CC BY
21
Рис. 2 - Фотография сделана камерой, установленной на дроне А.Коптяевым во время посевной 2017 г. (Источник https://ok.ru/video/ 276412041863)
этих систем — сбор данных для системы точного земледелия через систему датчиков и сенсоров.
Но в сельскохозяйственном производстве главной особенностью является то, что разные производственные циклы и операции осуществляются в растениеводстве и земледелии.
Перед товаропроизводителем, опирающемся на базу данных, формируемую с помощью беспилотной системы, стоит проблема комплектования и интеграции различных датчиков и сенсоров в рамках одного летательного аппарата для полётов разной целевой направленности при сборе информации. Фактор эффективности использования аппарата зависит от комплекта оборудования в каждом случае полёта. Но класс размерности беспилотных летательных аппаратов ограничивает количество комплекта оборудования.
Выводы. На сегодняшний момент необходимо определить набор кейсов, учитывающих уровень оптимального использования возможности аппарата для сельскохозяйственных товаропроизводителей различных типов. Поскольку взлётная энерговооруженность у каждого класса разная, необходимо приоритетным критерием в выборе определить максимальную продолжительность полёта. В зоне с резко континентальным климатом необходимо
Рис. 3 - Фотография сделана камерой, установленной на дроне А.Коптяевым в 2016 г. (Источник https://ok.ru/video/87937387215)
закладывать в выбор решения критерий, уровень отбора мощности двигателя при большой скорости ветра и для обогрева аэродинамических поверхностей.
Литература
1. Абрамов Н.В., Бакшеев Л.Г., Килин П.М. Инновационные и ресурсосберегающие технологии — основное направление развития АПК Тюменской области // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2004. № 1. С. 14-18.
2. Зубарева Ю.В., Пилипенко Л.М. Проблемы ведения агробизнеса и направления их решения // Фундаментальные исследования. 2016. № 12-4. С. 858-862.
3. Кирилова О.В. Инновационные рычаги стратегического управления прецизионными технологиями в условиях цифровой экономики // Евразийский юридический журнал. 2018. № 2 (117). С. 332-334.
4. Чуба А.Ю. Вопросы ресурсосбережения в агроинженерных системах // Актуальные вопросы технических наук: теоретический и практический аспекты. Уфа, 2015. С. 108-119.
5. Сметнев А.С. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельскохозяйственном производстве / А.С. Сметнев, В.К. Зимин, Ю.Б. Юдин [и др.] // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета. 2015. № 18 (23). С. 51-56.
6. Хорт Д.О. Опыт и перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в точном земледелии / Д.О. Хорт, Г.И. Личман, Р.А. Филиппов [и др.] // Нивы России. 2016. № 5 (138). / Информационное агентство «Светич». Сайт о сельском хозяйстве. [Электронный ресурс].URL: http:// svetich.info/publikacii/tochnoe-zemledelie/opyt-i-perspektivy-primeneniia-bespilotn.html.
7. Чуба А.Ю., Кирилова О.В. Разработка научно обоснованных систем ведения сельского хозяйства с использованием спутниковых навигационных систем // Агропродовольственная политика России. 2017. № 10 (49). С. 157-162.
Особенности технологического процесса утилизации помётной массы с расстановкой оборудования
Е.В. Левин, к.ф.-м.н, Р.Ф. Сагитов, к.т.н, ООО «НИПИЭП»; В.Д. Баширов, д.с.-х.н., С.П.Василевская, к.т.н., ФГБОУВО Оренбургский ГУ
Предприятие «Птицефабрика «Снежная» было запущено в Мурманской области в эксплуатацию в 1981 г. Мощность производства составляла 1 млн гол. птиц среднегодового поголовья в год. На предприятии производилось мясо птицы для
потребления населением области. В настоящее время птицефабрика ликвидирована, но осталось помётохранилище как источник загрязнения окружающей среды.
Материал и методы исследования. Помётохра-нилище АО «Птицефабрика «Снежная» введено в эксплуатацию в 1983 г. и было предназначено для приёма и хранения помёта птицефабрики. С 2004 г. оно не принимает помёт. Ориентиро-
вочное количество помёта в настоящее время составляет 560 тыс. т. Помётохранилище построено в долине ручья Земляной путём возведения ограждения (дамбы) по всему периметру. Начало ручья Земляной находится на расстоянии 100 м от дамбы. Много лет подряд, вплоть до закрытия предприятия, талый снег переполнял помётохранилище птицефабрики «Снежная», что приводило к прорыву дамбы и попаданию сточных вод и помёта в р. Кола — источник питьевого водоснабжения. В настоящее время при наибольшем уровне воды в помётохранилище (после дождей) сброс сточных вод по трубе осуществляется через тело дамбы в долину ручья Земляной, водами которого питается р. Кола. Таким образом, и сейчас помётохранилище является источником загрязнения воды в р. Кола [1, 2].
Для оценки экологических рисков на территории помётохранилища был произведён отбор проб воды из поверхностных водотоков (реки, ручьи), водоёмов (пруды, озёра, водохранилища), помётохранилища; отбор проб грунтовых вод из скважин; отбор проб грунтов; отбор проб атмосферного воздуха [3, 4].
Химико-аналитические исследования проводились в лабораториях, имеющих лицензию государственного образца.
Результаты исследования. По результатам лабораторных анализов, в водах ручья Земляной ПДК для воды водных объектов, имеющих рыбохозяй-ственное значение, превышены для азота нитритов, аммоний-иона, фосфатов.
Для оценки качества воды из ручья Земляной использовался индекс загрязнения воды ИЗВ (условный комплексный показатель качества воды, учитывающий наиболее распространенные загрязняющие вещества). Результаты определения ИЗВ приведены в таблице 1.
По данным таблицы видно, что по химическим показателям качества воды ручей Земляной является чрезвычайно грязным — 7-й класс качества воды. Анализ жидкой фазы помётохранилища на основании физико-химических и санитарно-
гигиенических показателей показал, что в пробе наблюдается очень высокая концентрация аммоний-иона. Это указывает на процессы разложения органического вещества без доступа воздуха под водой (табл. 2). Очень высокий показатель химического потребления кислорода (ХПК) свидетельствует о большом количестве неразложив-шегося органического вещества.
Анализ полученных материалов показал, что помётохранилище ликвидированной птицефабрики «Снежная» является существенным источником загрязнения окружающей среды, источником влияния на здоровье населения. Экологические риски связаны с загрязнением почв микроорганизмами, поверхностных вод — химическими веществами и микроорганизмами, атмосферного воздуха — выделяющимся из помётохранилища биогазом. При аварийных ситуациях, когда происходит переполнение водохранилища водой и сброс её в долину ручья Земляной через переливную трубу, сбрасываемые воды попадают в р. Колу и являются источником загрязнения питьевой воды. Поэтому необходима рекультивация помётохранилища, в рамках которой проектируется полная ликвидация помёта и сточных вод из помётохранилища, ограждающей дамбы и рекультивация почвы [2].
С учётом всех входных параметров, предлагается комплекс утилизации помётной массы, включающий в себя пять блоков (рис. 1): 1-й — блок забора и транспортировки помёта; 2-й — блок обезвоживания; 3-й — блок очистки фильтрата; 4-й — блок компостирования; 5-й — блок складирования компоста.
2-й, 3-й и 4-й блоки комплекса расположены в закрытом помещении. Для утилизации помёта ежесуточно планируется перекачивать шламовыми насосами помётную массу объёмом 300 м3/сут в здание комплекса утилизации помёта.
Помётная масса из помётохранилища перекачивается с помощью насосов в приямок для обеззараживания, а затем в блок обезвоживания. Обезвоженный помёт подаётся в накопитель, туда
1. Значение индекса загрязнения исследуемой воды
Показатели Ед. измерения Проба воды ручья Земляной ПДК Отношение концентрации к ПДК ИЗВ
Азот нитритов мг/л 1,4 0,02 70
Фосфаты мг/л 0,44 0,20 2,2 25,57
Аммоний-ион мг/л 1,8 0,40 4,5
Показатели Ед. измерения Проба воды, помётохранилище НД на методы испытания
Азот нитратов мг/л 0,6 ГОСТ 33045-2014 мД
Аммоний-ион мг/л 142,5 ГОСТ 33045-2014 мА
БПК5 мгО2/л 5,0 ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97
ХПК мгО2/л 495,0 ПНД Ф 14.1:2:4 100-97
Сухой остаток мг/л 1090,0 ПНД Ф 14.1:2:4 261-10
Водородный показатель рН 7,9 ПНД Ф 14.1:2.3.4.121.97
2. Физико-химические и санитарно-гигиенические показатели в пробе жидкой фазы помётохранилища
Рис. 1 - Комплекс утилизации помётной массы
же подаётся аборигенная микрофлора. Ферменты перемешиваются с осадком в накопителе для более быстрого процесса компостирования.
Готовый компост выгружается на транспортёр шнеком-мешалкой при открытом выходе из тоннеля. Далее компост по ленточному транспортёру перегружается в бурты на забетонированные площадки с дренажём рядом со зданием комплекса. Дренажные стоки по самотечному трубопроводу поступают в промежуточный приямок.
Когда необходимость в разбавлении помёта отпадет, фильтрат будет подаваться для очистки в блок биологической очистки. План расстановки оборудования представлен на рисунке 2.
Блок очистки фильтрата включает в себя стадии [5-10]:
— электрокоагуляции — обеспечивает эффективное удаление органики и других сопутствующих загрязнений за счёт анодного окисления и катодного восстановления с образованием нерастворимых в воде соединений, выпадающих в осадок в отстойниках;
— нейтрализации стоков — производится растворами соляной кислоты или едкого натра, происходит в автоматическом режиме до норм ПДК. Для приготовления растворов кислоты и щёлочи используется очищенный до норм ПДК рыбхоза и обеззараженный фильтрат;
— механической очистки (первичные отстойники с тонкослойными модулями) — для осаждения нерастворённых взвешенных частиц и частично коллоидных загрязнений. Первичные отстойники механической очистки сточных вод являются предварительной стадией перед биологической очисткой. При механической очистке сточных вод эффект снижения взвешенных веществ составляет 40—60%, что приводит также к снижению величины биологического потребления кислорода (БПК) на 20—40%;
— биологической очистки (биореакторы с анаэробной зоной и аэробной зоной очистки). В анаэробной зоне происходит деструкция труд-ноокисляемой органики на бионосителе иммобилизованными и свободноплавающими микро-
организмами. Затем происходит очистка стоков в аэробной зоне (аэротенках), основанная на нитрификации — окислении азота аммонийных солей до солей азотной кислоты (нитратов). Процесс нитрификации является конечной стадией минерализации азотсодержащих органических загрязнений. Наличие нитратов в очищенных сточных водах служит одним из показателей степени их полной очистки. В виде нитратов накапливается запас кислорода, который может быть использован для окисления органических безазотистых веществ. Связанный кислород отщепляется от нитритов и нитратов под действием денитрифицирующих бактерий и вторично расходуется для окисления органического вещества. Процесс денитрификации сопровождается выделением в атмосферу свободного азота и окиси азота в газообразной форме. Формируется трофическая цепь, представленная биоценозом микроорганизмов, завершающим звеном которой являются хищные формы, поедающие живые и отмирающие бактериальные клетки, усваивающие и расщепляющие органические соединения в начале цепи [11];
— осаждения ила во вторичных отстойниках;
— доочистки (фильтры механической и сорб-ционной очистки);
— обеззараживания (ультрафиолетовое облучение) очищенного фильтрата (воды) от вирусов, бактерий, простейших.
После освобождения помётохранилища от помётной массы земли подвергаются рекультивации.
Выводы
В настоящее время помётохранилище ликвидированного ОАО «Птицефабрика «Снежная» в Мурманской области является источником антропогенного загрязнения прилегающей территории. Рекультивация помётохранилища обоснована загрязнением атмосферного воздуха при разложении помета под слоем воды; биологическим и химическим загрязнением почв прилегающей территории; загрязнением воды в ручье Земляной и реке Коле, на которой размещён водозабор питьевой
Г
Г
Рис. 2 - План расстановки оборудования
к
к ^
к
воды; загрязнением подземных вод в долине ручья Земляной; воздействием на здоровье населения при сбросе водной фазы из помётохранилища при аварийных ситуациях; воздействием на здоровье населения при выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
Таким образом, помётохранилище как источник загрязнения наносит значительный ущерб окружающей среде и здоровью населения. Существует опасность распространения водным путём инфекционных заболеваний, связанная с поступающими из помётохранилища водами. Загрязнение почв прилегающей территории выводит земли из хозяйственного использования.
Для минимизации или совершенного устранения экологических рисков на рассматриваемой территории необходимо провести рекультивацию помётохранилища. Это природоохранное мероприятие, в рамках которого проектируется полная ликвидация помёта и сточных вод из помётохранилища, ограждающей дамбы и рекультивация почвы.
Формирование химического состава подземных вод обусловлено в настоящее время комплексом факторов — близким уровнем грунтовых вод в долине ручья Земляной, поступлением инфильтраци-онных вод из помётохранилища в грунтовые воды, химическим составом сточных вод. Ликвидация помётохранилища устраняет источники загрязнения подземных вод. Кроме того, устраняется источник загрязнения поверхностных вод — ручья Земляной и реки Колы.
После рекультивации помётохранилища воздействие на почвенный покров будет минимизировано. Будет восстановлена целостность почвенного покрова и его естественное состояние в результате срезки, складирования и последующего нанесения плодородного слоя на рекультивируемую поверхность.
При рекультивации помётохранилища восстанавливается природная среда обитания растений и животных, увеличивается ареал их распространения. При этом происходит восстановление естественных местообитаний животных и соответственно восстановление внутриэкосистемных связей, включая пищевые цепи, создание дополнительных благоприятных условий для развития экосистемы.
Литература
1. Левин Е.В. Оценка воздействия помётохранилища бывшей птицефабрики «Снежная» в Мурманской области на атмосферный воздух и почву / Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, Т.А. Гамм [и др.] // Известия Оренбургского государственного университета. 2017. № 2 (64). С. 193-196.
2. Левин Е.В. Экологическое обоснование ликвидации помётохранилища на основе результатов инженерно-экологических изысканий / Е.В. Левин, Т.А. Гамм, Р.Ф. Сагитов [и др.]. М.: Русайнс, 2016. 128 с.
3. Биоэнергетика: мировой опыт и прогноз развития / Мин-сельхоз России. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. 404 с.
4. Сагитов Р.Ф. Электрофизический способ очистки сточных вод дрожжевых и хлебопекарных предприятий / Р.Ф. Сагитов, В.Г. Коротков, А.В. Быков [и др.] // Экология и промышленность России. 2017. № 9. С. 48-52.
5. Дабаева М.Д., Фёдоров И.И., Куликов А.И. Эколого-безопасная утилизация отходов: монография / Бурят. гос. с.-х. академия. Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2001. 94 с.
6. Кривых Л.И. Утилизация отходов с животноводческих комплексов и ферм: практич. руководство. Барнаул: РИО АИПКРС АПК, 2005. 40 с.
7. Меркурьев В.С., Воробьева Р.П. Пособие по системам сооружений для подготовки и утилизации сточных вод и животноводческих стоков / Гл. упр. плодородия почв, мелиорации земель и сельхозводоснабжения, НИИ по с.-х. использованию сточных вод. НИИССВ «Прогресс», Алт. подразделение НИИССВ «Прогресс». М., 1996. 76 с.
8. Комплексы очистки сточных вод блочно-апаратного типа. ТУ 4859-002-51008612-2014.
9. Комплексы очистки сточных вод моноблочного типа. ТУ 4859-001-51008612-2014.
10. Левин Е.В. Аппаратный тип технологического процесса при очистке сточных вод / Е.В. Левин, Р.Ф. Сагитов, А.Д. Буракаева [и др.] // Экология и промышленность России. 2015. № 2. С. 8-12.
11. Арьков Р.В. Перспективные технологические аспекты при проектировании современных очистных сооружений // Молодой учёный. 2016. № 9.1. С. 8-9. URL https://moluch. ru/archive/113/29042/ (дата обращения: 27.03.2019).
