrementů. U ostatních druhů hnoje je poměr přidané vody menší a poměr 1 ku 2 minimální.

Výroba energie

Hnůj se používá k výrobě energie: tuhá paliva, energie spalování, plyn. K tomuto účelu se používají podobné způsoby zpracování jako při výrobě hnojiv.

Hlavním úkolem při použití hnoje jako zdroje energie je odstranit veškerou vlhkost.

Díky tomu bude možné dosáhnout největšího výkonu. Všechny 3 produkty zpracování hnoje se používají k výrobě energie:

• brikety nebo pelety;
• bioplyn;
• pyrolýzní plyn.

Výroba palivových briket nebo pelet

Při sušení hnoje se ztrácí více než polovina hmoty a zbylé organické sloučeniny mají nižší tepelnou vodivost než například dřevo. Objem vyprodukovaných exkrementů však stačí na vytápění zemědělských objektů.

K tomu se hmota vysuší, nařeže na granule nebo brikety, které se přidávají do pece ke spalování.

Na této metodě je dobré, že využívá stejné vybavení jako při výrobě granulí hnojiv. Majitel si může vybrat pouze rozsah použití pelet nebo briket.

Výroba bioplynu

Získání plynného paliva je možné zavedením pokročilého systému sběru exkrementů, ve kterém půjdou přímo do reaktoru. Dalším požadavkem na sběrné zařízení je vlhčení nedostatečně vlhkého hnoje (např. slepičího). V reaktoru začíná kejda pod vlivem mikroorganismů fermentovat a uvolňovat tři plyny:

Při průchodu filtry se oxid uhličitý a sirovodík čistí a uvolňují do atmosféry. Zbývající metan je vypouštěn do lahví.

Metan je zdroj energie se zvýšenou tepelnou vodivostí. Akumulace v lahvích umožňuje prodej plynu mimo farmu, kde byl vyroben.

Výroba pyrolýzního plynu

Pro vlastní potřebu podniku postačuje pyrolýzní jednotka, do které se ukládá suchá kejda. Rozdíl mezi takovým plynem a bioplynem je obtížnost akumulace přebytečného plynu, takže pyrolýzní plyn se používá pouze v rámci farmy, kde byl vyroben. Pyrolýzní plyn vzniká spalováním v peci, ze které byl odčerpán veškerý kyslík.

Kromě plynu je produktem pyrolýzy popel, který lze použít jako hnojivo.

Recyklace na lepenku a papír

Poslední vyvinutou metodou zpracování hnoje je výroba lepenky nebo papíru. V Rusku se tato metoda zatím nepoužívá, ale ve světě je nejrozšířenější v Indii, protože se k tomu nejlépe hodí sloní trus. Kromě slonů jsou vhodné i exkrementy koní a krav.

Použití metody je možné díky přítomnosti celulózy v hnoji – základu pro výrobu lepenky a papíru.

Pro získání produktů prochází odpad dvěma stupni čištění sloučeninami sodíku:

• hydroxid ke zničení škodlivých složek (bílkoviny, odumřelé buňky, lignin);
• chlornan pro bělení a dezinfekci.

Použití jako izolace

Snížená tepelná vodivost exkrementů umožňuje jejich použití jako izolace zemědělských prostor (kvůli zápachu pouze pro ně). K tomu je celá hmota vysušena a poté jsou stěny pokryty. Pro zajištění stability konstrukce se do připravených buněk přidává hnůj, aby se neroztekla a neopadala. Pro její posílení se suchý hnůj mísí se slámou. Jako vnější vrstva se používá omítka.

Zpracování různých druhů hnoje

Způsob zpracování exkrementů a jejich složení závisí na druhu zvířete. Je to dáno rozdílnou stravou a životním stylem různých živočišných druhů.

Na základě těchto údajů podniky nebo farmy upravují základní charakteristiky při zpracování: přidávají vodu nebo ji suší, odstraňují organické látky nebo zařazují nové přísady.

Zdroj hnoje	Obsah vody,%	Organický obsah, %	Vlastnosti
Dobytek	70-80	15-20	K získání humusu se používá nejvyšší vlhkost. Není racionální používat pro granulaci.
Prasata	60-70	20-30	Nejuniverzálnější druh hnoje, vhodný pro většinu druhů zpracování. Vysoká úroveň vlhkosti je udržována smícháním exkrementů s močí, která se rychle usadí. Vysoké riziko výskytu parazitických červů.
ptactvo	50-55	40-45	Nejméně mokrý typ, proto vhodný pro granulaci. Aby se přidal do půdy, musí být bohatě promíchán kvůli vysoké koncentraci organické hmoty.
Koně	60-70	20-25	Pro praktické použití se musí ředit vodou nebo organickou hmotou. Počáteční poměr vody a organické hmoty neumožňuje použití bez přísad.
Králíci	50-60	30-40	Vhodné pro pěstování skleníkových rostlin.

Zařízení pro zpracování

Jednou ze zvláštností průmyslu zpracování hnoje je, že nemá smysl instalovat zařízení v samostatné fázi výroby, je nutné vybavit celou linku. Aplikace metod zpracování závisí na technologiích používaných při sběru a skladování kejdy. Například při ručním sběru hnoje (lopatou) je podnik nebo farma zbavena možnosti vyrábět bioplyn. Pro zpracování se běžně používají následující typy zařízení:

• sušičky;
• lisy;
• rotující šneky pro míchání;
• komory pro spalování nebo výrobu energie;
• granulátory.

Kromě toho se používají dopravní mechanismy: potrubí nebo dopravníkové pásy k přesunu surovin.

Typy přijatých produktů

Druhotné produkty ze zpracování hnoje se dělí do dvou oblastí:

• hnojiva;
• energetické zdroje.

Jako hnojivo se používá zpracovaný hnůj: humus, sapropel, granule, tekuté nebo minerální krmivo.

To zvyšuje úrodnost půdy a produktivitu. Pro tuto aplikaci je nutné povrch nezasypávat hnojem, ale smíchat s vrchní vrstvou zeminy. Hnůj se používá jako zdroj energie v jednom ze dvou skupenství: pevný, plynný. Pevné palivo se získává vysušením celé hmoty a jejím dalším dělením na granule nebo brikety. Kromě toho můžete oblepit zemědělské budovy a obložit je omítkou. Plyn je produkt získaný tepelným zpracováním ve speciálních komorách vybavených filtry a zásobníky.