CC BY
28
9. Khlynovskii A.M., Chervinskii V.N. K voprosu ob utilizatsii organicheskikh otkhodov metodom sverkhkriticheskogo vodnogo okisleniya [On the issue of recycling organic waste by supercritical water oxidation]. Energetika. Ekologiya. Biznes. Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii.[Power Engineering. Ecology. Business. Proc. Int. Sci. Prac. Conf.]. Saint Petersbsurg: VShTE SPbGUPTD. 2018. 144148 (In Russian)
10. Razovyi tekhnologicheskii reglament na ustanovku SKGO-10-ET [Short-term technological regulations for installation SKGO-10-ET]. Moscow: EkoEnergotekh. 2012. 24. (In Russian)
11. Grigorev V.S., Demidova M.S., Mazalov Yu.A., Solovev S.A., Svittsov A.A., Strelets A.V., Fedotov A.V. Sverkhkriticheskie vodnye
tekhnologii dlya resheniya zadach energoobespecheniya i energosnabzheniya v sel'skom khozyaistve [Supercritical water technologies for solving problems of energy supply in agriculture]. Innovatsii v sel'skom khozyaistve. 2016. No. 5 (20). 281-286 (In Russian)
12. Ustanovka opytnaya mobil'naya demonstratsionnaya dlya bezotkhodnoi pererabotki organicheskikh otkhodov metodom sverkhkriticheskogo vodnogo okisleniya. Eskiznyi proekt. Poyasnitel'naya Zapiska [An experimental mobile demonstration unit for waste-free processing of organic waste by the method of supercritical water oxidation. Preliminary design. Explanatory Note]. Ekaterinburg: OOO PTK «Forvard». 2018. 10. (In Russian)
УДК 631.147: 502.55 Б01 10.24411/0131-5226-2019-10201
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НАВОЗОХРАНИЛИЩ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Н.С. Васильева; В.Б. Минин, канд. с-х. наук;
Е.А. Воробьева; Э.В. Васильев, канд. тех. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Навоз и помет являются ценным сырьем для приготовления органических удобрений и его использования на сельскохозяйственных угодьях, является единственным способом поддержания и приумножения плодородия почв. Однако на ряду с этим, при нарушении требований проектирования, эксплуатации, сроков накопления и выдерживания навоза / помета, есть вероятность нанесения серьезного ущерба экологической устойчивости сельской территории. С целью прогнозирования экологической обстановки природной среды проведен анализ состояния навозохранилищ животноводческих и птицеводческих предприятий Ленинградской области, на основе открытых данных. Анализ показал, что в направлении содержания крупного рогатого скота в удовлетворительном состоянии 29% навозохранилищ, по расчетам порядка 20% имеют недостаточную вместительность, 51% хранилищ не в полной мере отвечают требованиям действующего законодательства; в направлении интенсивного разведения свиней в удовлетворительном состоянии 87%, по расчетам около 13% имеют недостаточную вместительность; в направлении интенсивного разведения сельскохозяйственной птицы в удовлетворительном состоянии 27%, по расчетам около 55% имеют недостаточную вместительность, 18% хранилищ не в
179
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал.
_ИАЭП. 19 Вып. 3(100)_
полной мере отвечают требованиям действующего законодательства. В перспективе суммарный объем навозохранилищ Ленинградской области необходимо увеличить на 1,6 млн. кубических метров за счет модернизации существующих и строительства новых.
Ключевые слова: экологическая безопасность, машинные технологии, навозохранилище, сельская территория, устойчивость.
Для цитирования: Васильева Н.С., Воробьева Е.А., Минин В.Б., Васильев Э.В. Анализ состояния навозохранилищ Ленинградской области // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 3(100). С 179-187
SURVEY OF MANURE STORAGES IN LENINGRAD REGION
N.S. Vasileva; V.B. Minin, Cand. Sc. (Agriculture);
E.A. Vorobyeva; E.V. Vasilev, Cand. Sc. (Engineering)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IEEP - branch of FSAC VIM), Saint Petersburg, Russia
Farm animal and poultry manure is a valuable raw material for production and field application of organic fertilisers as the only way to maintain and improve soil fertility. However, the violation of designing and operational requirements for manure storages as well as the time limits of accumulation and storing of animal/poultry manure may jeopardise the environmental sustainability of rural areas. In order to forecast the ecological status of the natural environment, the manure storage facilities on livestock and poultry enterprises in Leningrad Region were analysed by the open-access data. In cattle farming, 29% of manure storage facilities were found in the satisfactory condition; 20% were estimated to have the insufficient capacity and 51% did not meet the requirements of the current legislation fully. In intensive pig rearing, 87% of manure storage facilities were found in the satisfactory condition and about 13% were estimated to have the insufficient capacity. In intensive poultry farming, 27% of poultry manure storages were found in the satisfactory condition; 55% were estimated to have the insufficient capacity and 18% did not meet the requirements of the current legislation fully. In the future, the total volume of manure storages in Leningrad Region needs to be increased by 1.6 million cubic meters through the upgrading of the existing facilities and the construction of new ones.
Key words: environmental compliance, machine-based technologies, manure storage, rural area, sustainability.
For citation: Vasileva N.S., Vorobyeva E.A., Minin V.B., Vasilev E.V. Survey of manure storages in Leningrad Region. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 3(100): 179- 187 (In Russian)
Введение
Перспективное развитие земледелия на прямую связано с систематическим увеличением производства всех видов удобрений и совершенствованием технологии их применения.
Немаловажное значение в увеличении урожайности имеют органические удобрения. Даже при условии применения минеральных удобрений в количестве необходимом для получения максимального урожая, роль органических удобрений как
источника углерода для воспроизводства гумуса в почве, фактора улучшения ее свойств и условий питания растений не уменьшится.
Наиболее приемлемым органическим удобрением, по значимости, является удобрения из подстилочного навоза, но дальнейшее углубление специализации и концентрации животноводства, переход к промышленным методам производства мяса и молока требуют коренных изменений в способах содержания животных, а также технологии уборки, хранения и использования навоза. Возрастают объемы накопления беспотстилочного навоза, способы применения которого отличаются от способов обработки и внесения подстилочного навоза.
В то же время в соответствии с законодательством навоз и помет в не переработанном виде, а также и при хранении не надлежащим способом является отходом, способным нанести существенный ущерб состоянию экологической
устойчивости сельской территории, тем самым оказывая серьезную нагрузку на все компоненты природной и социальной сред.
Суточный выход н
С целью улучшения ситуации с хранением непереработанного навоза, помета и органических удобрений, произведенных на их основе необходимо решить ряд задач:
-проанализировать техническое
состояние существующих навозохранилищ;
-проанализировать вместимость
навозохранилищ исходя из поголовья, содержащегося на предприятиях;
-разработать модель определения необходимого объема навозохранилищ. Материалы и методы При подготовке материалов
использованы результаты анализа данных полученных с применением
геоинформационных систем («ARCGIS»), натурных обследований хозяйств, открытых информационных источников,
статистических данных федерального и регионального уровня [1, 2].
При расчётах выходов навоза использована укрупненная методика расчета, апробированная на ряде предприятий СЗФО (таблица 1) [3 - 7].
Таблица 1
за на предприятии
Вид животных Технология, тип хозяйства выход навоза, кг/сут Обозначение
КРС привязное содержание 97Х Х- количество фуражных коров
беспривязное содержание 109Х
Свиньи хозяйства с законченным циклом 8,4 Х Х - общее поголовье свиней на предприятии
репродукторные хозяйства 7,3 Х
откормочные хозяйства 10,25Х
птицефабрики яичного 0,13Х+0,12 Х - число кур промышленного стада (взрослая птица), х -
Птица направления х ремонтный молодняк (10-12недель)
бройлерные птицефабрики, содержание на полу 0,11Х Х - число голов бройлеров
бройлерные птицефабрики, содержание в клетках 0,09х х - число голов бройлеров
Результаты и обсуждение
В результате проведённого анализ расположения сельскохозяйственных
предприятий Ленинградской области (рисунок 1), установлено, что во всех муниципальных районах расположено 116 животноводческих и птицеводческих предприятий, в которых содержится: 160 тыс. головы крупного рогатого скота, 185
тыс. голов свиней и 29 000 тыс. голов птицы [1].
В Ленинградской области расположены 96 сельскохозяйственных предприятий, занимающихся разведением крупного рогатого скота, с которых в год образуется более 3 млн тонн навоза. С 8 свиноводческих комплексов образуется более 604 тыс. тонн навоза, а с 12 птицефабрик образуется более 1,3 млн тонн помета [2, 3].
Рис. 1. Сельскохозяйственные предприятия Ленинградской области
Во всем образуемом навозе/помете содержится общего азота - 31900 т, общего фосфора - 6800 т (на действующее вещество) [2, 3]. Используя данные питательные вещества можно внести в качестве удобрения на более 190000 га земельных угодий сельскохозяйственного назначения с соблюдением агротехнических требований.
Вместимость применяемых
навозохранилищ (площадки твердого навоза и хранилища полужидкого, жидкого навоза и навозосодержащих стоков) должна быть достаточной для переработки и временного
накопления всего производимого
навоза/помета в органическое удобрение. Сравнивался объем образуемого
навоза/помета с вместимостью
существующих навозохранилищ
/бетонированных площадок для обеспечения проведения технологических процессов переработки.
Оценивались конструкции площадок и хранилищ на соответствие к предъявляемым к ним требованиям (герметичность, наличие системы обнаружения утечки, обеспечение минимальных эмиссий и т.п.).
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
Анализ состояния навозохранилищ вместительность, 43% хранилищ не в полной
Ленинградской области показал, что в мере отвечают требованиям действующего
удовлетворительном состоянии 34%, по законодательства (рисунок 2) [6,7]. расчетам порядка 23% имеют недостаточную
Рис. 2. Состояние навозохранилищ Ленинградской области
При обследовании сельскохозяйственных предприятий Ленинградской области установлено, что влажность получаемого навоза значительно превышает влажность естественных выделений животных, увеличивая его объем до 250%, за счет поступления излишнего количества технической воды. Данное увеличение может привести к риску нехватки имеющейся вместимости навозохранилища для переработки навоза в органическое удобрение в соответствии с установленными технологическими процессами переработки, расположение навоза на открытом грунте сельскохозяйственных полей может нанести урон водным объектам и почвенному покрову. [5 - 8].
Обследования хозяйств и анализ данных геоинформационных систем показали, что более 50% всех навозохранилищ построены без защиты от возможных
несанкционированных утечек, например, твердый навоз не хранится в хранилищах с водонепроницаемым днищем и стенами,
жидкий навоз и жидкие отходы ферм не хранятся в емкостях, изготовленных из прочного материала, непроницаемого для влаги и устойчивого к повреждениям во время работы с навозом. Хранилища жидкого навоза не имеют кровли или не защищены другими средствами снижения выбросов аммиака. Данные
конструкционные особенности
соответствуют нормам экологической безопасности на сегодняшний день, однако с учетом перехода на систему НДТ,
будут
требовать
сельскохозяйственной
навозохранилища модернизации [9-12].
В направлении деятельности содержание крупного рогатого скота в удовлетворительном состоянии 29% навозохранилищ, по расчетам порядка 20% имеют недостаточную вместительность, 51% хранилищ не в полной мере отвечают требованиям действующего
законодательства (рисунок 2).
В направлении сельскохозяйственной деятельности интенсивное разведение
свиней в удовлетворительном состоянии 87% навозохранилищ, по расчетам около 13% имеют недостаточную вместительность (рисунок 2).
В направлении сельскохозяйственной деятельности интенсивное разведение сельскохозяйственной птицы в
удовлетворительном состоянии 27% пометохранилищ, по расчетам около 55% имеют недостаточную вместительность, 18% хранилищ не в полной мере отвечают требованиям действующего
законодательства (рис. 2).
В целом исходя из анализа состояния навозохранилищ животноводческих
предприятий Ленинградской области можно сделать вывод, что порядка 66% предприятиям из общего числа необходимо модернизировать навозохранилища.
Для определения необходимого объема навозохранилищ разработана модель,
реализованная в виде блок-схемы взаимосвязей производственных объектов и объемов образуемых стоков и навоза на различных этапах производства
животноводческой продукции (рисунок 3). Анализ количества образуемого
навоза/помета и стоков показал, что в Ленинградской области образуется около 5,2 млн. тонн в год.
Расчет необходимого объема навозохранилищ, проведенный по разработанной модели, на основе данных полученных расчетным путем [3, 6] и анализа данных геоинформационных систем показал, что в Ленинградской области необходимо увеличить суммарный объем навозохранилищ на 1,6 млн. кубических метров за счет модернизации существующих и строительства новых, при этом размер инвестиций составит порядка 5 600 млн рублей [14].
Рис. 3. Модель определения необходимого объема навозохранилищ
Выводы показал, что около 66% предприятиям
Анализ состояния навозохранилищ необходимо модернизировать
животноводческих и птицеводческих навозохранилища. предприятий Ленинградской области
Исходя из анализа состояния навозохранилище следует, что порядка 1,9 млн. тонн/год навоза и помета от общего образуемого объема накапливается и перерабатывается с неполным выполнением нормативно-технических требований. Из этого следует, что возможны повышенные потери питательных веществ и попадание их на открытые грунты и водные объекты, при этом снижается не только эффективность использования органических удобрений, но повышается риск нарушения экологической устойчивости сельских территорий.
Разработанная модель определения необходимого объема навозохранилищ
позволила рассчитать минимальный объем дополнительных навозохранилищ для Ленинградской области с учётом экологических и технических норма проектирования. В перспективе суммарный объем навозохранилищ Ленинградской области необходимо увеличить на 1,6 млн. кубических метров за счет модернизации существующих и строительства новых, при этом размер инвестиций составит порядка 5 600 млн рублей без учета стоимости инвестиций на строительство подъездных дорог и на проектирование с требуемыми согласованиями.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Оценка работы агропромышленного комплекса Ленинградской области в 2016 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа: old.agroprom.lenobl.ru/Files/file/6_17_04_2017 _leningradskaya_oblast_doklad_chekmareva_p
_a_(pravlennui)_(1).pdf (Дата обращения
11.09.2019 г.)
2. ArcMap - приложена ArcGIS Desktop - для создания карт, выполнения пространственного анализа, управления географической информацией и публикации результатов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://desktop.arcgis.com/ru/arcmap (дата обращения: 11.09.2019).
3. Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Методика укрупненной оценки суточного и годового выхода навоза/помета // Молочнохозяйственный вестник. 2014. № 1(13). С. 78-85.
4. Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В., Балансовый метод определения количественных и качественных характеристик экскрементов крупного рогатого скота // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 4(97). С.250-261
5. Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Метод баланса для определения ресурсных потоков на животноводческом комплексе // Известия международной академии аграрного образования. 2018. № 41-2. С. 6-20
6. РД-АПК 1.10.15.02-17 «Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помёта» . URL: http://docs.cntd.ru/document/495876346 (Дата обращения: 20.02.2018).
7. РД-АПК 3.10.15.01-17 «Методические рекомендации по проектированию систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения и утилизации навоза и помета».
8. Оболдина Г.А., Сечкова Н. А., Попов А. Н., Поздина Е. А.. Методы оценки комплексного воздействия технологий при водопользовании // Водное хозяйство России. 2014. № 2.С. 33-49.
9. Кондратьев С.А., Брюханов А.Ю., Терехов А.В. Структура поверхности водосбора как определяющий фактор биогенной нагрузки на водоём (по данным
математического моделирования) // Вопросы географии. 2018. №145. С. 89-108.
10. Кесорецких И. И., Зотов С. И. Методика оценки уязвимости природных комплексов к антропогенным воздействиям. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2012. №1. С. 51-57.
11. Васильев Э.В. Результаты исследования поверхностного способа внесения жидкого органического удобрения в Северо-Западном регионе России // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2012. № 4 (8). С. 56-61.
12. Васильев Э.В. Анализ способов и технических средств внесения жидкого органического удобрения // Машинно-технологическое обеспечение животноводства - проблемы эффективности качества: сб. тр. ГНУ ВНИИМЖ. Подольск: ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, 2010. Т. 21. С. 216-221.
13. Брюханов А.Ю. Методы проектирования и критерии оценки технологий утилизации навоза, помета, обеспечивающие экологическую безопасность: дис... докт. техн. наук. СПбГАУ, СПб., 2017. 440 с.
REFERENCES
1. Otsenka raboty agropromyshlennogo kompleksa Leningradskoi oblasti v 2016 g. [Assessment of the work of the agro-industrial complex of Leningrad Region in 2016]. Available at: old.agroprom.lenobl.ru/Files/file/6_17_04_2017 _leningradskaya_oblast_doklad_chekmareva_p
_a_(pravlennui)_(1).pdf (accessed 11.09.2019)
(In Russian)
2. ArcMap - prilozhenie ArcGIS Desktop -dlya sozdaniya kart, vypolneniya prostranstvennogo analiza, upravleniya geograficheskoi informatsiei i publikatsii rezul'tatov [ArcMap - an application of ArcGIS Desktop — for creating maps, performing spatial analysis, managing geographic information, and publishing results]. Available at: http://desktop.arcgis.com/ru/arcmap (accessed 11.09.2019). (In Russian)
3. Briukhanov A.Yu., Shalavina E.V., Vasilev E.V. Metodika ukrupnennoj ocenki sutochnogo i godovogo vyhoda navoza/pometa [Methods of integrated estimation of daily and annual yield of animal/poultry manure]. Molochnohozyajstvennyj vestnik. 2014; N 1(13): 78-85. (In Russian)
4. ryukhanov A.Yu., Shalavina E.V., Vasilev E.V., Balansovyi metod opredeleniya kolichestvennykh i kachestvennykh kharakteristik ekskrementov krupnogo rogatogo skota [Balance method to determine the quantitative and qualitative characteristics of cattle excrements]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 4(97). 250-261 (In Russian)
5. Bryukhanov A.Yu., Shalavina E.V., Vasil'ev E.V., Metod balansa dlya opredeleniya resursnykh potokov na zhivotnovodcheskom komplekse [Balance method fro determining resource flows to the livestock sector]. Izvestiya mezhdunarodnoi akademii agrarnogo obrazovaniya. 2018. No. 41-2. 6-20 (In Russian)
6. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu sistem udaleniya i podgotovki k ispol'zovaniyu navoza i pomyota RD-APK 1.10.15.02-17 [Management Directive for Agro-Industrial Complex1.10.15.02-17. Recommended Practice for Engineering Designing of Systems for Animal and Poultry Manure Removal and Pre-
application Treatment]. Available at: http://docs.cntd.ru/document/495876346 (accessed 20.02.2018).
7. Metodicheskie rekomendacii po proektirovaniyu sistem udaleniya, obrabotki, obezzarazhivaniya, hraneniya i utilizacii navoza i pometa RD-APK 3.10.15.01-17 [Management Directive for Agro-Industrial Complex 3.10.15.01-17. Recommended Practice for Designing of Systems for Animal and Poultry Manure Removal, Treatment, Disinfection, Storage and Utilisation]. Available at: http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293744/429374 4156.htm (accessed 20.02.2018.)
8. Oboldina G.A., Sechkova N. A., Popov A. N., Pozdina E. A.. Metody otsenki kompleksnogo vozdeistviya tekhnologii pri vodopol'zovanii [Methods for evaluating the complex impact of technologies in water resources management]. Vodnoe khozyaistvo Rossii. 2014. No. 2. 33-49. (In Russian)
9. Kondratev S.A., Briukhanov A.Yu., Terekhov A.V. Struktura poverkhnosti vodosbora kak opredelyayushchii faktor biogennoi nagruzki na vodoem (po dannym matematicheskogo modelirovaniya) [Structure of the catchment area surface as a determining factor in the biogenic load on the reservoir (according to mathematical modeling)]. Voprosy geografii. 2018, N 145: 89-108. (In Russian)
10. Kesoretskikh I. I., Zotov S. I. Metodika otsenki uyazvimosti prirodnykh kompleksov k antropogennym vozdeistviyam [Methodology for assessing the vulnerability of natural complexes to anthropogenic impacts]. Vestnik Baltiiskogo federal'nogo universiteta im. I.
Kanta. Seriya: Estestvennye i meditsinskie nauki [Kant Baltik Federal University]. 2012. No.1. 51-57. (In Russian).
11. Vasilev E.V. Rezul'taty issledovaniya poverhnostnogo sposoba vneseniya zhidkogo organicheskogo udobreniya v Severo-Zapadnom regione Rossii [Investigation results of the surface application method of liquid organic fertiliser in the Northwestern region of Russia]. Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. 2012; 4 (8): 56-61. (In Russian)
12. Vasilev E.V. Analiz sposobov i tekhnicheskikh sredstv vneseniya zhidkogo organicheskogo udobreniya [Survey of methods, machines and equipment for liquid organic fertilizer application]. Mashinno-tekhnologicheskoe obespechenie zhivotnovodstva - problemy effektivnosti kachestva: sb. tr. GNU VNIIMZh. [Machine and technological support of livestock production -problems of quality efficiency: Coll. Sc.Papers of GNU VNIIMZH]. Podol'sk: GNU VNIIMZh Rossel'khozakademii, 2010. Vol. 21: 216-221. (In Russian)
13. Briukhanov A.Yu. Metody proektirovaniya i kriterii otsenki tekhnologii utilizatsii navoza, pometa, obespechivayushchie ekologicheskuyu bezopasnost': dis... dokt. tekhn. nauk [Designing methods and assessment criteria of technologies for utilisation of farm animal/poultry manure ensuring the environmental safety. DSc (Engineering) Diss.]. Saint Petersburg: SPbGAU. 2017. 440. (In Russian)
УДК 628.473.45:631.95 Б01 10.24411/0131-5226-2019-10202
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА СУБСТРАТА НА ОСНОВЕ ТВЕРДОЙ ФРАКЦИИ СВИНОГО НАВОЗА ДЛЯ ТВЕРДОФАЗНОЙ АЭРОБНОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ
Р.А. Уваров1, канд. техн. наук;
Е.В. Шалавина1, канд. техн. наук; 187
