Мал шаруашылығы

Жануарларды өсіру саласындағы глобалдық деңгейде үлкен көлемді, индустриялық даму толқыны ортасында шошқа шаруашылығы азық-түлік қауіпсіздігін және халықтың тұрмысын қамтамасыз ету үшін маңызы зор негізгі сала ретінде бөлініп тұр. Дегенмен, бұл маңызды сала әрқашан «қуаттылықты жедел кеңейту» мен «қатаң ластауды бақылау» арасындағы қиын екі жақты қиындықтармен кездесіп отырды. Бұл парадокс тұрақты аграрлық дамудың негізін құрайды: әрі мал ақуызына деген өсетін сұранысты қанағаттандыру, әрі әсіресе қалдық өнімдердің әсері сияқты экологиялық ізді минималді деңгейде ұстау қалай мүмкін?

Оңтүстік Кореядағы заманауи шошқа өсіру кәсіпорындарының жағдайы бұл глобалдық дилемманың айқын мысалы болып табылады. Өсімдік шаруашылығы саласында ондаған жылдар бойы терең тәжірибесі мен сараптамалық біліктілігі бар көптеген кәсіпорындар масштабты ұлғайту жолына түсіп, масштаб ықтиярын қол жеткізу және нарықтық бәсекеге қабілеттілікті арттыру мақсатында үздіксіз кеңейіп келеді. Бұл кеңейту экономикалық тұрғыдан пайдалы болса да, мал шайын және өндірістік сулардың көлемінің қатаң өсуіне әкеп соқты. Нәтижесінде осы кәсіпорындар жергілікті экожүйелерге қауіп төндіретін және барша қатаңдалып келе жатқан қоршаған ортаны қорғау нормаларымен сәйкестікті бұзады деп отырған ауыр және күрделі су ластану мәселелерімен күресуге мәжбүр болуда.

Бұл интенсивті шошқа шаруашылықтарынан шығатын өндірістік сулар тек сұйық қалдық емес, сонымен қатар күшті концентрацияланған, бірнеше ластағыш заттардан тұратын қоспа болып келеді және оны тазарту үлкен қиындық туғызады. Су сапасының негізгі көрсеткіштері жиі қауіпті деңгейге жетеді. Органикалық ластағыш заттардың мөлшерін көрсететін химиялық оттегі қажеттілігі (COD) 6000 мг/л-ге дейін жетуі мүмкін, бұл судағы тотығуға ұшырайтын органикалық заттардың өте көп екендігін білдіреді. Сол уақытта аммиак азотының (NH3-N) концентрациясы жиі 1200 мг/л-ден асады. Аммиак азотының жоғары деңгейі әсіресе қауіпті, себебі ол сулы ортаға тіршілік ететіндер үшін улы және су объектілерінде эвтрофикацияға әкелуі мүмкін. Бұл химиялық көрсеткіштерден тыс өндірістік суларда ілеспе қатты заттардың үлкен мөлшері байқалады, негізінен қоректік қалдықтар мен шошқа малының қалдықтарынан тұрады. Бұл қатты фракция тек COD-ның жоғары болуына ғана емес, сонымен қатар тазарту процестерін күрделендіреді. Сонымен қатар, қалдық сулар жануарлардың ас қорыту жолдарынан шығатын бактериялар, вирустар және паразиттер сияқты әртүрлі және потенциалды қауіпті патогенді микробиологиялық агенттерді қамтиды. Егер олар жеткілікті түрде жойылмаса, бұл патогенді агенттер адамдар мен жануарлар денсаулығына үлкен қауіп төндіреді, су көздерін ластауы және ауруды таратуы мүмкін.

Жоғары концентрациялы және күрделі өндірістік сулармен жұмыс істегенде дәстүрлі өндірістік суларды тазарту әдістері жиі сәтсіз аяқталады. Классикалық қойма-боз бактары жоғары органикалық және азоттық жүктемелерден толық толып, жүйенің істен шығуына және тазартылған судың сапасының тұрақсыздығына әкеледі. Көгершіндер жүйесі жиі қолданылса да, ол үлкен жер учаскелерін талап етеді және су ағып кетуге, иістерге және жыл мезгіліне байланысты өнімділіктің өзгеруіне бейім. Осындай дәстүрлі әдістердің шектеулері нәтижесінде фермалар әдетте тазартылған суды тастау стандарттарын сақтай алмай, әкімшілік штрафтарға, қызмет көрсетуді шектеуге және жергілікті қауымдастықтың қарсылығына ұшырайды. Міндет тек қана қалдықтарды тазарту емес, сонымен қатар фермерлік шаруашылықтың шектеулерін ескере отырып, оны сенімді, тиімді және экономикалық тұрғыдан тиімді түрде жүргізу болып табылады.

Осындай қиын жағдайда QDEVU өндірістік суларды тазарту жүйесі сияқты алдыңғы қатарлы өндірістік суларды тазарту технологияларын практикада қолдану мен интеграциялау маңызды өзгерістерге әкелді. Мұндай бағытталған технологиялық шешімдерді қабылдау алдыңғы қатарлы кәсіпорындарды тек «ластанудың шығарылуы» немесе сәйкестік негізіндегі тазарту сияқты қорғаныс позициясынан тыс, «мал шаруашылығы мен өндірістік сулардың толық ресурстық пайдалануы» деген амбициялы стратегиялық парадигмаға көшулеріне мүмкіндік берді.

Сонымен, бұл қадамдай жаңалық практикада қалай көрініс табады? Бастапқы сатыда сұйық фракциядан қатты малайттың одан әрі мықты және тиімді бөлінуінен басталады. Винтті престер немесе центрифугалар сияқты озық қатты-сұйық бөлгіштер қатты малайт қалдығының елеулі бөлігін бөліп алу үшін қолданылады. Бұл бөлінген қатты фракция енді тек қана қалдық ретінде емес, құнды ресурс ретінде қарастырылады. Оны бақыланатын аэрация мен температурамен тиімді түрде компостауға болады және жоғары сапалы, тұрақты және қоректік заттарға бай органикалық тыңайтқыш алуға болады. Бұл компосты қаптап сатуға болады, жаңа табыс ағымын құруға және маңайындағы ауылшаруашылық жерлерде химиялық тыңайтқыштардың қажеттілігін азайтуға мүмкіндік береді. Кейбір озық жүйелерде бұл қатты қалдықтар сонымен қатар анаэробты ыдыратқыштарға бағытталады.

Еріген ластағыштары әлі де жоғары болып келетін сұйық фракция одан әрі QDEVU сияқты жүйелерде көпсатылы өңдеуден өткізіледі. Бұл әдетте алдын-ала анаэробты шіру кезеңін қамтиды. Оттегісіз резервуарларда микробтар ассоциациясы күрделі органикалық молекулаларды ыдыратып, ХҚЖ мен БҚЖ (Биохимиялық оттегі қажеттілігі) көрсеткіштерін едәуір төмендетеді. Осы анаэробты процестің маңызды артықшылығы — биогазды жинау, яғни негізінен метаннан (CH4) және көміртек диоксидінен (CO2) тұратын қоспаны жинау. Бұл биогаз — қуатты жаңартылатын энергия көзі. Оны электр генераторларында жағып, шаруашылық объектілері үшін электр энергиясы мен жылу өндіруге болады, соның арқасында энергияға кететін шығындар азаяды және жұмыс істеу тәуелсіздігі артады. Оны жоғары деңгейге көтергеннен кейін табиғи газ желісіне беруге немесе көлік отыны ретінде пайдалануға болады.

Анаэробтық өңдеуден кейін су аэробты процестердің бірнеше сатысынан өтеді. Мұнда оттегінің болуымен, арнайы бактериялар улы аммиак азотын алдымен нитритке, содан кейін нитратқа айналдыру үшін нитрификацияны жүргізеді. Келесі аноксидік сатылар басқа бактериялардың нитратты зиянсыз азот газына айналдырып, оны атмосферада босатуға мүмкіндік беретін денитрификацияны қамтамасыз етеді. Бұл биологиялық азотты алу шығарылатын суды тазарту немесе қайта пайдалану үшін қауіпсіз ету үшін маңызды. Соңғы тазарту сатысы ретінде ілеспеген қатты заттарды, патогенділерді және тұздарды алып тастайтын Ультрафильтрация (UF) немесе Кері Осмос (RO) сияқты жетілдірілген мембраналық технологиялар қолданылуы мүмкін. Нәтижесінде алынатын судың сапасы оны экожүйеге қауіпсіз түрде шығаруға, суару үшін пайдалануға немесе фермадағы қоймаларды жуу сияқты ішінара қайта пайдалануға мүмкіндік беретін дәрежеге дейін жоғары болады, бұл тұщы су ресурстарын үнемдеуге мүмкіндік береді.

Сондықтан да, интеграцияланған жүйелерді енгізу түрлі қалдықтармен жұмыс істеу жүйесін түбегейлі өзгертеді. Проблемалық "қалдық" материалдар әдістемелі түрде үш негізгі ресурстаға айналады: қатты заттардан қоректік органикалық тыңайтқыш, анаэробты процестен алынатын жаңартылатын биогаз энергиясы және жоғары сапалы қайта пайдаланылатын су. Бұл тұйық циклды шеңберлі экономикалық тәсіл тек ластанудың салдарын болдырмауға ғана емес (ХОТ, аммиактық азот және патогенді микроағзалардың мөлшерін нормативті деңгейге дейін күрт төмендету), сонымен қатар ферманың тұрақтылығын, экономикалық төзімділігін және қоғамдық операциялау лицензиясын нығайтады. Бұл ластануды шығын орталығы ретінде емес, ресурстарды пайда орталығы ретінде басқаруға негізгі өту болып табылады және әлем бойынша интенсивті мал шаруашылығының болашағы үшін жаңа стандарт белгілейді.