CC BY
15
УДК 631.333
МЕТОДИКА ИДЕНТИФИКАЦИИ НАИЛУЧШИХ ДОСТУПНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ИНТЕНСИВНОМ
ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Э.В. Васильев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Ю. Брюханов, кандидат технических наук, заведующий отделом Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства E-mail: sznii6@yandex.ru
Аннотация. В России в настоящее время внедряются принципы НДТ, созданные для экономически обоснованного и экологически безопасного ведения хозяйственной деятельности, показавшие свою эффективность по результатам использования в ЕС. Однако до сих пор ряд положений и рекомендаций данного подхода имеют общий характер и могут быть использованы только экспертами высокой квалификации. Авторы видят решение данной проблемы в более строгой формализации системы критериев и методики выбора технологии. В статье приведен пример обоснования системы критериев и применения их при принятии решения о выборе НДТ в интенсивном животноводстве в условиях России. Раскрыта методика идентификации наилучших доступных технологий. В частности, для технологий хранения и переработки значение критерия (удельные эксплуатационные затраты на сохранение питательных элементов на примере азота) составило для технологии активного компостирования 125 руб/т, биоферментация в биоферментаторе барабанного типа - 107 руб/т, биоферментация в биоферментаторе камерного типа
- 99 руб/т. При подготовке статьи использованы результаты российско-германского проекта «Наилучшие доступные технологии (НДТ) для интенсивного выращивания свиней, птицы и КРС в странах ВЕКЦА
- поддержка выполнения Гетеборгского протокола Конвенции ЕЭК ООН по трансграничному загрязнению воздуха на большие расстояния (UNECE-CLRTAP) и экологически безопасных технологий в соответствии с Директивой ЕС по промышленным выбросам (IED)».
Ключевые слова: технология, критерии наилучших доступных технологий, питательные вещества, потери, азот, фосфор, экология.
Современное сельское хозяйство оказывает значительное негативное воздействие на окружающую среду. Наиболее сильное негативное воздействие оказывают животноводческие предприятия, а основной источник загрязнений - навоз и помет. Примером территории с серьезными сложностями, связанными с навозом/пометом, может служить Ленинградская область. По официальным данным, для приготовления удобрений используется около 35% от всех образующихся объемов навоза и помета. Предпосылками данной проблемы являются преобладание животноводческого сектора над растениеводческим, преобладание недорогих кормовых культур в структуре посевов, неудачное территориальное расположение предприятий (большое расстояние транспортировки удобрений) и низкая питательная ценность удобрений (высокое содержание воды).
Для улучшения ситуации с негативным воздействием на окружающую среду в настоящее время проводится реформа законодательно-нормативной базы в области охраны природы. Федеральный закон Российской Федерации №219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды и отдельные законодательные акты Российской Федерации", предусматривающий внедрение наилучших доступных технологий и принятый 21 июля 2014 года, вступил в силу 01 января 2015 года.
В законе дано определение понятия НДТ как совокупности применяемых для производства продукции на объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, производственных процессов, оборудования, технических методов, способов, приемов и средств, основанных на современных достижениях науки и техники,
обладающих наилучшим сочетанием показателей достижения целей охраны окружающей среды и экономической эффективности, при условии технической возможности их применения.
Сформулированы критерии определения НДТ:
- наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду в расчете на единицу времени или объем производимой продукции (товара);
- экономическая эффективность ее внедрения и эксплуатации;
- применение ресурсо- и энергосберегающих методов;
- период ее внедрения;
- промышленное внедрение этой технологии на двух и более объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.
Природоохранное регулирование на основе принципов НДТ подразумевает также механизмы экономического воздействия на предприятия, поэтому возникает вопрос прозрачности процедуры идентификации НДТ. Анализ европейских справочников BREF показал, что в данной процедуре большая свобода действий предоставляется экспертам, однако в этом случае возникает риск неправильного принятия решения, поэтому предпочтительней более строгая формализация и научное обоснование данной процедуры. Материалы, представленные в данной статье, являются результатом российско-германского проекта EECA BAT, целью которого является выработка рекомендаций по внедрению системы НДТ в России на основе анализа европейского опыта. В ходе проведения данного исследования были проанализированы нормативные документы по НДТ для ЕС [1, 2], актуальные официальные российские документы [3] и литературные источники с данными о негативном воздействии животноводства на окружающую среду[4, 5, 6, 7].
Для идентификации НДТ была рассмотрена методика, приведенная в справочнике Reference Document on Best Available Techniques for Intensive Rearing of Poultry and Pigs (2003).
В соответствии с этой методикой все технологии рассматриваются отдельно, путем оценки их по критериям НДТ и сравнения с базовой (традиционной) технологий.
Оценивание технологий производится методом экспертного опроса.
Основные шаги при определении НДТ:
1. Создание матрицы оценки всех соответствующих факторов для каждой группы методов (техники, технологий, процессов) .
2. Определение базовой (с которой сравнивают) технологии для каждой группы методов. В качестве базовой принимается наиболее широко распространенная технология; предполагается, что кандидаты в НДТ характеризуются меньшим воздействием на окружающую среду.
3. Выявление основных экологических проблем для каждой группы методов.
4. Дается качественный рейтинг (-; 0; +) для каждого метода, где количественные данные недоступны.
Ранжирование -; 0; + (в целом «-» - негативное воздействие, «+» - благотворное воздействие).
Показателем 0 оценивается базовый вариант (с которым сравнивают).
5. Ранжирование методов по их экологической эффективности с точки зрения сокращения, например, выбросов аммиака.
6. Оценка каждого метода по технической применимости, управляемости и с точки зрения благополучия животных.
7. Оценка сопутствующих, побочных воздействий на окружающую среду, вызываемых каждым методом.
8. Оценка затрат (капитальных и эксплуатационных) каждого метода при новом строительстве и реконструкции.
9. Определение НДТ и решение, является ли эта НДТ для нового строительства или для реконструкции. Категории НДТ «0» - не является НДТ, «I» - является НДТ, «II» - является НДТ при определенных условиях.
В соответствии с подходом, использованным в Reference Document on Best Available Techniques for Intensive Rearing of Poultry and Pigs, были рассмотрены следующие процессы в животноводческом предприятии:
• внутри животноводческого помещения:
- система кормления,
- система содержания животных,
- объемно-планировочные решения здания,
- поение,
- обеспечение микроклимата (вентиляция, отопление, освещение),
- навозоудаление;
• вне животноводческого помещения:
Расчеты экономического ущерба от различных видов загрязнений при сельхозпро-изводстве показали, что наиболее существенным источником негативного воздействия на окружающую среду является навоз/ помет (рис. 1).
Потери азота и фосфора приводят к под-кислению и эвтрофикации поверхностных вод, загрязнению грунтовых вод и ухудшению здоровья людей.
Анализ возможных потерь азота, проведенный на основании экспериментальных и литературных данных, показал, что большинство потерь происходит вне мест содер-
- сбор и хранение навоза,
- переработка навоза,
- внесение навоза в почву.
Для каждой технологии был проведен анализ влияния показателей ее элементов на негативное воздействие на окружающую среду. В таблице 1 приведены результаты оценивания значимости показателей оценок НДТ для технологических элементов. Таблица составлена по результатам опроса экспертов.
жания животных - при переработке навоза и внесении его в качестве удобрения (рис. 2).
Поэтому технологии обращения с навозом были рассмотрены наиболее подробно. Примеры экспертных оценок для технологий в условиях СЗФО приведены в таблице 2.
Решение об отнесении технологий к НДТ принимается экспертами на основании результатов анкетирования, литературных источников и собственного опыта.
В таблице 2, в качестве примера, приведены результаты оценки технологий хранения жидкого навоза на соответствие критериям НДТ.
Таблица 1. Оценка влияния технологических операций на критерии НДТ
Ключевые индикаторы оценки Животноводческое помещение Хранение навоза/помета Переработка навоза/помета Внесение переработанного навоза/помета
Система содержания Система вентиляции Система кормления Система поения Система навозоудаления Лечение, освещение и др.
Эмиссии в атмосферу
Аммиак / запах Х Х Х - Х Х - Х Х
РМ (РМ10) Х Х Х (Х) Х (Х)
Метан Х Х - Х Х Х Х
Оксид азота Х Х Х Х Х Х
Прочее (шум, С02, Шх, 802) Х Х Х - Х Х Х Х Х
Пыль Х Х Х Х Х
Риск попадания N и P в почву - - - - - - (Х) Х Х
Ресурсы:
Энергетические затраты Х Х Х Х Х Х Х Х Х
Затраты воды - - Х Х Х Х - Х Х
Здоровье животных Х Х Х Х Х Х - - -
Комфорт животных Х Х Х Х Х Х - - -
Экономические показатели Х Х Х Х Х Х Х Х Х
Опыт эксплуатации Х Х Х Х Х Х Х Х Х
(Х влияет на критерий; (Х) возможно влияет на критерий; - не влияет на критерий)
12,3% Минеральные удобрения
1,5% Пестициды
1,9% Машино-транспортный парк
2,2% Эмиссия от животных
Рис. 1. Расчеты экономического ущерба от различных видов загрязнений при сельхозпроизводстве
тов № 2,4,5 по уровням эмиссии аммиака, метана, оксида азота ввиду наличия покрытия навозохранилищ, не допускающего эмиссию в атмосферу. Все рассматриваемые технологии исключают риск попадания азота и фосфора в воду и на почву, так как предусматривают гидроизоляцию.
Все кандидаты в НДТ позволяют снизить энергетические затраты по сравнению с базовой ввиду более низких затрат энергии на выполнении технологической операции - выгрузки навоза из навозохранилищ и погрузки его в транспортные машины.
При оценке опыта эксплуатации отмечен риск повреждения пленочного покрытия, при реализации кандидатов в НДТ
№ 1 и 4 не исклю-
12% Система содержания
31% Переработка навоза/помета
Рис. 2. Анализ возможных потерь азота на животноводческом предприятии
В оценочной матрице указаны значения ключевых индикаторов критериев НДТ для базовой технологии и пяти кандидатов в НДТ. В зависимости от технологий, ключевые индикаторы могут быть дополнены или изменены. Первая группа индикаторов (пункты 1-6) относятся к эмиссии в атмосферу; вторая группа (пункты 7) - эмиссия в почву/воду; третья группа (пункты 8) - ресурсы; четвертая группа (пункты 9-10) - экономические показатели; пятая группа (пункт 11) -опыт эксплуатации; 12 пункт - принятие решения об отнесении к категории НДТ.
При оценке первой группы индикаторов эксперты отметили преимущества кандида-
чается попадание атмосферных осадков в навоз.
Для условий СЗФО все рассматриваемые технологии могут быть отнесены к НДТ, несмотря на значительные капитальные затраты, базовая технология не может быть НДТ, так как она экологически небезопасна.
В качестве простого способа определения эффективности технологии авторы предлагают оценивать стоимость сохранения азота, которая будет зависеть от эффективности использования азота (N use efficiency, NUE):
20% Внесение навоза/помета
NUE =
N,
outputs
Ninputs
В этом случае расчет может быть произведен по формуле:
Cns =
с,
рг
NUEXN0 '
где CNS - стоимость сохранения общего азота (руб/кг); Срг - стоимость затрат, связанных с выполнением процесса в расчете на один килограмм (руб/кг); NUE - эффектив-
ность использования азота
Таблица 2. Экспертная оценка технологий внесения жидкого органического
удобр плат
ения
Ключевые индикаторы оценки
Базовая технология
О
*
(D
S
и
(D
о
(D
И я
(D О И н о о и
(D
S
и
cd Я S
L-
00
а
У о
Я cd
о а
Б
Кандидат
в НДТ № ВНЖ 1
у &
S S И
Ö н
и У
(D
S И
о ^
И Я
о ^ 3
g я s
н S S
О S й
и Н о
й Е ^ я
U п ^
и и н
о о. „
С У °
Кандидат
в НДТ № ВНЖ 2
у £
S 2 И
Ö Н
о У
И я
о и н о о и
а ^
(D 00
я и о а С Si
s
о
2
^
я о
L-
и
га и
н м
а а
л к
Е и н
и ч
м е н
о
н ко
с а
е н
аве с
Кандидат
в НДТ № ВНЖ 3
П I
ич (N О
ч ё
н0
Я Е я а
ч «
о и
.
5? s
ю
m
а о
о Й
S § s g ^ н
a w
Кандидат
в НДТ № ВНЖ 4
cd И
ИИ ^
S3 ° о о
о
s f о О
ч п
я я
¡Г Рн о
° .5 *
С ю й
s ^ я
ЕН m
Кандидат
в НДТ № ВНЖ 5
s Е
cd И
S „
к ° в
Н ^ S
§ 2 5
S 8
8 2 £
д Н g
<D ° Л
Я ^ Я
5
§ f ё
6 Е? Ч
ЕН m
S
Е w 2 о
§ 3
Ей (D
0 g
1 §
| а
S3 Cd
cd оо
L.
O
Эмиссии в атмосферу:
Аммиак/запах
+
+
+
+
PM (PM10)
Метан
Оксид азота
Прочее (шум, CO2, NOx, SO2)
Пыль
Уплотнение почвы
+
+
Эмиссии в воду/почву:
Риск попадания азота фосфора
+
+
+
Ресурсы:
Энергетические затраты
Экономические показатели
Капитальные затраты
Эксплуатационные затраты
Затраты труда
Опыт эксплуатации
+
Категория НДТ
0
+
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+
0
0
0
+
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
I
I
I
I
I
Выводы:
1. Анализ критериев идентификации наилучших доступных технологий (НДТ) показал, что наиболее значимыми являются экономический и экологический критерии, которые необходимо рассматривать в комплексе.
2. Экономическая оценка ущерба от различных факторов показала, что наибольший ущерб связан с процессами обращения с навозом.
3. Авторами предложен способ для оценки технологий, сочетающий как экологический, так и экономический аспекты.
Литература:
1. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques for Intensive Rearing of Poultry and Pigs. 2003. №7. URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/BREF/irpp_bref_0703.pdf
2. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Intensive Rearing of Poultry or Pigs FINAL Draft - August 2015. URL: http ://eippcb .jrc.ec. europa. eu /reference/BREF/IRPP_Final_Draft_082015_bw.pdf
3. Rosstandart - Federal Agency on Technical Regulating and Metrology, legal and regulatory acts concerning BAT. URL: http://www.gost.ru/wps/portal/pages/direc-tions?WCM_GLOBAL_CONTEXT=/gost/GOSTRU/dire ctions/ndt/npa
4. Bittman S. Options for Ammonia Mitigation: Guidance from the UNECE Task Force on Reactive Nitrogen. Edinburgh, 2014.
5. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme / Buendia L. eds. IGES, 2006.
6. Исследования поверхностного способа внесения жидкого органического удобрения в Северо-Западном регионе России / Д.А. Максимов и др. // Сб. тр. ВИМ. М., 2012. С. 45-51.
7. Шалавина Е.В., Субботина И.А., Васильев Э.В. Исследование седиментации свиного навоза, его жидкой фракции и навозосодержащих стоков // Вестник Ульяновской ГСХА. 2014. №1. С. 152-156.
Literatura:
1. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques for Intensive Rearing of Poultry and Pigs. 2003. №7. URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/BREF/irpp_bref_0703.pdf
2. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Intensive Rearing of Poultry or Pigs FINAL Draft - August 2015. URL: http://eippcb.jrc.ec.europa.eu /reference/BREF/IRPP_Final_Draft_082015_bw.pdf
3. Rosstandart - Federal Agency on Technical Regulating and Metrology, legal and regulatory acts concerning BAT. URL: http://www.gost.ru/wps/portal/pages/direc-tions?WCM_GLOBAL_CONTEXT=/gost/GOSTRU/dire ctions/ndt/npa
4. Bittman S. Options for Ammonia Mitigation: Guidance from the UNECE Task Force on Reactive Nitrogen. Edinburgh, 2014.
5. IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme / Buendia L. eds. IGES, 2006.
6. Issledovaniya poverhnostnogo sposoba vneseniya zhi-dkogo organicheskogo udobreniya v Severo-Zapadnom regione Rossii / D.A. Maksimov i dr. // Sb. tr. VIM. M., 2012. S. 45-51.
7. SHalavina E.V., Subbotina I.A., Vasil'ev EH.V. Issle-dovanie sedimentacii svinogo navoza, ego zhidkoj frakcii i navozosoderzhashchih stokov // Vestnik Ul'-yanovskoj GSKHA. 2014. №1. S. 152-156.
A METHOD OF THE IDENTIFYING OF THE BEST AVAILABLE TECHNOLOGIES IN INTENSIVE LIVESTOCK FARMING E.V. Vaseilev, the candidate of technical sciences, senior research worker A.Yu. Bryuhanov, candidate of technical sciences, department head The institute of agroengineering and ecological problems of agriculture industry
Abstract. At present are introduced in Russia the NDT principles, created for economically justified and ecologically safe business activities, that had showed its performance's efficiency on the EU. However, till now still a number of provisions and recommendations of this approach are general in nature and can only be used by experts of high qualification. The authors see this problem's solution in a more severe system of criteria and methods of the tec h-nology's selection formalization. The article gives an example of the system of criteria justification and their application at the NDT choice deciding in intensive livestock farming in Russia. The method of the best available technologies' identifying is disclosed. In particular, for the storage and processing technologies the value of criterion (the unit operating costs for the nutrients preservation on the nitrogen example) of the active composting technology was 125 rub/ton, biofermentation in drum's biofermentator-107 rub/ton, bio-fermentation in celltype's biofermen-tator- 99 rub/ton. At the articles preparing was used the results of the Russian-and-German project "The best available techniques (NDT) for intensive growing of pigs, poultry and cattle in the EECCA countries the support of the implementation of the Gothenburg Protocol of the EEK UN Convention on transboundary air pollution at long distances (UNECE-CLRTAP) and ecologically save technologies in accordance with the EU Directive on industrial emissions (IED)".
Keywords: technology, the best available technologies' criteria, nutrients, loss, nitrogen, phosphorus, ecology.
