ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УТИЛИЗАЦИИ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ
Рубцов Ю.В. (Комсомольский-на-Амуре ГТУ, г. Комсомольск-наАмуре, РФ)
The economic aspects of salvage of woody scraps.
В период перестройки лесозаготовительная
промышленность снизила объемы рубок главного пользования более чем в 3 раза (по
данным официальной статистики), принцип непрерывности и неистощимости
пользования лесом признается основополагающим при ведении лесного хозяйства. Пока
эта проблема перестала быть острой, поскольку в лесхозах всех регионов фактические
объемы рубок значительно меньше установленных лесоустройством. Учитывая
возрастающее межпланетарное экологическое, социальное и биосферное значение
лесов, альтернативы постоянству лесопользования нет и отступление от его
принципов недопустимо. Поэтому выращивание ценных пород лесонасаждений должно
вестись по интенсивной технологии 
.
Работы по восстановлению лесных площадей в США, как
правило ограничиваются очисткой гарей и вырубок от кустарников, измельчением растительности
и лесосечных отходов, иногда рыхлением почвы. На подготовленных, таким образом
площадях, производят посев или посадку леса. Для выполнения этих работ
используется общепромышленное, сельскохозяйственное и лесозаготовительное
оборудование. Так измельчение отходов на вырубленных лесосеках, часто
производят гусеницами или колесами тракторов, оставляя дробленку на месте.
Накапливаемые на погрузочных площадках сучья и вершины разравнивают с помощью
бульдозеров. Выпускаются машины для подготовки площадей к лесовозобновлению.
Она валит и измельчает кустарник и тонкие деревья диаметром до 15 см и разбрасывает дробленку. В США, в ряде штатов, приняты законы об охране почв и вод, касающихся
проведения лесозаготовок. Их выполнение контролирует агентство защиты окружающей
среды. Несмотря на значительный запас спелых и перестойных лесов, на больших площадях
требуется проведение выборочных рубок ухода для повышения продуктивности лесов
.
В России исследования по использованию отходов от производственной деятельности лесозаготовок и деревообработки проводились в республике Саха-Якутия. В результате было выявлено, что ежегодное образование отходов составляет 425 тыс. м3, из них от лесозаготовок 220 тыс. м3, деревообработки 205 тыс. м3 крупных и мелких размеров сосны обыкновенной и лиственницы даурской.
Лес- ресурс многофункциональный, является одним из главных элементов экологической системы. Он выполняет климаторегулирующее значение, санитарно-гигиенические, рекреационное значение.
В России твердые отходы оставляются на лесосеке и являются препятствием для подготовки лесопосадочных полос, строительства подъездных дорог, механизации посадки саженцев, прополки, поливу, внесению удобрений.
Для захоронения кусковых отходов лесозаготовители бульдозерами роют несанкционированные траншеи, чем создают риск для жизни и здоровью обитателей тайги. Захламленность мест рубок приводит к их зарастанию низкотоварными породами лесонасаждений, создает повышенную пожароопасность от сухих гроз или неаккуратного обращения человека с огнем в лесу.
Автором этой публикации в течении ряда лет в регионе, характеризуемом особо суровыми климатическими условиями, проводились исследования по использованию отходов древесины для улучшения органического состава почвы. Древесная щепа, опилки и другие органические отходы производства использовались для получения компоста.
Мелкие отходы древесины вывозились за черту города и буртировались в кучи. Исследования показали, что в течение двух недель температура внутри кучи достигает 60 0С, затем уменьшается до 490С и далее снижается до 380С. В местах возможного попадания масляной ветоши, бутылок, металла происходит термонагрев мелких древесных фракций с их возможным самовоспламенением, т.е. самовозгорание. В зимний период в штабелях куч создаются пустоты и возникает риск попадания в них, так как в результате биохимических, микробиологических процессов происходит уменьшение объема на 40-50%.
Древесные отходы бедные по содержанию питательными веществами, особенно азотистыми при обогащении их экскрементами животных, создают субстрат служащий питательной средой для экзо и эндо термических бактерий. В результате биотермических процессов при компостировании погибают патогенные микроорганизмы и лишаются жизнеспособности семена сорных растений.
Правильно приготовленный компост – полноценное органическое удобрение с хорошими физическими свойствами и химическим составом. В летний период компост созревает в течение 2-3 недель, а зимний 3-4 месяца. В буртах необходимо поддерживать температуру 40-500С. Конец компостирования определяют по отсутствию яиц гельментов в образцах компоста, отобранного с глубины 0,5 м. Правильно приготовленные компосты, без минеральных удобрений РН-6,7-7,0 ( в расчете на сухое вещество), должны содержать (%) органические вещества 50; азота (N) 1,8-2,0; фосфора (Р2О5); калия (К2О)-0,2-0,5.
Необходимо отметить, что на биотермический процесс компостирования существенное влияние оказывает влажность (оптимальной для биотермии процент влажности компостируемой массы должен с оставлять 70-75%). При недостатке влаги бактерии не могут активно разлагать субстрат, а при избытке – начинается голодание и ухудшается физико-механические свойства компоста.
Для получения компоста с оптимальной влажностью определяют количество влагоемкого материала (опилок, измельченной коры, сапропеля и т.п.) в расчете на 1 часть навоза (помета, фекалий и т.п.) по формуле:
,
где 
- влажность помета, %;
- влажность компоста, %;
- влажность наполнителя, %.
Например, при влажности птичьего помета 95% и влажности опилок 30% для того, чтобы получить компост влажностью 70% ,надо взять следующее количество опилок на одну часть помета :
т.е. соотношение опилок к помету составит 2:3.
При влажности помета 75 % это соотношение резко
увеличивается :
К=
части
т.е. соотношение опилок к помету 1:8.
Такое большое количество помета при закладке бурта использовать нерационально, так как большая часть содержащегося в помете азота улетучивается в виде аммиака. В таком случае желательно разбавить помет водой в 2-3 раза до влажности 95% , а при недостатке помета - можно добавить минеральные удобрения: мочевину и суперфосфат из расчета 0,5 % к сухому весу, т.е. 5 кг на 3 м3 опилок влажностью 3 %.
Температура и концентрация кислорода в бурте также влияет на процесс компостирования. Высокая влажность в бурте ухудшает доступ кислорода в массу компоста по его глубине и условия жизнедеятельности аэробных термофильный микроорганизмов. Если температура внутри бурта не поднимется до 56-60 0, не произойдет обеззараживание компоста от не споровых микроорганизмов, сорняки сохранят всхожесть.
Оптимальная температура развития микроорганизмов создается правильной закладкой бурта, рациональным соотношением в бурте компонентов, в этом случае температура создается автоматически за счет выделения тепла термофильными бактериями в процессе своей жизнедеятельности. Влияние размеров бурта на гомогенность процессов биодеструкции, оценивается по величине температуры и концентрации кислорода. Оптимальные размеры бурта должны быть следующими: высота -2,5 м, ширина -3,0 м длина произвольная, но не менее 3,0 м. При несоблюдении этих соотношений начинает гореть верх бурта или масса бурта не нагревается до нужной температуры и быстро остывает. Контроль за температурой необходимо вести на глубине не менее 0,5 м от поверхности бурта, лучше в двух точках на глубине 0,5 и 1,0 м. Измерения по длине бурта производится через 2-3 м, что позволит определить гомогенность процесса биодеструкции. При правильной закладке бурта температура внутри его начинает подниматься через 2-3 дня, через 1-2 недели доходит до максимума и держится 3-4 недели, после чего начинается затухание. Контроль температуры производится каждые 5-7 дней, при падении температуры на 10-15 0 необходимо произвести перебуртировку, чтобы увеличить подачу кислорода и вовлечь в процесс биодеструкции наружные слои бурта.
При неравномерности температуры по длине бурта необходимо произвести срочную перебуртировку, иначе компост получится низкого качества. После перебуртировки температура внутри бурта вновь начинает подниматься, держится некоторое время постоянной, а затем падает. После понижения температуры до 25-30 0 компост считается готовым и может поставляться потребителю.
Еще одним фактором, оказывающим влияние на процесс компостирования, является учет агрофизических свойств мерзлотных почв. По районированию типов мерзлотных почв республика Саха-Якутия, где проводились исследования, относятся к мерзлотным палевым и осолоделовым, а также к мерзлотным таежным и оподзоленным пойменным почвам. Указанные почвы сильно выхолаживаются. Длительное сезонное промерзание оказывает воздействие на весь комплекс почвообразовательных процессов. Многолетняя мерзлота, залегая в самой нижней части профиля, оказывает в основном косвенное воздействие на протекание почвообразовательных процессов, и это выражается в том, что многолетние мерзлые породы оказывают постоянный охлаждающий эффект на верхний почвенный горизонт, препятствуют выносу веществ за пределы почвенного профиля из-за слабой водопроницаемости. Исследование процесса компостирования растительной массы тесно связано с ходом солнечной радиации, переносом внутрь бурта влаги, воздуха, тепла и микроэлементов.
Солнечная радиация является единственным источником почвенного тепла, за счет которого повышается температура почвы. В исследованиях для начального процесса разогрева массы при закладке буртов применялась негашеная известь, из расчета 10-15 кг на м3 древесных опилок. При температуре наружного воздуха 30-400 известь равномерно распределялась по слою из опилок толщиной 0,5м на площадке компостирования. Сверху укладывался слой опилок и помета высотой 2,5 м, объем бурта составлял 500 м3 , В бурте количество извести приходилось на 1 м3 42 кг, через 3 недели произошел разогрев бурта и его загорание, температура внутри бурта составила 60 0С. Следует отметить, что при смешивании опилок и помета в летний период, с большим количеством последнего, разогрев продолжался при низких температурах без его замерзания, за счет высокой активности микроорганизмов.
В случаях нарушения технологического процесса по причине неправильного соотношения компонентов, приведшего к замерзанию массы, с наступлением весеннего периода следует рекомендовать разогрев бурта, путем его разрыхления и смешивания его с негашеной известью, свежими опилками (сухим пометом) пропитанными экскрементами влажностью 80-90%.
Кроме того, для мерзлотных пойменных почв (по исследованиям А.К. Коноровского) характерна сильно кислая реакция водной и солевой вытяжки. Очень велики показатели гидролитической кислотности, что обуславливает их необходимость в известковании. По его рекомендациям, оптимальная доза извести для подзолистой почвы составляет 8,0, а для торфяной 9,5 т/га.
Мерзлотные подзолистые, пойменные почвы характеризуются малым запасом гумуса и бедностью питательных элементов, имеют кислую реакцию, повышенную обменную и гидролитическую кислотность, низкую степень насыщенности поглощающего комплекса. Они нуждаются во внесении органических удобрений в почву лесных площадей, подкормке саженцев в лесопитомниках.
Заключение
Экспериментальные исследования показали техническую возможность получения органических удобрений из отходов лесоагропромышленного комплекса в экстремальных условиях Северных широт. Была показана техническая возможность и экономическая целесообразность и возможность улучшения санитарно-эпидемиологической обстановки в связи с использованием стоков, содержащих патогенную микрофлору, с последующим их обеззараживанием, уменьшения количества отвалов и вовлечение углерода, полимеров целлюлозы и лигнина в глобальный кругооборот элементов в природе.
Литература
1. Сухих В.И. К совершенствованию методологии установления размера главного пользования лесом// Лесное хозяйство.-№5.-2006. -30с.
2. Американская техника и промышленность. Сб. Рекламных материалов, вып.5,Лесная и целлюлозно-бумажная промышленность,1977.,Изд. Фирма Чилтон Ко США, Внешторгреклама СССР. -15с.
3. Рубцов Ю.В., Можевикина Ю.В, Рыбалко Т.М., Станевич Е.А. Разработка и внедрение технологического процесса по производству органических удобрений из отходов древесины при отрицательных температурах. -Красноярск. Сибирский научно-исследовательский институт лесной промышленности,1991.-32с. Технический отчет на правах рукописи.