Аспекты термической утилизации органических отходов птицеводства

Abstract

Актуальность. В настоящее время птицеводство, как часть агропромышленного комплекса, демонстрирует уверенный рост, что приводит к увеличению образования органических отходов. Куриный помет является проблемным органическим отходом птицеводства с точки зрения его количества, экологической опасности и содержания влаги. С другой стороны, куриный помет является потенциальным возобновляемым источником фосфора. Использование куриного помета в качестве техногенного месторождения фосфора позволит повысить уровень экологической и продовольственной безопасности. Цель. Исследование влияния параметров плазменной и пиролизной обработки куриного помета на потерю массы отхода и содержание фосфора в биоугле. Методы. Экспериментальные исследования обработки куриного помета сверхвысокочастотной плазмой и индукционным пиролизом; определение массовой доли влаги при высушивании и потере массы отхода при утилизации гравиметрическим методом; определение фосфора в биоугле колориметрическим методом Дениже в модификации А. Малюгина и С. Хреновой. Результаты и выводы. Проведены экспериментальные исследования по обработке подстилочного куриного помета сверхвысокочастотной плазмой и индукционным пиролизом. Показано, что эффективными способами уменьшения массы куриного помета и предотвращения загрязнения окружающей среды являются обработка помета сверхвысокочастотной плазмой и его индукционный пиролиз. Установлено, что при обработке куриного помета в сверхвысокочастотной плазме в инертной среде при температуре до 1560 °С масса отходов уменьшается на 92,76 % при длительности воздействия 7 минут. При этом содержание Р2О5 в биоугле составляет до 52,2 г/100 г биоугля. Дальнейшее воздействие плазмой приводит к остекловыванию отходов. При повышении времени обработки куриного помета сверхвысокочастотной плазмой экспоненциально увеличивается потеря массы отхода. Индукционный пиролиз куриного помета в инертной среде при температуре 1000 °С позволяет уменьшить массу отхода на 92,30 %. Содержание Р2О5 в биоугле увеличивается с повышением температуры пиролиза и составляет до 12,64 г/100 г биоугля. Биоуголь, полученный в результате обработки куриного помета сверхвысокочастотной плазмой и индукционным пиролизом, может рассматриваться как источник фосфора. Полученные результаты свидетельствуют о возможности утилизации куриного помета сверхвысокочастотной плазмой и индукционным пиролизом.

Relevance. Currently, poultry farming, as part of the agro-industrial complex, is showing strong growth, which leads to an increase in the generation of organic waste. Chicken manure is a problematic organic waste from poultry farming in terms of its quantity, environmental hazard and moisture content. On the other hand, chicken manure is a potential renewable source of phosphorus. The use of chicken manure as a technogenic deposit of phosphorus will improve the level of environmental and food security. Aim. Research of influence of parameters of plasma and pyrolysis treatment of chicken manure on waste weight loss and phosphorus content in biochar. Methods. Experimental studies of the treatment of chicken manure with microwave plasma and induction pyrolysis; determination of the mass fraction of moisture during drying and loss of waste mass during disposal by the gravimetric method; determination of phosphorus in biochar using the Denizhe colorimetric method modified by A. Malyugin and S. Khrenova. Results and conclusions. The author has carried out the experimental studies on the treatment of chicken manure with microwave plasma and induction pyrolysis. It was shown that effective ways to reduce the mass of chicken manure and prevent environmental pollution are the treatment of manure with microwave plasma and its induction pyrolysis. It was established that when chicken manure is processed in microwave plasma in an inert environment at temperatures up to 1560°C, the mass of waste is reduced by 92.76% with an exposure duration of 7 minutes. At the same time, the content of P2O5 in biochar is up to 52.2 g/100 g of biochar. Further exposure to plasma leads to vitrification of the waste. As the time of treatment of chicken manure with microwave plasma increases, the loss of waste mass grows exponentially. Induction pyrolysis of chicken manure in an inert environment at a temperature of 1000°C makes it possible to reduce the mass of waste by 92.30%. P2O5 content in biochar grows with increasing pyrolysis temperature and amounts to 12.64 g/100 g of biochar. Biochar obtained by treating chicken manure with microwave plasma and induction pyrolysis can be considered as a source of phosphorus. The results obtained indicate the possibility of utilizing chicken manure using microwave plasma and induction pyrolysis