Метод решения экологических проблем при обращении с навозом и помётом Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 631.95:502.55

Метод решения экологических проблем при обращении с навозом и помётом

Брюханов Александр Юрьевич, доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

e-mail: sznii@yandex.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -ИАЭП"

Васильев Эдуард Вадимович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

e-mail: sznii6@yandex.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -ИАЭП"

Шалавина Екатерина Викторовна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

e-mail: sznii6@yandex.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -ИАЭП"

Уваров Роман Алексеевич, аспирант, научный сотрудник e-mail: rauvarov@yandex.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -ИАЭП"

Субботин Игорь Александрович, научный сотрудник e-mail: itmo1652@mail.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -ИАЭП"

Аннотация. Показана необходимость рассмотрения модернизации сельскохозяйственного производства с позиции устойчивого развития, учитывающего негативное воздействие на окружающую среду интенсивных технологий в животноводстве. Предложены научные подходы, позволяющие решить экологические проблемы, связанные с интенсификацией животноводства. С использованием метода баланса питательных веществ и комплексной технико-экономической оценки обоснованы наукоемкие технологии переработки органических отходов животно-

водства. При оценке технологий были приняты критерии наилучших доступных технологий (НДТ) и показатели удельных капитальных и эксплуатационных затрат на сохранение и доведение до растений питательных веществ.

Ключевые слова: интенсификация сельского хозяйства, экология, техногенное воздействие, органические удобрения, азотный баланс, потери питательных веществ.

Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы предусматривает увеличение поголовья животных и птицы. Рост поголовья будет происходить в условиях реконструкции существующих и строительства новых комплексов с использованием высокоинтенсивных технологий и концентрации поголовья в локальных точках. Данный путь развития позволяет повысить конкурентоспособность и эффективность сельскохозяйственного производства за счет рационального размещения производственных сил и выбора высокопроизводительных, энергосберегающих технологических решений. Однако, как показал опыт интенсивного развития сельского хозяйства, концентрация большого поголовья на локальных площадках создает существенные проблемы по обеспечению экологической безопасности предприятий. Прежде всего, эти проблемы связаны с утилизацией больших объемов навоза и помета (до 100 тыс. тонн в год на одном предприятии) [1].

Стратегия снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду от сельскохозяйственных отходов заключается в своевременной их переработке с минимальными потерями питательных веществ в получаемом органическом удобрении [2, 3]. Однако, недостаточное развитие межхозяйственных связей между предприятиями животноводства и растениеводства ведёт к накоплению отходов в виде не-переработанного навоза/помета, существенно усиливая риск загрязнения окружающей среды [4]. Таким образом, экологическая безопасность утилизации навоза/ помета становится наиболее актуальной проблемой СЗФО.

Учитывая складывающуюся ситуацию в сфере обращения с отходами животноводства в агропромышленном комплексе СЗФО России, был проведен анализ образования отходов в разных областях региона на основе методов расчета выхода навоза/помета: по официальной статистической информации имеющегося поголовья, результатам анкетирования и натурного обследования хозяйств с использованием методов и принципов инженерной экологии, нормативных документов и стандартов.

Одна из самых высоких концентраций поголовья и, соответственно, количество образующегося навоза/помета в СЗФО России приходится на Ленинградскую область, для которой был выполнен более подробный анализ выхода навоза/помета в разрезе районов с учетом используемых технологий содержания животных и птицы.

Для проведения анализа и выработки предложений на основе метода баланса питательных веществ был разработан программный комплекс, позволяющий выполнять эколого-экономическую оценку технологий переработки и использования навоза/помета [5]. По результатам исследований был обоснован перечень технологий, рекомендуемых к внедрению в СЗФО [6-8]. Экспериментальная проверка отдельных элементов технологий проводилась в лабораторных и производственных условиях Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) и сельхозпредприятий Ленинградской области. За основу при оценке технологий был принят метод определения и оценки наилучших доступных технологий (НДТ).

Проведенный анализ показал, что общий годовой объем получаемого навоза и помета в СЗФО составляет около 14,5 млн. тонн, из них в Ленинградской области - около 5 млн. тонн, причем только 25 % представляет собой твердый навоз (влажностью менее 85%), в то время как доля полужидкого (влажностью 85...92

%) и жидкого (влажностью более 92 %) составляет 51 % и 24 % соответственно.

Расчет баланса питательных веществ по группе NPK, содержащихся в навозе/ помете, и их выноса с планируемым урожаем по Ленинградской области показывает, что при реализации Программы развития сельского хозяйства до 2020 года все питательные элементы из органических удобрений будут востребованы возделываемыми культурами и смогут заместить большую часть минеральных удобрений. Результаты укрупненного расчета баланса питательных веществ на примере азота для районов Ленинградской области показаны на рисунке 1. Только в двух районах области (Выборгском и Кировском) зафиксирована неблагоприятная ситуация с использованием питательных элементов. Это, прежде всего, обусловлено наличием в этих районах крупных птицефабрик и слабо развитым растениеводством.

Рисунок 1. Резерв площадей для внесения органических удобрений в районах Ленинградской области

При расчете азотного баланса на уровне сельскохозяйственного предприятия (farm-gate balance) определяется взаимосвязь потоков азота на входе (в составе кормов и удобрений) и на выходе (в составе реализуемой продукции). Взаимосвязь потоков азота внутри предприятия не рассматривается.

Как видно из схемы одним из важных аспектов для расчета азотного бюджета и баланса является поступление питательных веществ с органическими удобрениями, которое зависит от технологий переработки навоза/помета и связанных с ними потерь питательных веществ.

Показатели Nбаланс, Рбаланс разница «вход - выход» предназначены для обоснования решений по проблеме экспорта-импорта навоза в пределах рассматриваемого региона, возможности использования сельскохозяйственных площадей для импортирования дополнительного навоза.

Коэффициенты эффективности использования питательных веществ Nэф, Рэф используются для разработки мер по снижению негативного влияния сельхозпредприятия на окружающую среду и оценки эффективности мер по снижению потерь действующих предприятий.

Расчетные формулы для определения Nбаланс - баланс азота, кг/га и Nэф -коэффициент эффективности использования азота для сельхозпредприятия (формулы 1 и 2 соответственно):

Яатзкс I удобрений ^звгрзшв ^ этиосферы ежияя ^ ^^"»п^тштит урожаи яыяоз. кяои( О

где Nудобрений - количество N в удобрении, ввозимого в хозяйство, кг;

N кормов - количество N в кормах для животных, ввозимых в хозяйство, кг;

БАФ - количество биологически фиксированного N бобовыми культурами, кг;

^тмосф - количество N из атмосферных осадков, кг;

^емян - количество N ввозимого в составе семян и растений, кг;

^рожай - количество N в убранном урожае, вывозимого из хозяйства, кг

Nжив продуктов - количество N в животноводческих продуктах (мясо, молоко, яйцо), вывозимых из хозяйства, кг;

Nживотных - количество N в животных, вывозимых из хозяйства, кг;

Nвывоз навоза - количество N в навозе, вывозимого из хозяйства, кг/га.

Фосфорный баланс рассчитывается аналогично, исключается вход «азотфик-сация», Nбаланс и Nэф зависят от типа фермы, вида культур и животных, местных поступлений азота, внешних входов (с удобрениями и кормами животных), эксплуатации и климата.

Представленная на рисунке 1 карта отражает общую ситуацию по районам Ленинградской области, но не показывает положение на конкретных сельхозпредприятиях. Поэтому для экологической оценки и правильных выводов важен учет бюджета/баланса питательных веществ, особенно азота, на уровне конкретного хозяйства.

Общий подход к расчету азотного бюджета на уровне сельхозпредприятия показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема расчета азотного бюджета на уровне сельхозпредприятия

Проведение расчета баланса питательных веществ на уровне с.-х предприятия проводится в соответствии с существующей бухгалтерской документации предприятия, в частности, форм №7-АПК «Отчет о реализации сельскохозяйственной продукции»; №9-АПК «Отчет о производстве и себестоимости продукции растениеводства»; № 13-АПК «Производство и себестоимость продукции животноводства»; № 15-АПК «Наличие животных»; № 16-АПК «Баланс продукции». При обследовании необходимо получить общую информацию о хозяйстве для последующего анализа результатов расчета и разработки мероприятий по снижению существующих экологических рисков [9].

Расчет баланса проводится по формулам (1) и (2). Значения коэффициентов содержания азота и фосфора в компонентах, поступающих и уходящих на предприятие, принимаются в соответствии с существующей справочной литературой. При необходимости используются данные лабораторных замеров.

Апробация методики расчета проведена для двух пилотных хозяйств, ОАО «Партизан» и СПК «Оредежский» (таблица 1).

Таблица 1. Результаты расчета баланса питательных веществ пилотных хозяйств

Показатель ОАО «Партизан» СПК «Оредежский»

2011 2012 2011 2012

Азот:

Ыэф (Ывых/Ывход) 0,27 0,34 0,21 0,245

Ыизб (Ывход-Ывыход)/га, кг/га 59,5 41,92 48,3 57,6

Фосфор:

Рэф (Рвых/Рвход) 0,2 0,26 0,2 0,25

Ризб (Рвход-Рвыход)/га, кг/га 20,10 16 12,24 11,14

В рамках ряда научных международных проектов (BaltHazar, BASE, ERAB-SI и

др.) было определено, что в Ленинградской области ежегодно с навозом и пометом образуется около 28280 тонн азота и 5220 тонн фосфора, при этом потери азота составляют до 75%, а фосфора - до 29% (рисунки 3, 4).

Рисунок 3. Содержание азота и фосфора в навозе и помете, производимых на сельхозпредприятиях

Ленинградской области

Рисунок 4. Степень использования азота и фосфора из навоза/помета в Ленинградской области

На рисунке 4 хорошо заметно, что основное влияние на потери азота оказывает несовершенство используемых технологий, а на потери фосфора - несовершенство действующего экологического законодательства и отсутствие экономического стимулирования использования высококачественных органических удобрений.

Для определения потерь биогенов на стадиях производственного цикла биоконверсии отходов животноводства в ИАЭП разработана математическая модель, целевой функцией которой является суммой потерь на всех технологических операциях:

Г = У г

1 Жш 1 N

(3)

где YNi - потери азота на Ьой технологической операции, т; кор - количество технологических операций в цикле биоконверсии, шт. В случае последовательности технологических операций цикла биоконверсии потери азота определяются следующим образом:

кор

1=1

(1 -кп>\ • к&21 • ШЪ1 )•(!-кМ2 • к^22 • кГу32)•...•

•(1 - • кГу21 • ктг )•(! - Шкор • кГу2 кор • кМ^

)• 100

^ Ш1П

(4)

где ktvl, ktv2, ktv3 - определяемые технологическим воздействием коэффициенты сохранности биогенов, выражающие зависимость от технологической операции, оборудования и режима работы.

В передовых странах мира в результате многолетнего усиленного внимания к вопросам продовольственной и экологической безопасности, сложилась высокоэффективная система рекомендуемых к применению наилучших доступных технологий (Best Available Techniques - ВАТ) на основе экономически обоснованных затрат, рационального природопользования, научно-обоснованного технологического регламента работ, включая очистку сточных вод и выбросов в атмосферу, и использования отходов. Рекомендательные справочники ВАТ, именуемые BREF (Best Available Techniques REFerence Document) планируется использовать в качестве основы при создании аналогичных российских справочников наилучших доступных технологий (НДТ).

Для комплексной оценки технологий переработки и использования навоза и помета на основе критериев НДТ были предложены показатели удельных капитальных Kspv и эксплуатационных Espv затрат на сохранение и доведение до растений питательных веществ, которые рассчитываются следующим образом:

kop

I^i + * i + Я г )

к —

spv

kop

-I

г—1

у

M,

Л

1 -

Л MN,

kop

IE

¿—i sPv gi

■ M

Ni-

(5)

E =

^ spv ~

kop

MNi -I

i—1

f

1 -

M

Ni+

M

■ M

Ni _

Ni J

(6)

где Kspv - капитальные затраты на сохранение питательных веществ, тыс.

руб;

Zsi - затраты на сооружения, необходимые для Ьой технологической операции, тыс. руб;

Zoi - затраты на стационарное оборудование, необходимое для Ьой технологической операции, тыс. руб;

Zdi - затраты на технические средства, необходимые для Ьой технологической операции, тыс. руб;

NN1 - начальная масса азота общего перед полным циклом биоконверсии (на начало первой технологической операции), т;

N^+1 - конечная масса азота общего после окончания полного цикла биоконверсии (после окончания последней технологической операции), т;

Espv - эксплуатационные затраты на сохранение питательных веществ, тыс.

руб;

Espv gi - эксплуатационные затраты для Ьой технологической операции, тыс.

руб.

С учетом вышеописанной модели и критериев в ИАЭП была разработана информационная система для выбора и экономической оценки технологических решений утилизации навоза/помета. Данная информационная система является системой поддержки принятия решений и создана на основе знаний экспертов, формализо-

ванных в виде модели данных и алгоритмов процесса выбора технологий. Система способна по введённым параметрам хозяйства, таким как: вид животных, размер поголовья, наличие и объём площадей для внесения органических удобрений, предложить технологии, которые подходят для рассматриваемого случая, а также произвести расчёт экономических показателей по каждой из технологий для окончательного выбора. Таким образом, в системе был сформирован реестр технологий и технических средств по утилизации навоза и помета, который содержит не только традиционные, но и перспективные технологии утилизации навоза и помёта, такие как получение биогаза и сжигание. Данная система была размещена в Интернете по адресу: http://eco.sznii.ru/.

Обобщая результаты исследований, можно выделить ряд технологий переработки и использования навоза и помета, рекомендованных к внедрению в СЗФО (таблица 2).

Таблица 2. Рекомендуемые технологии переработки и использования навоза/помета с показателями потерь

биогенов

Наименование технологии переработки Потери питательных веществ, %

Nобщ, Робщ,

Биоферментация в установках камерного типа 12,9 0,6

Биоферментация в установках барабанного типа 6,1 0,7

Пассивное компостирование в полевых условиях 25 7

Глубокая переработка жидкого свиного навоза (биологическая очистка) 19,6 4,6

Следует отметить, что наибольший уровень сохранности биогенов был достигнут при использовании биореакторов барабанного типа, разработанных и изготовленных в ИАЭП [10, 11]. С учетом того, что на сегодняшний день большинство свиноводческих предприятий не имеют достаточного количества земельных угодий для использования органических удобрений на собственных землях, для переработки жидкого свиного наоза наиболее предпочтима технология глубокой переработки на основе биологической очистки [12].

Биоферментация твердого навоза (твердой фракции) в установке барабанного типа осуществляется в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Их активизация обеспечивается за счет оптимизации влажности исходного материала (40-60%) и технико-технологических параметров и режимов работы установки. В результате биотермической обработки подстилочного помета был получен компост с высоким содержание питательных элементов (2,9% азота, 1,8% фосфора, 1,1% калия по сухому веществу), имеющий темный цвет, рыхлую структуру, слабый аммиачный запах [13].

Глубокая переработка жидкого навоза (жидкой фракции) позволяет получить твердое органическое удобрение (40% от массы исходного навоза) и очищенную жидкость (60% от массы исходного навоза) с содержанием Nобщ - 1000 мг/кг и Робщ - 13 мг/кг. Глубокая переработка позволяет освободиться от болезнетворной микрофлоры и снизить многократно концентрацию органических веществ в жид-

кой фракции, что значительно сокращает площади сельскохозяйственных угодий, необходимые для внесения удобрений, и транспортные издержки на доставку удобрений к местам внесения [7].

Проведенные исследования показали, что в условиях Северо-Западного федерального округа для устойчивого развития интенсивного сельскохозяйственного производства и уменьшения его негативного воздействия на окружающую среду необходимо повышение активности межхозяйственных связей предприятий растениеводства и животноводства на основе метода баланса питательных веществ и критериев НДТ. При этом главную роль в данной взаимосвязи играет звено переработки навоза и помета и использования органических удобрений. Для частичного решения этой глобальной задачи:

- предложена модель оценки потерь питательных веществ в процессе переработки навоза/помета в органическое удобрение, позволяющая учесть особенности соответствующих базовых технологий;

- на основе критериев НДТ предложены такие показатели оценки технологий переработки и использования навоза/помета, как удельные капитальные и эксплуатационные затраты на сохранение и доведение до растений питательных веществ;

- на основе разработанной модели и критериев создана информационная система для выбора и экономической оценки технологических решений утилизации навоза/помета;

- обоснованы рекомендуемые технологии переработки навоза/помета для СЗФО с минимальными потерями питательных веществ при экономической целесообразности их внедрения;

- выделены наиболее перспективные наукоемкие технологии переработки навоза и помета.

В качестве инструмента для оценки потерь питательных веществ и, следовательно, загрязнения окружающей среды использован баланс питательных веществ.

Показатели «избыток азота» Nизб, «избыток фосфора» Ризб, как показатели экологической нагрузки, предназначены для обоснования решений по экспорту-импорту навоза в пределах рассматриваемого региона, возможности использования сельскохозяйственных площадей для импортирования дополнительного навоза.

Коэффициент эффективности использования питательных веществ Nэф (Рэф), как обобщенный экологический показатель, является основанием для разработки мер по снижению негативного влияния сельхозпредприятия на окружающую среду и оценки их эффективности на действующих предприятиях.

Список литературных источников:

1. Рекомендации по обоснованию экологически безопасного размещения и функционирования животноводческих и птицеводческих предприятий [Текст] / А.Ю. Брюханов, Д.А. Максимов, Э.В. Васильев, Е.В. Шалавина, И.А. Субботин, А.С. Оглуздин А.С., Х. Хухта, Р.А. Уваров. - Санкт-Петербург, 2015. - 50 с.

2. Rabinovich G.Yu. Selection of an Effective Stabilizer for the New Liquid-Phase Biological Product [Текст] / G.Yu. Rabinovich, N.V. Fomicheva, N.G. Kovalev // Journal of Agricultural Science. - 2015. - Vol.7. - №1. - P. 72-77.

3. Морозов, Н.М. Модернизация животноводства и инновационная техника -важные факторы повышения эффективности производства продукции животноводства [Текст] / Н.М. Морозов, Т.Ю. Морозова // Техника и оборудование для села. - 2012. - № 2. - С. 2-6.

4. Subbotin I.A. Losses of nutrients at intensive processing of poultry manure [Текст] / I.A. Subbotin, A.Yu. Briukhanov, R.A. Uvarov // Международный научно-исследовательский журнал. - 2016. - № 1-3 (43). - С. 41-42.

5. Логико-лингвистическое моделирование для решения агроэкологических проблем [Текст] / А.Ю. Брюханов, А.В. Трифанов, А.В. Спесивцев, И.А. Субботин // Сборник докладов XIX Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям (SCM-2016). - СПб: ЛЭТИ, 2016. - С. 236-239.

6. Уваров, Р.А. Перспективные технологии биоферментации навоза/помета для Северо-Запада России [Текст] / Р.А. Уваров, А.Ю. Брюханов // Научное обозрение. - 2015. - № 16. - С. 26-31.

7. Шалавина, Е.В. Выбор наилучшей доступной технологии переработки жидкой фракции свиного навоза [Текст] / Е.В. Шалавина // Инновации в сельском хозяйстве. - 2014. - № 3 (8). - С. 179-183.

8. Васильев, Э.В. Результаты экспериментальных исследований процесса пассивного компостирования [Текст] / Э.В. Васильев // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2015. - № 86. - С. 112-118.

9. Загрязнение окружающей среды химически активным азотом из сельскохозяйственных источников: проблема и пути решения [Текст] / Л.И. Моклячук, С.М. Лукин, Н.П. Козлова, М.М. Матркоплишвили // Агроеколопчний журнал. - 2014. -№ 1. - С. 13-20.

10. Патент РФ №146604. МПК C05F3/06. Биореактор для конверсии органических отходов непрерывного действия [Текст] / Брюханов А.Ю., Васильев Э.В., Максимов Н.В., Уваров Р.А.; заявитель и патентообладатель СЗНИИМЭСХ (RU). -2014122545/13; заявл. 03.06.2014; опубл. 20.10.2014, Бюл. №29.

11. Патент РФ №155841. МПК C05F3/06. Биореактор для конверсии органических отходов в компост [Текст] / Брюханов А.Ю., Максимов Н.В., Уваров Р.А.; заявитель и патентообладатель ИАЭП (RU). - 2015124250/13; заявл. 22.06.2015; опубл. 20.10.2015, Бюл. №29.

12. Патент РФ №139469. МПК C02F3/00, C02F1/74. Устройство биологической очистки жидкой фракции свиного навоза и навозосодержащих стоков [Текст] / Шалавина Е.В., Брюханов А.Ю., Васильев Э.В., Субботин И.А.; заявитель и патентообладатель СЗНИИМЭСХ (RU). - 2013149742/05; заявл. 06.11.2013; опубл. 20.04.2014, Бюл. №11.

13. Uvarov R. Study results of mass and nutrient loss in technologies of different composting rate: case of bedding poultry manure [Текст] / R. Uvarov, A. Briukhanov, E. Shalavina // Engineering for rural development. - 2015. - Vol.15. - P. 851-857.

Referents:

1. Bryukhanov A.Yu., et.al. Rekomendacii po obosnovaniju jekologicheski bezopasnogo razmeshhenija i funkcionirovanija zhivotnovodcheskih i pticevodcheskih predprijatij [Recommendations on substantiation of environmentally sound location and operation of livestock and poultry farms]. St. Petersburg, IEEP Publ., 2015, 50 p.

2. Rabinovich G.Yu., Fomicheva N.V., Kovalev N.G. Selection of an effective stabilizer for the new liquid-phase biological product. Journal of Agricultural Science. 2015, vol.7, №1, pp. 72-77.

3. Morozov N.M., Morozova T.Yu. Modernization of animal husbandly and innovative machinery are important factors in increasing production efficiency of animal produce. Tehnika i oborudovanije [Machinery and equipment for rural area], 2012, № 2, pp. 2-6. (in Russian).

4. Subbotin I.A., Bryukhanov A.Yu., Uvarov R.A. Losses of nutrients at intensive processing of poultry manure. International Research Journal. 2016, № 1-3 (43), pp. 41-42. (in Russian).

5. Bryukhanov A.Yu., Trifanov A.V., Spesivtsev A.V., Subbotin I.A. Logical-linguistic modeling in addressing agro-environmental challenges. Trudy 19 Mezhdunarodnoj konferencii "Mjagkie izmereniya i vychiskwniya MIV-2016" [Proc. of the 19th International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM-2016)]. S-Ptb, 2016, pp. 164166. (in Russian).

6. Uvarov R.A., Briukhanov A.Yu. Advanced technologies of biofermentation manure/litter for North-West Russia. Nauchnoje obozrenije [Science Review], 2015, №16, pp. 26-31. (in Russian).

7. Shalavina E.V. Selection of the best available technology for processing the liquid fraction of pig manure. Innovacii v sel'skom khoz'yaistve [Innovations in agriculture], 2014, № 3 (8), pp. 179-183. (in Russian).

8. Vasilev E.V. Results of experimental study of passive composting. [Technologies, machines and equipment for farm crop and livestock production], 2015, №86, pp. 112118. (in Russian).

9. Mokljachuk L.I., Lukin S.M., Kozlova N.P., Matrkoplishvili M.M. Pollution of the environment with chemically active nitrogen from agricultural sources: the problem and solutions. Agroekologicheskii zhurnal [Agroecological journal], 2014, № 1, pp. 13-20. (in Russian).

10. Bryukhanov A.Yu., Vasilev E.V., Maksimov N.V., Uvarov R.A. Bioreaktor dlja konversii organicheskih othodov nepreryvnogo dejstvija [Continuous-action bioreactor for conversion of organic waste materials]. Patent RF, no. 146604, 2014.

11. Bryukhanov A.Yu., Maksimov N.V., Uvarov R.A. Bioreaktor dlja konversii organicheskih othodov v compost [Bioreactor for conversion of organic waste into compost]. Patent RF, no. 155841, 2015.

12. Shalavina E.V., Bryukhanov A.Yu., Vasilev E.V., Subbotin I.A. Ustrojstvo biologicheskoj ochistki zhidkoj frakcii svinogo navoza i navozosoderzhashhih stokov [The device for biological purification of liquid fraction of pig manure and manure-containing effluents]. Patent RF, no. 139469, 2014.

13. Uvarov R., Bryukhanov A., Shalavina E. Study results of mass and nutrient loss in technologies of different composting rate: case of bedding poultry manure. Engineering for rural development. 2015, vol.15, pp. 851-857.

Method of environmental problem solution in manure management

Bryukhanov Aleksandr Yur'evich, Doctor of Sciences (Engineering), Associated professor, Leading researcher e-mail: sznii@yandex.ru

Federal State Budgetary Scientific Institution the Institute for Agro-engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IAEP", Saint Petersburg, Russian Federation

Vasilev Eduard Vadimovich, Candidate of Sciences (Engineering), Senior researcher e-mail: sznii6@yandex.ru

Federal State Budgetary Scientific Institution the Institute for Agro-engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IAEP", Saint Petersburg, Russian Federation

Shalavina Ekaterina Viktorovna, Candidate of Sciences (Engineering), Senior researcher

e-mail: sznii6@yandex.ru

Federal State Budgetary Scientific Institution the Institute for Agro-engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IAEP", Saint Petersburg, Russian Federation

Uvarov Roman Alekseevich, Postgraduate student, Researcher e-mail: rauvarov@yandex.ru

Federal State Budgetary Scientific Institution the Institute for Agro-engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IAEP", Saint Petersburg, Russian Federation

Subbotin Igor Aleksandrovich, Researcher e-mail: itmo1652@mail.ru

Federal State Budgetary Scientific Institution the Institute for Agro-engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IAEP", Saint Petersburg, Russian Federation

Abstract. The necessity to consider the modernization of agricultural production with a sustainable development perspective, taking into account the negative effect on the environment of intensive technologies in animal husbandry is shown. The scientific approaches to solve the environmental problems associated with intensification of animal husbandry are proposed. Using the method of nutrient balance and complex techno-economic assessments substantiates high technologies of organic livestock waste processing. While evaluating technologies criteria of Best Available Technologies (BAT) and indicators of specific capital and operating costs for maintaining and making available to the plants nutrients were adopted.

Keywords: intensification of agriculture, ecology, man-made load, organic fertilizers, nitrogen balance, nutrients losses.