Биогазовая установка как способ решения проблемы утилизации отходов промышленного животноводства

озеленение в районах с жаркими климатическими условиями необходимо располагать на относе от внешних стен с целью обеспечения защиты от солнечных лучей и устройства тенистых проходов вдоль стен зданий.

В формировании и сохранении среды жизни большую роль играют сады и оранжереи на крыше, совмещаемые с детскими игровыми площадками и плескательными бассейнами, местами прогулок и отдыха взрослого населения. Данные рекреационные территории, находящиеся на значительном удалении от транспортных потоков и людей, могут использоваться для безопасного отдыха граждан. С целью изоляции от атмосферных осадков и неблагоприятных температурных условий возможно использование трансформируемых светопрозрач-ных покрытий.

Практически каждую строительную конструкцию можно сделать озеленённой в случае устройства на ней выступов для вьющихся травянистых растений, которые высаживаются у оснований стен. Также возможно сделать её в виде чередующихся сквозных, горизонтальных или наклонных проёмов, контактирующих с засыпкой и высадить в них травянистые растения.

Специально сконструированные озеленённые стены позволяют получить экономное расходование материала. Для озеленения внешней поверхности необходимо [3]: устройство проёмов или так называемых карманов на внешней по-

верхности стен с последующим заполнением природным грунтом и высадкой растений; возведение полностью или фрагментарно подпорных стен из габионов; оформление пористых (природоподобных) лицевых поверхностей, заполняемых грунтом; закрепление многослойной удерживающей сеткой на поверхности скального откоса слоя природного или искус -ственного грунта с удобрениями и семенами растений; прикрепление к скальному откосу отдельных сборных железобетонных элементов с последующим заполнением пазух растительным грунтом.

Литература

1. Шайхутдинова А.А., Маркова О. С. Экологические аспекты планировочной структуры города Оренбурга // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 4 (60). С. 186-189.

2. СНиП 2.07.01-89 Строительные нормы и правила. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. М., 1999.

3. Шайхутдинова А.А., Ивлева Я.С. Городские зелёные насаждения как элемент системы экологического каркаса // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2016. № 4. С. 91-96.

4. Озеленение территории детских садов и школ, средних и высших учебных заведений.[Электронный ресурс]. URL:// http://ozelenitel-stroy.ru/ozelenenie-detskih-sadov-i-shkol.

5. Нормы озеленения. [Электронный ресурс]. URL://http:// flowerlib.ru/books/item/ffl0/s00/z0000008/st006.shtml.

6. Город Оренбург. [Электронный ресурс]. URL://http://www. admin.orenburg.ru/div3624/5655.

7. Степанова И.А. Мониторинг озеленённых территорий города Оренбурга / И.А. Степанова, М.Ю. Гарицкая, К.Р. Тух-таназарова, С.В. Шулаев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 4 (60). С. 181-184.

Биогазовая установка как способ решения проблемы утилизации отходов промышленного животноводства

Е.В. Яковлева, к.т.н, О.Я. Набокина, к.т.н, В.Н. Куракина,

ст. преподаватель, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Экологическая безопасность, как и продовольственная, являются одной из основных составляющих политики современного государства, так как она напрямую влияет на здоровье населения и качество жизни. Состояние окружающей природной среды, т.е. среды обитания человека и всех живых и растительных организмов, непосредственно зависит от того, насколько соблюдаются нормы экологического законодательства. В экологически неблагополучных условиях невозможно производить качественное и безопасное для человека продовольствие.

Увеличение сельскохозяйственной деятельности человека, обусловленное тем, что потребности в продовольствии возрастают с каждым годом, вызывает негативные изменения в природе. Ухудшается состояние почвы из-за агротехнических мероприятий, связанных с мелиорацией, применением минеральных удобрений, различных средств химизации, а также внесением навозной массы из

животноводческих помещений. Водоёмы загрязняются животноводческими стоками. Химизация и индустриализация сельхозпроизводства приводит к отравлению атмосферного воздуха.

Крупные животноводческие и птицеводческие комплексы, являющиеся мощным источником загрязнения окружающей среды, представляют особую опасность для природы.

В России ежегодно на комплексах и птицефабриках образуется около 170,0 млн м3 сырого помёта и навозной массы. Плохо хранящиеся сырой помёт и навоз, неочищенные животноводческие стоки создают окружающей среде и населению огромную угрозу. Однако работы по реконструкции старых и строительству новых очистных сооружений, несмотря на всё это, не проводятся как из-за отсутствия финансовых средств, так и нежелания владельцев предприятий. Это является следствием отсутствия жёстких законов и высоких штрафов за загрязнение окружающей среды [1].

В последние годы в Оренбургской области, как и по всей стране, наблюдается ускоренный

рост строительства и реконструкции животноводческих и птицеводческих комплексов. В связи с импортозамещением эта тенденция ещё более усилилась. В соответствии со «Стратегией машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства на период до 2020 года» и «Доктриной продовольственной безопасности страны до 2020 года» прогнозируется значительный рост поголовья скота. В Саракташ-ском районе будет создан мясной кластер, базовое предприятие которого обеспечит переработку около 50 тыс. гол. КРС в год. Планируется в ближайшую пятилетку пополнить его 55 фермами на 160 гол. каждая и двумя откормочными площадками [2]. Всё это приведёт к росту отходов жизнедеятельности животных, которых и так накоплено на данный момент очень много.

Материал и методы исследования. Актуальность проблемы утилизации отходов промышленного животноводства связана с тем, что концентрация животных на ограниченной площади очень высокая. Свиной навоз обладает достаточно большим неиспользуемым энергетическим потенциалом, т.к. животные потребляют известные традиционные энергоносители. При этом он имеет в своём составе высокое содержание гумусообразующих и питательных веществ, в которых нуждаются растения [3]. В то же время свиной навоз является весьма агрессивным источником загрязнения окружающей среды.

Так, свинокомплекс «Тимашевский», введённый в действие в Сакмарском районе в 2007 г., производительностью 2,6 тыс. т готовой продукции в год, навозную массу вывозил на прилегающие поля, отравляя тем самым окружающую среду. Жители соседнего с. Беловка собирали по этому поводу сход граждан, чтобы прекратить загрязнение окружающей среды. В результате свинокомплекс просуществовал менее 7 лет и был закрыт из-за экономических проблем, которые косвенно обусловили и несоблюдение норм экологического законодательства.

Свиноводческие предприятия не используют передовые технологии переработки свиного навоза. Это вызывает экологические, экономические и социальные издержки, которые затрудняют их функционирование. Необходимо учитывать при этом, что организм животного не полностью использует энергию, заключённую в потребляемых кормах. Вместе с навозом выделяется её значительная часть, это обусловливает его энергетическую ценность. Технология переработки свиного навоза должна быть такова, чтобы он был надёжно обеззаражен, в нём сохранялось максимальное количество питательных веществ, было минимизировано количество твёрдых, жидких или газообразных отходов, которые могут загрязнять окружающую среду.

Переработка свиного навоза — одна из крупнейших проблем каждой свинофермы. Основное

его применение — удобрение, но для этого нужно строить навозохранилища и очистные сооружения. Этот способ не оправдывает денежных затрат. Найдено достаточно оригинальное решение этой проблемы путём отправления навоза на переработку и получения биогаза, который в дальнейшем используется по необходимости.

Результаты исследования. Биогазовая установка работает следующим образом. В процессе работы навоз подаётся в установку центробежного разделения на фракции. Затем фракция, которая представляет собой навоз влажностью около 90%, поступает в специальный резервуар, где смешивается с осадком, обсеменённым анаэробной микрофлорой, для интенсификации процесса метанового сбраживания. Полученный субстрат в резервуаре нагревается до 52°С, эта температура является оптимальной для обеспечения процесса сбраживания в мезофи льном режиме. Объём резервуара определяется суточной подачей в него навоза, так как загрузка должна осуществляется циклично, раз в сутки. Загрузка производится фекальным насосом.

Время выдерживания навоза в резервуаре составляет 15 сут. При заданном режиме работы степень разложения органического вещества навоза составит 35—40% с конверсией его в биогаз. Отработанный шлам подаётся самотёком в устройство фильтрующего разделения на фракции. Твёрдая фракция представляет собой ценное органическое удобрение. В нём уничтожены в результате анаэробного сбраживания патогенная микрофлора, яйца гельминтов и семена сорных растений. Удобрение не имеет неприятного запаха. Находится в рыхло-сыпучем состоянии, что упрощает его транспортировку и внесение в почву. Значительная часть биогенных веществ минерализована, это делает их более доступными для питания растений и позволяет вносить удобрение в почву в год получения. Удобрение насыщено ферментами, благоприятно влияющими на биохимические почвенные процессы. В целом получаемое удобрение имеет значимую коммерческую ценность. Полученные удобрения складируются на специально подготовленных площадках [4].

Экологически чистое органическое удобрение помимо всех необходимых для растений макро- и микроэлементов содержит активные биологические стимуляторы класса ауксинов, существенно увеличивающих выход урожая. Удобрение действует сразу после внесения в почву. Полностью отсутствует патогенная флора. Удобрение нетоксично, пожаробезопасно, не образует вредных соединений при внесении в почву.

Биогаз, получаемый в результате переработки свиного навоза, аккумулируется в газгольдере. Технология получения биогаза из естественного природного материала (в данном случае — из навоза), по большому счёту, позволяет в первую очередь безболезненно утилизировать небезопас-

ные продукты жизнедеятельности животных, а уже потом является способом получения относительно недорого источника топлива. Получаемый биогаз плотностью 1,2 кг/м3 (0,93 плотности воздуха) имеет следующий состав (%): метан — 65, углекислый газ — 34, сопутствующие газы — до 1 (в том числе сероводород — до 0,1). Содержание метана может меняться в зависимости от состава субстрата и технологии в пределах 55—75%. Описанная технология — это технология переработки и обеззараживания отходов свиноводства, которая себя окупает. Причём окупает даже не столько самим получаемым биогазом, сколько экологическим благополучием.

Окупаемость установки довольно низкая, однако её польза для экологии несомненна. Производство биогаза из производственных отходов и свиного навоза — это высокое достижение в сельскохозяйственной области.

Понимание сложившейся экологической обстановки должно играть немаловажную роль в распространении биогазовых установок в Оренбуржье. На данный момент министерство природных ресурсов, экологии и имущественных отношений Оренбургской области издало указы губернатора от 24.02.2012 N 104-ук, осуществляющие государственный надзор в области обращения с отходами и надзор в области охраны атмосферного воздуха. Решением обозначенных проблем является использование биогазовых технологий, смысл которых состоит в переработке биоотходов, производстве биогаза, энергии и удобрений.

Поддержать развитие данной отрасли можно путём демонстрации примеров передовой практики или особых проектов существующих биогазовых установок. Примером может послужить Белгородская область, которая на данный момент является самым развитым регионом биогазовых ресурсов в России. В целях решения экологических проблем и разработки инновационных подходов к реализации перспективных мероприятий, направленных на охрану окружающей среды, правительство Белгородской области постановлением от 8 июня

2009 г. № 183-пп утвердило «Концепцию развития биоэнергетики и биотехнологий в Белгородской области на 2009—2012 годы». Также постановлением правительства Белгородской области от 30 октября

2010 г. № 364-пп утверждена долгосрочная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Белгородской области на 2010—2015 годы и целевые показатели на период до 2020 года». Одним из приоритетов программы было развитие энергетики на базе возобновляемых источников энергии биогазовых технологий [5].

В отличие от Белгородской, в Оренбургской области отсутствует программа продвижения биогазовой отрасли. Но, несмотря на это, в регионе осуществляет свою деятельность ООО «Комплексные системы утилизации», основными направлениями деятельности которого являются утилизация биологических отходов, получение из них удобрения и продажа инновационных биотехнологий и разработок. К сожалению, технология не пользуется спросом у местных руководителей сельскохозяйственных предприятий [6].

Руководители животноводческих и птицеводческих комплексов, возможно, и применяли бы эти технологии, но из-за отсутствия жёстких законов и высоких штрафов за нарушения правил безопасной утилизации отходов, которые введены в странах Европы, а также экономических проблем они не спешат это делать. Поэтому необходимо вводить эффективные меры для исправления сложившейся ситуации.

24 мая 2017 г. в Оренбургском ГАУ прошел научно-практический семинар на тему: «Биогаз: проблемы экологической безопасности и перспективы применения в Оренбургской области», в работе которого приняли участие руководители предприятий и учёные Оренбургской, Челябинской, Владимирской, Белгородской областей, г. Санкт-Петербурга, а также Республики Казахстан. По результатам работы этого семинара было принято решение направить резолюцию в адрес министерства сельского хозяйства Оренбургской области. Есть надежда, что усилия учёных при поддержке министерства сельского хозяйства принесут свои плоды.

Литература

1. Фунтиков В.Ф. Профилактика загрязнений окружающей среды отходами животноводства / В.Ф. Фунтиков, И.Л. Старых, О.Н. Старых, Г.А. Чернов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2004. № 3. С. 130-131.

2. Новые горизонты Оренбуржья. Программная статья Ю.А. Берга // Оренбуржье — наш общий дом. Информационный бюллетень от 23.08.2014.

3. Набокина О.Я., Урбан В.А. Органические удобрения в Оренбургской области // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. Оренбург, 2015. С. 158—162.

4. Ильин С.Н. Ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза с получением биогаза: дисс. ... канд. техн. наук: Иркутск, 2005. 171 с.

5. Павловская Н.Е., Виноградов А.В. Внедрение и практическая реализация инновационных технологий преобразования отходов свиноводства, молочного и мясного животноводства и сахарного производства в энергию: отчёт о научно-исследовательской работе. Орел, 2013.

6. Кокарев Н.Ф., Бибарсов В.Ю., Абдуллин М.А. Перспективы и проблемы внедрения в эксплуатацию биогазовых установок в Оренбургской области // Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар .науч.-практич. конф. Оренбург, 2015. С. 217—222.