Уважаемый Александр Михайлович!

 

Прошу извинить за задержку с этим письмом и за то, что заставил Вас ждать. Но поверьте, для нас это время очень интенсивного осмысления предлагаемой новой технологии переработки, в первую очередь биологических отходов животноводческих предприятий. Далее для краткости я буду излагать тезисно, опуская несущественные на данный момент детали.

Исторически очистка сточных вод от биологических загрязнений выполняется в природе целым сообществом животных и растений. Высшие растения в этом технологическом цикле занимают одно из наиболее важных звеньев. С этой точки зрения, использование свойств отдельных видов растений для интенсификации переработки биологических отходов не является чем-то  сильно инновационным. Весь вопрос в том, – какие именно растения для этого наиболее пригодны и насколько этот процесс технологически и экономически эффективен. Какие последствия он будет иметь не только для тех целей, для которых он разрабатывался, но и какие побочные эффекты он может создать.

С этой точки зрения тропическое растение эйхорния, водный гиацинт (Eichornia crassipes) представляет значительный интерес. Ее всеядность и скорость наращивания биологической массы вызывает искреннее изумление. Мы предлагаем использовать это растение с другим тропическим растением – наяда мелкозубчатая (Najas Flexilis). Дело в том, что эйхорния – плавающее растение, которое любит хорошо освещаемые пространства, а наяда – растение, живущее в толще воды, хорошо переносящее затенение. Оба растения с огромной скоростью потребляют органические вещества, как растворимые, так и  взвешенные, находящиеся в воде. Причем в разложении органических веществ они дополняют друг друга. В результате происходит более полное извлечение загрязняющих веществ из воды.

С другой стороны эти растения усиленно вырабатывают кислород и насыщают им воду. Наяда выделяет кислород всей своей поверхностью, а эйхорния вырабатывая кислород в процессе фотосинтеза, накапливает его в специальных утолщениях на черенках листьев, из которых периодически он выбрасывается в воду. Насыщение воды кислородом не дает развиваться в этой среде сине-зеленым водорослям. Сине-зеленые водоросли являются настоящим бичом для всего живого. Там где они размножаются в достаточном количестве, погибают все остальные организмы, вода превращается в мертвую зону.

Я не буду останавливаться на более детальном описании свойств  этих растений, Вы можете без труда найти их в интернете.  Перехожу   к тем положительным факторам при  использовании этих растений на Цимлянском водохранилище, которые на данном этапе нам удалось понять. Само водохранилище имеет значительную площадь водной поверхности с небольшой глубиной и следовательно хорошо прогреваемой в летний период. При относительно высоких температурах растворимость кислорода резко падает. Биологический ил в виде различных микроорганизмов интенсивно потребляет его, что приводит обескислороживанию воды и гибели высших животных и растений. Дело в том, что растения нашей климатической зоны не обладают высокой скоростью вегетации и не успевают насытить воду кислородом. Это и приводит к размножению сине-зеленых водорослей, которые усиленно размножаясь, превращают мелководье в мертвую зону. На больших глубинах подводные течения перемешивают слои воды и препятствуют такому состоянию. Да и растворимость кислорода при понижении температуры резко возрастает.

Планомерное и управляемое выращивание эйхорнии, особенно на мелководье, позволило бы в самые короткие сроки:

- значительно сократить массу сине-зеленых водорослей, а в местах сплошного выращивания растения полностью исключить их появление;

- насыщение воды кислородом  в виде постоянного внесения порций его из черешков листьев;

- произвести обеззараживание воды от болезнетворных и патогенных микроорганизмов (дизентерии, палочки Коха, брюшного тифа, холеры). Дело в том, что эйхорния выделяет в воду фитонциды, убивающие эти микроорганизмы. 

- уменьшить объем ила, за счет переработки и усвоения его растениями, а также уменьшения образования ила и его гниения в виду отсутствия сине-зеленых водорослей;

- уменьшение нагонных явлений и подтопления прибрежных территорий, разрушению береговой линии, так как плавающие растения препятствуют образованию волн.

Эйхорния и наяда являются отличным кормом для водоплавающих и рыб, среди них проживает большое количество мелких ракообразных – дафний и циклопов, которые в свою очередь являются отличным кормом для молоди рыб, в том числе и таких ценных как осетровые.

Используя свойства этих растений (эйхорнии и наяды) для очистки водоемов, надо иметь ввиду следующее. Это тропические растения, и  можно не бояться негативных последствий их бесконтрольного размножения. Они могут расти только в хорошо прогретой воде, а в зимнее время погибают. В связи с этим возникает другая задача – удаления этих растений из воды. То есть то, что не съели рыбы и другие водные животные.

Исходя из этих вышеописанных свойств, выращивание эйхорнии еще более эффективно на мелких пересыхающих озерах. Выращивание эйхорнии спасет эти озера от пересыхания – ковер из растений уменьшает испарение воды. Кроме того эйхорния  может извлекать (правда в небольших количествах) соль из воды, что спасет от засоления огромных территорий. Эйхорния может жить в слабосоленых до 1,5г/л водах (питьевой считается вода с соленостью до 1 г/л). Наличие свежей зеленой массы и воды в степях приведет к возможности увеличить поголовье скота в данной местности. Особенно это интересно для района Манычских озер.

Все эти вышеперечисленные потребительские свойства этого уникального растения – лаборатории перечеркивает один существенный недостаток – оно очень теплолюбиво. При благоприятных условиях (t воды > + 22 0С  и  t воздуха > + 26 0С) и достаточном питании оно может давать до 1500 т/га зеленой массы за сезон. Причем один отросток за этот период может в конечном итоге дать до миллиона особей. Если такое быстрое размножение можно и нужно направить в положительную сторону, то, как на протяжении всего периода вегетации растения достигать оптимальной температуры в наших широтах, это уже задача инженерная, технологическая и экономическая. Решить ее надо для того, чтобы родилась технология массового применения эйхорнии в нашей стране.

С другой стороны именно эти теплолюбивые свойства растения, как ни странно звучит, делает возможным применение этих технологий в наших холодных северных широтах. У нас это растение, как отмечалось выше,  не может самостоятельно  и бесконтрольно размножаться и вытеснить местные виды растений. Так как в зимний период растение в наших природных условиях погибает, то возникает задача, как сохранить его в зимний период в значительных количествах. Как получить весной достаточное количество рассадочного материала, как адаптировать его к тем или иным видам загрязнений, с которыми этому растению придется бороться в весенне-летний период в природных условиях.

Таким инженерным сооружением может явиться специально спроектированная для этих целей биооранжерея. В ней должны решаться следующие задачи:

- поддержание оптимального микроклимата (температура воды и воздуха, освещенности);

- селекционная работа с этим видом растения, а может быть кооперация с другими видами растений с целью развития и повышения эффективности положительных свойств, а также их закрепление для более устойчивой работы в открытом водоеме.

В то же время эксплуатация биооранжереи в осенне-зимний период, как минимум должна быть целесообразна. Если внутри нее разместить биореактор по принципу аэротенка вытеснительного типа, то такое сооружение становиться вполне рентабельным биологическим очистным сооружением, в котором эйхорния в сочетании с другими видами растений выполнит доочистку стоков вышедших из биореактора и доведет параметры воды до требуемых норм. Это сочетание обеспечит эйхорнии достаточное количество «пищи» для активного развития и размножения и необходимую нам сохранность посадочного материала.

Наличие биооранжереи и самого объекта очистки с помощью выше предложенного метода, несмотря на высокую экологическую привлекательность, все же, на наш взгляд, не может довести эту технологию до широкого промышленного применения. Необходим еще хотя бы один положительный экономический компонент. И таковой имеется. Это получение кормов для животноводства.  По проведенным исследованиям, показано, что эйхорния, по своим питательным свойствам, приближается к люцерне и вполне может служить значительной кормовой добавкой в рационе питания домашних  животных. 

Отсюда вытекает возможность создания небольших сельхозартелей, которые будут специализироваться на выращивании и продаже кормов, в то же время выполнять громадную работу по решению экологических проблем в местах своего нахождения. Местным органам власти необходимо продумать дотационную составляющую в себестоимости таких кормов, как плату за экологически полезную направленность их производственной деятельности. Тогда деятельность таких предприятий станет рентабельной, а значит и привлекательной на рынке кормов.

Итак, вывод, который следует из всего выше изложенного:

Использование эйхорнии для очистки биологических стоков чрезвычайно полезно и возможно в наших условиях только в промышленных объемах.

Необходимо развивать эти технологии на базе создания малых предприятий в виде ООО.

- наделить эти ООО основными средствами;

- построить биооранжереи;

- разработать, изготовить и смонтировать оборудование для переработки выращенной биомассы в корма;

- обеспечить источником энергии (газ, электроэнергия, мазут);

- предоставление объекта очистки (животноводческое предприятие) и место выращивания и сбора (пруд, озеро, водохранилище, устье реки);

- разработать условия, при выполнении которых, предприятие получит в свой бюджет экологические платежи;

- оказать законодательное и методическое содействие этому процессу со стороны местных органов власти.

С технической точки зрения создание биооранжереи не является чем-то недостижимым, микроклимат научились поддерживать уже на многих сельхозпредприятиях, особенно в птицеводстве при выращивании бройлеров.

Наша компания специализируется на создании и организации различных тепловых процессов: начиная от металлургических печей до создания теплогенераторов прямоточно-смесительного типа с КПД 99,6% в прямоточных системах промвентиляции  для заводских цехов, складов, птичников и т.д. у нас успешно работает направление, специализирующееся на очистке сточных вод. Мы проектируем и изготавливаем флотационные установки, электрофлотаторы и электрокоагуляторы, гидроаэраторы.

Нам было бы крайне интересно объединить эти знания и навыки для создания биооранжереи под научным руководством ведущих биологических организаций нашей страны. К выбору последних можно было бы приступить после понимания действительно инвестиционной привлекательности данного направления.

 Последнее, я намеренно, в этом письме опустил еще одно не менее интересное направление использования  эйхорнии – это очистка промышленных  и хозяйственно-бытовых сточных вод поселков, городов и т.д.  В печати много, разрозненных сведений об успешном применении этого растения в данном  направлении. Мы познакомились с одним из таких предприятий – городские очистные сооружения в г. Красноармейске  Московской обл.

Эйхорнию использовали в биологических прудах для доочистки стоков. По отзывам специалистов, непосредственно работающих с ней, результаты отличные. Процедура посадки и сбора вполне технологична. Но есть проблемы с селекцией. Несколько лет успешной эксплуатации пришлось прервать из-за того, что в городских очистных сооружениях появились какие-то новые вещества (какие не выяснено), нарушающие фотосинтез эйхорнии. Самостоятельно, специалисты, работающие на городских очистных сооружениях, выяснить причины этого явления не смогли. Да и как Вы сами понимаете, при их возможностях, это очень сложно сделать.

Это одна сторона, вторая. Использование выращенной биомассы на этих очистных сооружениях для производства кормовых добавок также  под большим вопросом. Использование этой биомассы возможно, например, для получения газа. Но насколько это рентабельно, надо проводить исследования и проработки данного вопроса.

Это на птичниках, свинофермах, коровниках под жестким санитарным контролем находится вся кормовая цепочка,  поэтому продукты метаболизма не представляют опасности вторичного загрязнения тяжелыми металлами, а сам процесс биологической очистки  с помощью эйхорнии максимально приближен к природному. Это очень важно для проведения сертификации кормов, как источников их происхождения.

Выращивание эйхорнии на водохранилищах, озерах и особенно в устьях рек, тем более не представляет опасности для производства кормов.

В дополнение к письму прилагается коммерческое предложение для птицефабрики и таблица по кормам.

 

Приложение 1

Генеральному директору

ОАО «Птицефабрики

 

Уважаемый ___________!

По просьбе Алексея Викторовича  и на основании переданных им в наш адрес документов о характере загрязнений сточных вод; в основном от убойного цеха. Мы проанализировали возможность организации локальной очистки сточных вод в объеме до 500 м3/сутки, и возможным сбросом на рельеф. По существу вопроса наш анализ и расчеты показывают нижеследующее:

- стоимость традиционных биологических очистных сооружений – модулей, как стационарных так и передвижных, от разных производителей варьируются от 22 до 35 млн. руб. под «ключ»;

- степень очистки после них недостаточна для получения ПДК и необходима доочистка в биологическом пруду. Размер, которого составит примерно 5000 м3. На содержание которого (чистка, укрепление берегов, охрана и т.д.), потребуются дополнительные затраты – финансовые и технические.

- круглосуточная эксплуатация этих очистных сооружений потребует не менее трех высококвалифицированных специалистов не считая технического и вспомогательного персонала.

- общие эксплуатационные затраты с учетом используемой электроэнергии достигнут:

-электроэнергия – (за год) – 100 000 кВт*час;

-заработная плата – 100 000 руб/месяц;

-непредвиденные расходы – 50000 руб/месяц;

-отопление – 40 Гкал/сезон;

100 000 *3 +100 000 *12 + 50 000 * 12 + 40 * 700 = 2 128 000 руб

Итого:  2,1 млн руб/год

 

Выше перечисленное, скорее всего Вам и Вашим техническим специалистам, хорошо известно. Но в процессе работы над Вашим заданием мы нашли очень интересное решение, которое, на наш взгляд, как минимум, стоило бы внимательно рассмотреть и всесторонне проанализировать с Вашими специалистами.

При создании биологических очистных сооружений, особенно по очистке стоков от сельхозпредприятий, очень эффективно можно использовать уникальные свойства достаточно хорошо известного растения – эйхорния или водный гиацинт. Справочно к этому письму я прикладываю описание его удивительных свойств.  Эта идея не новая.

В г. Киржаче, на птицефабрике, на биологических очистных сооружениях оно уже использовалось. Это растение также использовалось на городских очистных сооружениях г. Красноармейска. Результаты, по отзывам, в обоих случаях очень впечатляющие.

Эйхорния используется в основном для доочистки в прудах отстойниках городских очистных сооружений. У нее один существенный недостаток, который препятствует широкому распространению в нашей стране. Это растение очень теплолюбивое, ему требуется вода с температурой 24 – 28 0С и воздух  26 – 32 0С. При температуре воды ниже 16 0С она прекращает расти, при 80С она погибает.

Наше предложение сводится к следующему. Для очистки 500 м3/сутки сточных вод понадобится оранжерея площадью 400 – 500 м2 для круглогодичной эксплуатации. Внутри помещения оранжереи мы запроектируем также биореактор (аэротенк вытеснительного типа). Вода поступает в него через аккумулирующую емкость и два отстойника. В биореакторе сточные воды подвергаются интенсивной очистке микроорганизмами. В результате снижается загрязненность стоков с 350 мг/л БПК до 50 – 60 мг/л. Далее вода подается в два неглубоких (50 – 60 см), но широких (3,0 м)  канала, в которых высажена эйхорния, для дальнейшей очистки. 

Круглогодичная эксплуатация этой биооранжереи не потребует создания биопруда отстойника, так как качество очистки воды очень высокое и к тому же эйхорния осуществляет дизинфекцию воды, она вдувает в воду чистый кислород и  болезнетворные бактерии гибнут в ее присутствии.

Кроме этого эйхорния является прекраснейшим кормом для домашних животных, по своим свойствам сопоставима с люцерной. Добавка к рациону питания птицы 10 – 15 % растения, как в сухом, так и в свежем виде позволяет с одной стороны сэкономить на кормах, а с другой стороны улучшает усвоение кормов. Вся растительная масса от биореактора может быть полностью использована в этом направлении.

Эксплуатация биооранжереи не потребует наличия высоко-квалифицированного состава сотрудников. Основная забота тех. персонала – это поддержание работы эжекционных и перекачивающих насосов, системы освещения и теплогенератора подогрева воздуха в зимнее время.

Если разместить биооранжерею рядом с птичником или между ними, то теплый воздух можно забирать из них. В нем высокое содержание СО2, которое необходимо для роста растений и фотосинтеза.

Наличие такой биооранжереи на балансе птицефабрики позволит решить еще одну не менее важную задачу. Это переработка птичьего помета, уничтожение запахов, снижение объемов отвалов навоза.

Весной карты-отстойники засаживаются уже подготовленной для этого рассадой из биооранжереи. Где  она проходит  подготовку – адаптацию именно для этого типа биологического загрязнения. (Для переработки 1 тонны птичьего помета в сутки с помощью эйхорнии требуется 4000 – 5000 м2 водной поверхности, засаженной  растениями, при этом она дает от 300 до 1500 тонн зеленой массы с га за сезон). Громадный объем растительной зеленой массы, перерабатывается в сухие корма. Доходность, на рубль вложений, от реализации которых, будет выше или как минимум сопоставима с доходностью от реализации основного продукта. (Для справки: 1 тонна сухого сена стоит до 5000 руб.)

Использование эйхорнии на очистке и доочистке сточных вод любого сельхозпредприятия (особенно животноводческих) позволит:

Резко понизить, а в некоторых случаях полностью, исключить отрицательное воздействие на окружающую среду;

Улучшить кормовой рацион, что неизбежно скажется на здоровье животных и качестве основного продукта;

Получить дополнительный доход от реализации кормов и удобрений.

 

 Приложение 2

Эйхорния – водяной гиацинт (Eichornia crassipes, прежде Е. speciosa), многолетнее травянистое водное растение семейства понтедериевых. Стебель укороченный с розетками овальных листьев. Черешки листьев пузыревидно вздуты, наполнены кислородом, вырабатываемым листьями, и обеспечивают свободное плавание растения на поверхности воды; корневища длинные; при высыхании водоёмов Эйхорния укореняется в иле. Цветки в колосовидном соцветии, с воронковидным лиловым околоцветником из 6 долей и 6 тычинками. Плод — коробочка. Родина Эйхорнии — тропические и субтропические районы Северной и Южной Америки. Эйхорния распространилась также в пресных водоёмах всех тропических стран; злостный водный сорняк: образует сплошные плавни в реках и озёрах, препятствуя судоходству, засоряет дренажную и оросительные системы. Эйхорния обладает одним уникальным свойством — поразительно высокой скоростью вегетативного размножения. Одна розетка за 50 суток образовывает до 1 тыс. отпрысков, каждый из которых, в свою очередь, вновь начинает делиться.

Эйхорния обладает уникальными свойствами, которые используются в разных странах уже более ста лет. Ученые обнаружили, что на колоссальной поверхности корневой системы эйхорнии осаждаются взвеси, содержащиеся в воде. С фантастической скоростью перерабатываются разные органические загрязнители, то есть фактически, чем грязнее водоем, тем лучше чувствует себя растение!

В юго-восточной Азии эйхорния давно служит пищевой добавкой в рационе домашней скотины. У нас растение прошло официальные анализы в Донском зональном институте сельского хозяйства. Выяснилось, что в эйхорнии очень высоко содержание протеина, каротина, витаминов А, В, С, Е.

Каждый гектар очистных сооружений дает от 300 до 1500 тонн зеленой массы, из которой получается 15-30 тонн сухого витаминного корма, в 1 т которой содержится 60 кг К, 20 кг N, 17 кг Р, 28 кг белка, много незаменимых аминокислот, в-каротина, витаминов А, В, С и Е..

Корм из эйхорнии способствует большему усвоению основного корма животными и птицами; 10%-ная добавка зеленого корма эйхорнии к основному корму свиней способствует повышению усвоения ими основного рациона до 85%. То есть, на каждом съеденном свинками килограмме корма, сдобренном эйхорнией, экономится 150 граммов основного рациона.

При аналогичной добавке, поедаемость основного корма нутриями увеличивается на 10-15%, а усвояемость его – на 7-10%;

10%-ная добавка зеленого корма к основному корму уток обеспечивает повышение яйценоскости на 10-12%.

 

 Таблица 1. Результаты анализов по определению качества эйхорнии.

Исследования проводились на образцах, предварительно высушенных до сухого состояния – результаты анализов даны на сухое вещество. Возраст растений в образцах №1 – 1 месяц; №2 – 2 месяца; №3 – 3 месяца.

  

С уважением!

 

Ген. директор

ООО «АНХ-инжиниринг»                              Козаченко А.И.