CC BY
42
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
3. Рынок птицеводческой продукции [Электронный документ]. URL: www.ikar.ru/poultry/profi le.html (дата обращения 05.09.2016).
4. Хотько Д. Яичное птицеводство в России: рейтинг регионов лидеров и аутсайдеров прироста производства [Электронный ресурс]. URL: www.ikar.ru/lenta/571.html (дата обращения 05.09.2016).
5. Кузнецов В.В., Пахомова А.А. Развитие птицеводства в условиях импортозамещения // Инновационное развитие АПК: механизмы и приоритеты: сб. матер. II Междунар. науч.-практ. конф. (21 мая 2015 г. СергиевПосад). - М.: Научный консультант, 2015. - С.182-189.
6. Скляр В.Т., Скляр А.В., Кузьмина Т.Н., Гусев В.А. Технологии и оборудование для птицеводства: справ. - М. ФГБНУ «Росинформагротех», 2014. - 188 с.
7. В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров, Т.Н. Кузьмина идр. Технологические процессы и оборудование, применяемые при интенсивном разведении сельскохозяйственной птицы: науч. аналит.обзор. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2016. - 204 с.
8. Брюханов А.Ю. Методы проектирования и критерии оценки технологий утилизации навоза, помета, обеспечивающие экологическую безопасность / Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербургский государственный аграрный университет. Санкт-Петербург, 2017
9. Васильев Э.В. Оценка эффективности наилучших доступных технологий для интенсивного животноводства/Э.В. Васильев, А.Ю. Брюханов, Н.П. Козлова//Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. -2016. -№88. -С.131-142.
УДК 631.95
ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ НАВОЗА НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ НДТ
И.А. СУББОТИН
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
Развитие современного сельскохозяйственного производства, особенно животноводства, отличается возрастающей интенсификацией, что увеличивает риски негативного влияния на окружающую среду. При этом наиболее значимым источником негативного воздействия является навоз. Для повышения экологической безопасности предложено использовать принципы наилучших доступных технологий (НДТ), которые в настоящее время закреплены в российском природоохранном законодательстве и в ближайшие годы станут обязательными для проектирования крупных животноводческих предприятий. Ключевым принципом концепции НДТ является технологическое нормирование, основанное на комплексном учёте как экономических, так и экологических показателей, причём экологические показатели должны учитывать все значимые виды негативного воздействия на окружающую среду. В статье рассматриваются вещества-загрязнители, характерные для процессов утилизации навоза. Методом логико-лингвистического моделирования (на основе экспертных оценок) определена значимость влияния характерных веществ-загрязнителей.
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 92._
На основе полученных коэффициентов значимости веществ-загрязнителей сделан вывод о том, что наиболее значимое негативное воздействие на окружающую среду оказывают соединения азота. Предложен способ проектирования технологии утилизации навоза на основе принципов НДТ.
Ключевые слова, навоз, экологическая безопасность, наилучшие доступные технологии, переработка навоза, критерии выбора технологий.
IMPROVEMENT OF ENVIRONMENTAL SAFETY OF MANURE UTILISATION BASED ON BAT PRINCIPLES
I.A. SUBBOTIN
Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg, Russia
Development of modern agricultural production, especially livestock farming, is characterised by ever-growing intensification. This contributes to higher risk of negative impact on the environment, with manure being the most significant source of it. Improved environmental safety may be achieved by introduction of principles of the best available technologies (BAT), which are currently stated in the Russian environmental legislation, and in the coming years will become mandatory when designing the large-scale livestock enterprises. A key principle of BAT concept is technological regulation based on integration of both economic and environmental performance indicators, with the latter taking into account all the relevant types of negative environmental impacts. The article deals with polluting substances associated with manure utilisation processes. Using the method of logical-linguistic modelling based on expert estimations, the importance of relevant pollutants influence was revealed. According to the received coefficients, nitrogen compounds were found to have the most significant negative impact on the environment. The method to design the manure utilisation technology with due account of BAT criteria is suggested.
Keywords. manure, environmental safety, best available technologies, manure processing, technology selection criteria.
ВВЕДЕНИЕ
Тенденции развития современного сельского хозяйства, в том числе животноводства, ведут к дальнейшей интенсификации производства, что проявляется, прежде всего, в концентрации больших поголовий сельскохозяйственных животных на локальных производственных площадках. Это усиливает риски негативного влияния на окружающую среду, а наиболее значимым источником негативного воздействия животноводства является навоз. Одним из путей повышения экологической безопасности является использование принципов наилучших доступных технологий (НДТ). Данная концепция технологического нормирования подразумевает сравнительную оценку технологий по степени воздействия на окружающую среду и разделение всех технологий на экологически безопасные - собственно наилучшие доступные технологии, технологии, являющиеся НДТ при определённых условиях и экологически небезопасные технологии. Понятия и принципы НДТ к настоящему времени закреплены в российских природоохранных нормативно-правовых документах и в ближайшие годы учёт критериев НДТ станет обязательным при проектировании крупных животноводческих предприятий.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
ПРИНЦИПЫ НДТ
Ключевым принципом концепции НДТ является технологическое нормирование, основанное на комплексном учёте как экономических, так и экологических показателей и направленное на разработку и выбор технологий с минимальным негативным воздействием на окружающую среду без чрезмерных затрат[1]. При этом, экологические показатели должны учитывать все значимые виды негативного воздействия на окружающую среду, то есть влияние всех значимых веществ-загрязнителей на все компоненты окружающей среды. Формально, комплексный экологический показатель технологии может быть представлен следующим образом:
ирк = Е^ХкЦ;) (1)
где ирк - комплексный экологический ущерб от загрязнения (в денежной форме), X; - масса >го вещества-загрязнителя, характеризующая технологию, ки - удельный коэффициент ущерба от загрязнения 1 кг вещества-загрязнителя.
Таким образом, для решения задачи определения комплексного негативного воздействия на окружающую среду необходимо выявить перечень значимых веществ-загрязнителей, характерных для рассматриваемых технологий и определить удельный показатель ущерба от 1 кг вещества-загрязнителя.
Ещё одним критерием оценки НДТ является апробированность технологии: для того, чтобы технология рассматривалась как потенциально НДТ, она должна иметь не менее двух внедрений на промышленных объектах.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Определение перечня значимых веществ-загрязнителей было произведено на основе анализа литературных источников: научных статей, справочников и нормативных документов [2, 3, 4, 5].
Определение относительной значимости веществ-загрязнителей было произведено методом логико-лингвистического моделирования Спесивцева-Дроздова [6, 7]. Данный метод основывается на теории планирования эксперимента, математическом аппарате нечёткой логики и регрессионном анализе.
В качестве исходных данных для моделирования были использованы данные, полученные методом анкетирования экспертов. Отбор экспертов осуществлялся по разработанной методике с учетом коэффициента компетентности эксперта (степень знакомства эксперта с рассматриваемым вопросом) и коэффициента аргументированности эксперта.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты обработки экспертных анкет показали высокую согласованность оценок (коэффициент конкордации х 2 значительно выше уровня значимости).
В таблице 1 приведены вещества, характеризующие негативное воздействие на окружающую среду технологий утилизации навоза, выявленные по результатам анализа литературных источников.
ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 92._
Таблица 1
Перечень веществ, характеризующих утилизацию навоза
Вещество или группа Формула Загрязняемый компонент
веществ окружающей среды
Соединения азота NH3, N2O, NO В атмосферу
Соединения азота NO3-, NO2-, орг. Формы В водные объекты
Соединения фосфора Р2О5 В водные объекты
Метан CH4 В атмосферу
Сероводород H2S В атмосферу
Углекислый газ CO2 В атмосферу
Формула (1) в данном случае принимает вид
ирк =ки1х1+ки2х2+ки3х3+ки4х4+ки5х5+ки6х6 (2)
Для выявления значений ки был применён метод логико-лингвистического моделирования, состоящий из формирования матрицы сочетаний факторных переменных, заполнения матрицы экспертными данными и обработки данных методами регрессионного анализа. В результате было получено следующее полиномиальное выражение:
ирк =3,07x1+3,74x2+4,02x3+0,51x4+0,69x5+0,77x6 (3)
Полученные значения ки позволяют оценить значимость негативного влияния веществ-загрязнителей на окружающую среду - например, сравнив ки3 и ки4 можно сделать вывод, что соединения фосфора наносят ущерб окружающей среде примерно в 8 раз больший, чем метан той же массы. Наиболее значимым веществом с точки зрения негативного воздействия являются соединения азота, попадающие в водные объекты, наименее значимыми являются метан, сероводород и углекислый газ.
На основе полученных данных предложен следующий алгоритм проектирования технологии утилизации навоза на основе критериев НДТ:
1. Формирование перечня технологически приемлемых технологий.
2. Расчёт экономических показателей для каждой технологии.
3. Расчёт комплексного экологического показателя ирк.
4. Сравнение значений показателя ирк рассматриваемых технологий с базовой технологией. Все технологии, значения ирк которых больше значения ирк базовой технологии исключаются из рассмотрения. Под базовой технологией понимается наиболее распространённая в отрасли технология.
5. Расчёт сокращения негативного воздействия (разница между значениями ирк базовой технологией и рассматриваемой технологией) и его стоимости и выбор вариантов с наименьшей стоимостью сокращения негативного воздействия.
6. Применение дополнительных критериев-ограничений:
6.1 Проверка достаточного наличия земельных угодий для внесения органического удобрения без превышения рекомендуемой дозы;
6.2 Проверка соответствия размеров навозохранилищ объёму образующегося навоза за 6 месяцев [9].
Применение данного алгоритма позволяет получать технологию, отвечающую условиям конкретного хозяйства, и снижать комплексное негативное воздействие на окружающую среду без чрезмерных затрат.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
ВЫВОДЫ
1. Вопрос обеспечения экологической безопасности продолжает оставаться крайне актуальным, для его решения целесообразно использование принципов НДТ.
2. Для формирования комплексного экологического показателя технологии был сформирован перечень веществ-загрязнителей, характерных для технологий утилизации навоза. Формализация комплексного экологического показателя позволила выявить значимость каждого вещества (группы веществ) с точки зрения негативного воздействия на окружающую среду. Наиболее значимое негативное воздействие на окружающую среду оказывают соединения азота, попадающие в водные объекты; метан, сероводород и углекислый газ оказывают пренебрежимо малое негативное влияние.
3. Для выбора технологий с наименьшим негативным влиянием на окружающую среду без чрезмерных затрат, разработан алгоритм проектирования технологии утилизации навоза на основе критериев НДТ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Субботин И.А., Брюханов А.Ю., Ранта-Корхонен Т. Повышение экологической безопасности сельского хозяйства путём выбора технологических решений на основе критериев наилучших доступных технологий / Сборник трудов XVI Международного экологического форума "День Балтийского моря". 2015. С. 53-54.
2. Рекомендации по обоснованию экологически безопасного размещения и функционирования животноводческих и птицеводческих предприятий / А.Ю. Брюханов, Д.А. Максимов, Э.В. Васильев, Е.В. Шалавина, И.А. Субботин, А.С. Оглуздин, Х. Хухта, Р.А. Уваров / Под ред. А.Ю. Брюханова. СПб.: ИАЭП, 2015. 52 с.
3. Рекомендации по организации и проведению производственного экологического контроля систем переработки и использования навоза (помета) / А.Ю. Брюханов, Д.А. Максимов, Х. Хухта, Э.В. Васильев, В.Б. Минин, И.А. Субботин / Под ред. А.Ю. Брюханова. СПб.: ИАЭП, 2012. -53с.
4. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу от животноводческих комплексов и звероферм. НИИ атмосферы - СПб., 1999.
5. Гриднев П.И., Гриднева Т.Т. Экологическая оценка технологий откорма свиней // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2015. № 6. С. 33-37.
6. Брюханов А.Ю., Спесивцев А.В., Субботин И.А. Оценка экологической безопасности на основе логико-лингвистического моделирования процессов утилизации жидкого навоза // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015. №86. С.129-139
7. Брюханов А.Ю., Трифанов А.В., Спесивцев А.В., Субботин И.А. Логико-лингвистическое моделирование для решения агроэкологических проблем // XIX Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям ^СМ-2016). Сборник докладов в 2-х томах. Санкт-Петербург. 25-27 мая 2016 г. Т.1. с.236-239.
8. Субботин И.А., Брюханов А.Ю. Рекомендации по планированию природоохранных инвестиций в интенсивном животноводстве / под ред. А.Ю. Брюханова - СПб: ФГБНУ ИАЭП, 2016 - 76 с.
