CC BY
23
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.
ИАЭП. 2017. Вып. 93.
РАЗДЕЛ ШТЕХНОЛОГНИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА
УДК 631.147: 502.55
МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ
СПРАВОЧНИКОВ ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНО ЛОЕИЯМ ДЛЯ
ИНТЕНСИВНОЕ О РАЗВЕДЕНИЯ СВИНЕЙ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ.
А.Ю. БРЮХАНОВ, д-р техн. наук; Э.В. ВАСИЛЬЕВ, канд.техн.наук;
Е.В. ШАЛАВИНА, канд.техн.наук
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
Интенсификация отраслей животноводства и птицеводства приводит к увеличению антропогенной нагрузки на окружающую среду. Одним из путей решения данной проблемы является внедрение системы наилучших доступных технологий (НДТ). Основой системы НДТ являются информационно-технические справочники наилучших доступных технологий для отрасли интенсивного разведения свиней и сельскохозяйственной птицы. Структура информационнотехнического справочника утверждена РОСТ Р 56828.14-2016, который, однако, не дает научно-методической базы по наполнению разделов справочника. Ключевым моментом здесь является методика работы с данными и систематизация потоков информации. В результате анализа существующих методов сбора исходных данных выбран комбинированный метод, состоящий из опроса (заочное анкетирование и очный опрос с выездом на предприятие) и обработки существующей литературы. Разработанная методика составления справочников предусматривает следующие этапы: анализ, структурирование и обработку информации о предприятиях по мощности и направленности производства; учет зональной возможности применения отдельных технологических процессов и технических средств, что является обязательным условием внедрения технологии в целом; обоснование загрязняющих (маркерных) веществ; определение текущих уровней эмиссий от технологических процессов, а также объема и характеристик образующихся на предприятии отходов; использование научно-обоснованного метода идентификации наилучших доступных технологий. Для каждого технологического процесса из аргументированного перечня показателей выбираются те экономические, экологические и технико-технологические показатели, которые характеризуют именно данный процесс. Такой подход позволяет оценить каждый технологический процесс в отдельности и технологию в целом.
Ключевые слова: экологическая безопасность, птицеводство, свиноводство, наилучшие доступные технологии.
METHODOLOGY FOR COMPILING INFORMATION AND TECHNICAL REFERENCE BOOKS ON BEST AVAILABLE TECHNOLOGIES FOR INTENSIVE REARING OF PIGS AND POULTRY
A.Yu. BRIUKHANOV, DSc (Engineering); E.V. VASILEV, Cand. Sc. (Engineering);
E.V. SHALAVINA, Cand. Sc. (Engineering)
Federal State Budget Scientific Institution “Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production” (IEEP), Saint Petersburg,Russia
102
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_______________________________________
Intensification of livestock and poultry industries leads to an increase in the anthropogenic loading on environment.One way to address this issue is to introduce the system of best available technologies (BAT).The basis of this system are information and technical reference books related to BAT for the sector of intensive rearing of pigs and poultry.The State Standard GOST R 56828.14-2016 specifies the structure of such reference books, but it does not give the scientific and methodological base to define the scope of separate sections. The key point in this respect is how to work with the data and to arrange the information flows. After the study of current practices of initial data acquisition, the combined method was accepted, which includes the inquiry (correspondence survey (questionnaires) and face-to-face survey on the farm) and review of available literature. The developed procedure of compiling the Russian BAT reference books has the following stages - to analyze, structure and process the data in terms of types of agricultural enterprises by production capacity and orientation; to take into account the feasibility to introduce separate technological processes, machines and equipment in particular regions that is an indispensable condition of the technology as a whole; to substantiate the pollutants (markers); to define the current emission levels from technological processes as well as the volume and characteristics of generated waste; to utilize the scientifically grounded method to identify BAT. For each individual technological process only most relevant economic, ecological, technical and technological indicators are taken from the list of substantiated indicators. Such an approach allows to estimate each technological process separately and the technology as a whole.
Keywords: environmental safety, poultry rearing, pig rearing, best available technique.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время основным путем развития животноводства является переход на интенсивные технологии, обеспечивающие экономическую и энергетическую эффективность. В то же время интенсификация отрасли приводит к увеличению антропогенной нагрузки на окружающую среду. Елавным источником риска являются процессы, связанные с утилизацией навоза и помета. Проведенные исследования показали, что потенциальный риск ущерба окружающей среде при утилизации навоза, помета составляет более 85% от общего риска ущерба окружающей среде (ОС) от сельскохозяйственного производства Северо-Западного федерального округа (СЗФО) [1]. Угрозу представляют потери биогенных элементов в окружающую среду, прежде всего азота и фосфора, которые составляют около 35 тыс. тонн в год по азоту (N) и около 4,5 тыс. тонн в год по фосфору (Р). В результате происходит загрязнение окружающей среды, а растениеводство теряет ценнейший ресурс для поддержания плодородия почвы и питания растений. «Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденная постановлением Правительства Российской Федерации от 24 апреля 2012 года № 1853, предусматривает довести долю утилизации отходов животноводства, птицеводства, растениеводства, лесопереработки и пищевой промышленности с 3-х процентов в 2012 году до 80 процентов в 2018 году.
Одним из путей решения данной проблемы является внедрение системы наилучших доступных технологий (НДТ). Основой системы НДТ являются информационно-технические справочники (ИТС) наилучших доступных технологий для отрасли интенсивного разведения свиней и сельскохозяйственной птицы.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
При функционально-структурном анализе НДТ применялись теоретические методы исследований, метод декомпозиции и метод экспертных оценок. При разработке методики составления информационно-технических справочников по наилучшим доступным
103
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.
ИАЭП. 2017. Вып. 93.
технологиям (ИТС НДТ) для интенсивного разведения свиней и сельскохозяйственной птицы использован анализ европейского опыта внедрения НДТ и опыта разработки информационно-технических справочников в других отраслях промышленности в РФ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Структура информационно-технического справочника утверждена РОСТ Р 56828.14-2016 «Наилучшие доступные технологии. Структура информационно-технического справочника». Однако РОСТ не дает научно - методической базы по наполнению разделов справочника. Основной задачей стоит именно обоснование методики работы с данными, систематизация потоков информации и обработка данных для наполнения разделов справочника. ЕОСТом предусмотрена структура, включающая введение, предисловие, область применения, общую информацию об отрасли, описание технологических процессов, определение текущих уровней эмиссии, определение и описание НДТ, экономические аспекты, описание перспективных технологий, заключительные положения, приложения, рекомендации и библиографию.
В результате анализа европейского опыта внедрения НДТ и опыта разработки ИТС в других отраслях промышленности, разработана методика составления ИТС НДТ для отраслей: интенсивное разведение свиней и интенсивное разведение сельскохозяйственной птицы (рис. 1).
Получение и обработка исходных данных
Определение
источников
негативного
воздействия
Методы определения НДТ I
Расчет экономических показателей при внедрении НДТ
Расчет срока окупаемости, обоснование возможности внедрения
Раздел 1 Общая информация об отрасли сельского хозяйстваj
Составление Раздел 2 |
перечня | Описание технологических ,
применяемых , процессов, используемых в '
технолог и ческих настоящее время в
процессов и | рассматриваемой отрасли .
технологий сельского хозяйства
Г Раздел 3
Текущие уровни эмиссии в окружающую среду
J
Г
Раздел 4 Определение наилучших доступных технологий (НДТ) I
Г
Раздел 5 Наилучшие доступные технологии (НДТ)
Раздел 6 Экономические аспекты реализации НДТ
л
. J л
г
Раздел 7 Перспективные технологии
J
Рис. 1. Структура методики разработки информационно-технического справочника НДТ
104
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
уастениеводстваи животноводства________________________________________
В соответствии со схемой, на первом этапе описания технологий в формате НДТ, осуществляется сбор и обработка исходных данных.
Проводится анализ открытых статистических данных, литературных данных. Осуществляется анкетирование и обследование пилотных хозяйств. При отсутствии данных по требуемым позициям, используется экспертный метод получения данных. Все получаемые исходные данные обрабатываются исходя из 3-х аспектов: экономический, экологический и технико-технологический [1, 2]. На основании обработанных исходных данных разрабатывается 1 - общая информация об отрасли сельского хозяйства.
На втором этапе описания технологий в формате НДТ на основе полученных данных составляется перечень применяемых в настоящее время на комплексах технологий и, входящих в них, технологических процессов. Каждый технологический процесс оценивается в соответствии с требованиями экологической безопасности, рентабельности производства и возможности внедрения и применения с учетом природно-климатических условий. Итогом второго этапа является 2 раздел ИТС НДТ - описание технологических процессов, используемых в настоящее время в рассматриваемой отрасли сельского хозяйства.
На третьем этапе описания технологий в формате НДТ определяются источники негативного воздействия на окружающую среду от животноводческих и птицеводческих предприятий. На основании полученных данных определяются типы выброса и сброса, составляется перечень загрязняющих веществ, обосновываются маркерные вещества для выбросов и сбросов. Итогом третьего этапа является 3 раздел ИТС НДТ - текущие уровни эмиссии в окружающую среду.
На четвертом этапе обосновываются методы определения НДТ, которые являются научно-обоснованным и практически реализуемым подходом к обоснованию и формированию НДТ интенсивного животноводства и птицеводства. На основании обоснованных методов и подходов определяются НДТ. Итогом четвертого этапа является 4 и 5 разделы ИТС НДТ - определение НДТ и описание самих наилучших доступных технологий.
На пятом этапе производится расчет экономических показателей при внедрении НДТ. Экономические показатели определяются в соответствии с Методическими рекомендациями по определению технологии в качестве наилучшей доступной технологии, утвержденными приказом Минпромторга России от 31 марта 2015 № 665 и методикой определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники - ГОСТ Р 53056-2008 «Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки». Итогом пятого этапа является 6 раздел ИТС НДТ - экономические аспекты реализации НДТ.
На шестом этапе производится анализ технологий, не вошедших в НДТ. Технологии оцениваются с экономического аспекта - расчет срока окупаемости и обосновывается возможность внедрения данной технологии для различных природно-климатических условий. Итогом шестого этапа является 7 раздел ИТС НДТ - перспективные технологии. Ключевым моментом в разработке ИТС НДТ является научно-обоснованный инструмент оценки и идентификации НДТ, для этого в предыдущие годы ИАЭП разработана и апробирована методика определения НДТ. Ключевым звеном данной методики был обоснован экспертно - рейтинговый метод, основанный на использовании данных по конкретным показателям (таблица 1) и конкретным условиям предприятия (размещение, природно-климатические условия и т.п.).
105
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.
ИАЭП. 2017. Вып. 93.
Таблица 1
Исходные данные для представления технологий в формате НДТ
Показатель Обозначение Формула
Экологические показатели
Сохранность азота, т в год N 1 II 2:
Масса загрязняющего (маркерного) вещества, т в год Ммв Ммв — ^ MMBi
Экономические показатели
Удельные капитальные затраты на единицу произведенной продукции, тыс. руб в год А д _ 20б Т ^стр н
Удельные эксплуатационные затраты на единицу произведенной продукции, тыс. руб в год В b = Sh"
Технико-технологические показатели
Потребление воды на единицу произведенной продукции, т в год мв £ MBt МВ= н
Потребление электроэнергии на единицу произведенной продукции, кВт*ч в год К Zb к= и
Потребление дизельного топлива на единицу произведенной продукции, т в год т £т t н
Трудозатраты на единицу произведенной продукции, чел-ч в год р II J32 М
где N-l - содержание азота в исходном навозе, т/год;
N2 - потери азота на всех стадиях, т/год;
ММВ( - масса загрязняющего вещества на i-ом технологическом процессе на животноводческом/птицеводческом комплексе, т/год;
Zo6i - стоимость оборудования, необходимого для реализации технологии, тыс. руб.;
H - масса произведенной продукции, т;
Zcipr - стоимость строительной части, необходимой для реализации технологии, тыс. руб.
Zn - эксплуатационные затраты, тыс. руб./год;
MBi - масса воды для i-oro технологического процесса на животноводческом/птицеводческом комплексе, т/год (рассчитывается для каждого направления комплекса отдельно);
К( - потребление электроэнергии для i-oro технологического процесса на животноводческом/птицеводческом комплексе, кВт*ч/год (рассчитывается для каждого направления комплекса отдельно);
Tj - потребление дизельного топлива для i-oro технологического процесса на животноводческом/птицеводческом комплексе, т/год (рассчитывается для каждого направления комплекса отдельно);
Р i - трудозатраты для i-oro технологического процесса на животноводческом/птицеводческом комплексе, чел-ч/год (рассчитывается для каждого направления комплекса отдельно).
Все технологии рассматриваются отдельно путем оценки их по критериям НДТ и сравнения с базовой (традиционной) технологией. Основные шаги при определении НДТ:
106
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
уастениеводстваи животноводства________________________________________
1. Создание матрицы оценки всех соответствующих факторов для каждого сочетания оборудования, технических средств и управленческих решений, направленных на снижение негативного воздействия от животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду (техники, технологий, процессов).
2. Определение базовой (с которой сравнивают) технологии для каждой группы методов.
3. Выявление основных экологических проблем для каждого сочетания оборудования, технических средств и управленческих решений, направленных на снижение негативного воздействия от животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду.
4. Дается качественный рейтинг (-; 0; +) для каждого сочетания оборудования, технических средств и управленческих решений, направленных на снижение негативного воздействия от животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду, где количественные данные недоступны.
5. Ранжирование каждого сочетания оборудования, технических средств и управленческих
решений, направленных на снижение негативного воздействия от
животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду по их экологической эффективности с точки зрения сокращения, например, выбросов аммиака.
6. Оценка каждого сочетания оборудования, технических средств и управленческих
решений, направленных на снижение негативного воздействия от
животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду по технической применимости, управляемости, и с точки зрения благополучия животных.
7. Оценка сопутствующих, побочных воздействий на окружающую среду, вызываемых каждым сочетанием оборудования, технических средств и управленческих решений, направленных на снижение негативного воздействия от животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду.
8. Оценка затрат (капитальных и эксплуатационных) каждого сочетания оборудования, технических средств и управленческих решений, направленных на снижение негативного воздействия от животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду при новом строительстве, и реконструкции.
9. Определение НДТ и решение, является ли эта НДТ для нового строительства или для реконструкции
Ранжирование 0; + (в целом «-» - негативное воздействие, «+» - благотворное воздействие)
Показателем 0 оценивается базовый вариант (с которым сравнивают).
Категории НДТ «0» - не является НДТ «I» - является НДТ
«II» - является НДТ при определенных условиях.
В качестве базовой, принимается наиболее широко распространенная технология; предполагается, что кандидаты в НДТ характеризуются меньшим воздействием на окружающую среду [3,4].
Решение об отнесении технологий к НДТ принимается экспертами на основании результатов анкетирования, литературных источников и собственного опыта.
С целью оценки технологий и технологических процессов сельскохозяйственной деятельности разработан перечень маркерных показателей, подразделенных на три аспекта: экономический, экологический и технико-технологический в соответствии с критериями НДТ [5].
107
ISSN 0131-5226Теоретический и научно-практический журнал.
ИАЭП. 2017. Вып. 93.
Основной задачей методики формирования технических справочников наилучших доступных технологий в животноводстве является разработка научно - методической базы для наполнения ИТС НДТ информацией.
Методика включает в себя подход, предусматривающий определение экономических, экологических и технико-технологических показателей отдельно для каждого
технологического процесса. При этом, для каждого технологического процесса обоснован свой перечень показателей (рис. 2).
НДТ
Интенсивное
разведение
свиней
Интенсивное
разведение
сельскохозяй
ственной
птицы
Производст
венные
помещения
Переработка
навоза
/помета
Внесение
удобрения
Система
содержания
Время
запашки
i=1
Экономические,
эы*
i-2
п Экономические, “1/е и
Система
вентиляции
Тип
хранилища
Технология
переработки
Способ
внесения
i=3
Экономические, экс
i=4
Экономические, экологические и технико-
/=5
Экономические, экрпайиче.сшв и
i=n
Экономические, экологические и технико-технологическ ие показатели
Рис. 2. Порядок наполнения разделов ИТС НДТ
Каждый раздел содержит в себе перечень показателей, необходимых для полного описания применяемой технологии и представления технологии в формате НДТ.
ВЫВОДЫ
1 В результате анализа существующих методов сбора исходных данных, выбран комбинированный метод, состоящий из: заочного анкетирования, очного опроса с выездом на предприятие и проведения литературного поиска с целью определения требуемых исходных данных.
2 Разработанная методика составления ИТС НДТ предусматривает следующие позиции:
- при разработке 1 раздела ИТС НДТ - проанализировать, структурировать и обработать информацию по типизации предприятий по мощности и направленности производства;
- при разработке 2 раздела ИТС НДТ - при описании технологий обязательно должна быть учтена зональная возможность применения отдельных технологий и технических средств, что является неотъемлемым условием применения всей технологии в целом. Основные приоритеты должны быть обоснованы с учетом особенности региона расположения животноводческого/птицеводческого комплекса.
- при разработке 3 раздела ИТС НДТ - обоснование загрязняющих (маркерных) веществ, определение текущих уровней эмиссий от технологических процессов, задействованных при
108
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства________________________________________
интенсивном разведении свиней и сельскохозяйственной птицы, а также объем и характеристики образующихся на комплексе отходов.
- при разработке 4 раздела ИТС НДТ - использование научно-обоснованного метода идентификации наилучших доступных технологий.
экономические, экологические и технико-технологические показатели должны определяться для каждого технологического процесса отдельно с обоснованным перечнем показателей. Применение данного подхода позволит оценить каждый технологический процесс в отдельности и технологию в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Экологические проблемы отрасли свиноводства в России // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 166-175.
2. Васильев Э.В., Шалавина Е.В. Перспективы и экологические проблемы развития птицеводства в России // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. № 92. С. 175-186.
3. Рекомендации по определению наилучших доступных технологий для интенсивного животноводства Брюханов А.Ю., Козлова Н.П., Васильев Э.В., Шалавина Е.В. Санкт-Петербург, 2016
4. Subbotin I., Vasilev Е. Formalization of criteria for determining best available technologies: the case of Russia // Engineering for rural development Proceedings. 2016. C. 845-850.
5. Брюханов А.Ю., Шалавина E.B., Васильев Э.В. Обоснование перечня маркерных веществ для оценки негативного воздействия на окружающую среду свиноводческих и птицеводческих предприятий // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2017. № 3 (27). С. 50-54.
УДК 631.171
ОСОБЕННОСТИ МЕТ О ДО Л ОЕИИ ФОРМИРОВАНИЯ МАШИННЫХ МОДУЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА СВИНИНЫ
В. К.НАЙДЕНКО, канд. техн. наук
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
Методология построения машинных технологий универсальна, она не зависит от фазности, типа и сложности технологического оборудования для выполнения технологических процессов. Она пригодна к использованию традиционных, бесстрессовых и модульных технологий, интенсивных многомодульных и более эффективных многотактных технологий. Для использования элементов технологического оборудования нового поколения, откорректированных удельных площадей и нормативов водопоения при разных рационах кормления свиней с учетом усвояемости кормов и воды, формул для технологических расчетов и расчетов выхода навоза, определения экологической безопасности свиноферм и предложения соответствующих мероприятий были разработаны 9 алгоритмов: по упрощенному технологическому расчету свиноферм (алгоритм №1); по потребному
109
