CC BY
35
УДК 631.147:502.55
ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ НАВОЗА ПУТЕМ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ КРИТЕРИЕВ НАИЛУЧШИХ ДОСТУПНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
И.А. Субботин, научный сотрудник
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства E-mail: [email protected]
Аннотация. Развитие современного животноводства отличается усилением интенсификации производства, что усиливает риски негативного влияния на окружающую среду. Наиболее значимым источником негативного воздействия животноводства является навоз. Для повышения экологической безопасности автор предлагает 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 учете как экономических, так и экологических показателей, причем 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) была определена значимость влияния характерных веществ -загрязнителей. На основе полученных коэффициентов значимости веществ-загрязнителей сделан вывод о том, что наиболее значимое негативное воздействие на окружающую среду оказывают соединения азота, и предложен алгоритм проектирования технологии утилизации навоза на основе критериев НДТ. Ключевые слова: экологическая безопасность, наилучшие доступные технологии, переработка навоза, критерии выбора технологий.
Введение. Тенденции развития современного животноводства ведут к дальнейшему усилению интенсификации производства, что проявляется, прежде всего, в концентрации больших поголовий сельскохозяйственных животных на локальных производственных площадках. Это усиливает риски негативного влияния на окружающую среду, и 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 определенных условиях и экологически небезопасные технологии. Понятия
и принципы НДТ в настоящее время закреплены в российских природоохранных нормативно-правовых документах, и в ближайшие годы учет критериев НДТ станет обязательным при проектировании крупных животноводческих предприятий.
Принципы НДТ. Ключевым принципом концепции НДТ является технологическое нормирование, основанное на комплексном учете 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:
Механизация, автоматизация и машинные технологии в животноводстве
ирк = х кщ) (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.
Еще 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.
Материалы и методы. Определение перечня значимых веществ-загрязнителей было произведено на основе анализа литературных источников: научных статей, справочников и нормативных документов.
Определение относительной значимости веществ-загрязнителей было произведено методом логико-лингвистического моделирования Спесивцева-Дроздова [2, 3]. Данный метод основывается на теории планирования эксперимента, математическом аппарате нечеткой логики и регрессионном анализе.
В качестве исходных данных для моделирования были использованы данные, полученные методом анкетирования пяти экспертов ФГБНУ ИАЭП.
Результаты и обсуждения. В таблице 1 приведены вещества, характеризующие негативное воздействие на окружающую среду технологий утилизации навоза, выявленные по результатам анализа литературных источников. Формула (1) в данном случае принимает вид
= ки-х- + ки 2^2 + +
^4X4 + ки5х5 + ки6х6 . (2)
Для выявления значений ки^ был применен метод логико-лингвистического моделирования, состоящий из формирования матрицы сочетаний факторных переменных, за-
полнения матрицы экспертными данными и обработки данных методами регрессионного анализа. В результате было получено следующее полиномиальное выражение:
ирк = 3,07х1 + 3,74х2 + 4,02х3 + 0,51х4 + 0,69х5 + 0,77х6 . (3)
Таблица 1. Перечень веществ, характеризующих
Вещество или Формула Загрязняемый компонент
группа веществ окружающей среды
Соединения кн3, N0, В атмосферу
азота N0
Соединения да3-, да2-, В водные объекты
азота орг.формы
Соединения Р2О5 В водные объекты
фосфора
Метан СН4 В атмосферу
Сероводород В атмосферу
Углекислый газ СО2 В атмосферу
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 алгоритм проектирования технологии утилизации навоза на основе критериев НДТ:
1. Формирование перечня технологически приемлемых технологий.
2. Расчет экономических показателей для каждой технологии.
3. Расчет комплексного экологического по-казателя Ир^ .
4. В качестве дополнительных критериев-ограничений используются следующие критерии: проверка достаточного наличия земельных угодий для внесения органического удобрения без превышения рекомендуемой дозы; проверка соответствия размеров навозохранилищ объему образующегося навоза за 6 месяцев [4].
Лоигпа! оГ УШТ^Н №3(27)-2017
129
5. Рассчитывается сокращение негативного воздействия (разница между значениями ирк базовой и рассматриваемой технологий) и его стоимость, выбираются варианты наименьшей стоимости сокращения негативного воздействия.
6. 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 распространенная в отрасли технология.
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 с точки зрения негативного воздействия на окружающую среду. Наиболее значимым веществом с точки зрения негативного воздействия являются соединения азота, попадающие в водные объекты, наименее значимыми являются метан, сероводород и углекислый газ.
3. Для выбора технологий с наименьшим негативным влиянием на окружающую сре-
ду без чрезмерных затрат разработан алгоритм проектирования технологии утилизации навоза на основе критериев НДТ.
Литература:
1. Повышение экологической безопасности сельского хозяйства путём выбора технологических решений на основе критериев НДТ / Субботин И. и др. // Тр. XVI Межд. форума "День Балтийского моря". 2015. С. 53.
2. Оценка экологической безопасности на основе логико-лингвистического моделирования процессов утилизации жидкого навоза / Брюханов А.Ю. и др. // Технологии и технические средства пр-ва продукции растениеводства и жив-ва. 2015. №86. С.129-139.
3. Логико-лингвистическое моделирование для решения агроэкологических проблем / Брюханов А.Ю. и др. // XIX Межд. конф. по мягким вычислениям и измерениям (SCM-2016). СПб., 2016. Т. 1. С. 236-239.
4. Субботин И.А., Брюханов А.Ю. Рекомендации по планированию природоохранных инвестиций в интенсивном животноводстве. СПб., 2016. 76 с.
Literatura:
1. Povyshenie ehkologicheskoj bezopasnosti sel'skogo ho-zyajstva putyom vybora tekhnologicheskih reshenij na os-nove kriteriev NDT / Subbotin I. I dr. // Tr. XVI Mezhd. foruma "Den' Baltijskogo morya". 2015. S. 53.
2. Ocenka ehkologicheskoj bezopasnosti na osnove logi-ko-lingvisticheskogo modelirovaniya processov utilizacii zhidkogo navoza / Bryuhanov A.YU. I dr. // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva pr-va produkcii rastenievodstva i zhiv-va. 2015. №86. S.129-139.
3. Logiko-lingvisticheskoe modelirovanie dlya resheniya agroehkologicheskih problem / Bryuhanov A.YU. i dr. // XIX Mezhd. konf. po myagkim vychisleniyam i izmere-niyam (SCM-2016). SPb., 2016. T. 1. S. 236-239.
4. Subbotin I.A., Bryuhanov A.YU. Rekomendacii po pla-nirovaniyu prirodoohrannyh investicij v intensivnom zhi-votnovodstve. SPb., 2016. 76 s.
THE ECOLOGICAL SAFETY OF MANURE UTILIZATION INCREASING BY CHOICE OF TECHNOLOGY BASED
ON THE BEST AVAILABLE TECHNOLOGIES' CRITERIA I.A. Subbotin, research worker
The institute of agroengineering and ecological problems of agriculture industry
Abstract. The development of modern livestock farming is characterized by increasing intensification of production, which increases the risk of a negative impact on the environment. The most significant source of livestock negative impact is manure. To improve ecological safety, the author proposes to use the principles of best available technologies (NDT), that currently are enshrined in the Russian nature protection legislation and in the nearest years will become mandatory for the large livestock enterprises design. A key principle of the NDT concept is a technological regulation, based on a complex accounting of both economic and ecological indicators, at that the ecological indicators should take into account all the significant types of negative impact on the environment. The article discusses substances-pollutants that are typical for the manure utilization processes. By the method of logic-and-linguistic modeling (based on expert appraisal) was determined the significance of the typical pollute substances' influence. Based on the substances polluting coefficients it is concluded that the most significant negative impact on the environment have a chemical compounds of nitrogen and an algorithm for the manure utilization technologies design, based on the NDT criteria.
Keywords: ecological safety, the best available technologies, manure processing, choice of technologies criteria.
