«ЛАГУНА», как один из новейших методов обезвреживания отходов содержания животных

Методы утилизации отходов животноводства. Одним из направлений агропромышленного комплекса (АПК) Кировской области является разведение сельскохозяйственных животных: крупного рогатого скота молочных и мясных пород, свиней, птицы. При содержании животных и птицы образуются крупнотоннажные отходы: навоз и помет. Отходы животноводства по данным инвентаризации ежегодно образуются и используются в количестве 2640,0 тыс т [1].

При этом на 1059 площадках временного хранения ежегодно находятся 3977,56 тыс т указанных отходов в ожидании использования (технологическое обезвреживание) [1, 2]. Согласно областной целевой программе «Развитие агропромышленного комплекса Кировской области на период до 2015 года» в перспективе до 2015 года планируется: развитие племенного животноводства с увеличением поголовья скота примерно в 2 раза по сравнению с 2008 г. (табл. 1) [1, 3]; развитие мясного животноводства с увеличением поголовья скота в 5 раз; развитие мясного животноводства с увеличением мяса скота и птицы на реализацию в убойной массе в 1,48 раза [2].

При реализации всех мероприятий программы годовые объемы образования навоза к 2015 году увеличатся в пять раз, помета - в 1,5 раза и могут достигнуть 16000 и 300 тыс. т соответственно [3]. С увеличением объема производства и использования органических удобрений, повышением требований к их качеству, к охране окружающей среды актуальной задачей становится строительство специальных площадок компостирования.

Несмотря на то, что отходы животноводства и птицеводства практически не накапливаются, а регулярно используются, объекты их размещения являются источниками негативного воздействия на атмосферный воздух, подземные воды, почвы.

Охрана окружающей среды обеспечивается за счет правильного размещения площадок, с учетом расположения рыбохозяйственных объектов и уровня грунтовых вод; устройства специальных защитных приспособлений - бетонированных площадок, бордюров, водоотводных канав и жижесборников. По характеру капитальности и долговечности службы площадки разработаны в трех конструктивных вариантах (таблица 2) [4], применение которых зависит от характера защищенности грунтовых вод на месте строительства [4]. По объемам площадки имеют три основных типоразмера - 1500, 2500 и 3500 м³ [4].

Новый метод утилизация отходов содержания животных. Одной из современных и легко реализуемых разновидностей навозохранилища является «Лагуна». Лагуна представляет собой заглубленный котлован, грунт вынутый из котлована используется для образования замкнутой дамбы по периметру.

На нижней части Лагуны создается 300-миллиметровая песчаная подушка, далее на песчаную подушку и боковые стенки наносится и утрамбовывается глиняный замок толщиной 250 мм. Далее укладывается защитная пленка, текстильный дренаж и нижняя пленка. Нижнее уплотнение выполняется из пленки "Nicoflex"1000 HSPO (высокопрочный полиоле-фин) с удельным весом 1000 г/м² [5].

Пленка раскатывается из рулона и растягивается по всей площади лагуны, выравнивается, чтобы не было зон натяжения, при помощи экскаватора. Края пленки закладываются в канавку, выкопанную по верху дамбы, для лучшей фиксации пленочного покрытия. Пленка склеивается внахлест сварочным экструдером ПСТ-2 или ручным аппаратом РЭСУ-500 [6]. Верхнее покрытие выполняется из пленки "Nicoflex"800 HSPO (высокопрочный полиолефин), удельный вес 800 г/м², изготавливается с армированием из полиэстера, что обеспечивает пленке достаточную прочность.

Преимущества этой пленки - это долговечность (стойкость к воздействию УФ лучей) и эластичность при высоких и низких температурах. Верхняя пленка фиксируется на опорных элементах конструкции и стенках таким образом, что достигается полная герметичность стыков. Укладка пленки производится при скорости ветра не более 5 м/с [6].

По верхнему периметру дамбы при помощи подвесов монтируется пластиковая перфорированная гибкая труба, предназначенная для отвода метановых газов, образующихся при брожении. При установке крышки труба деформируется и плотно прилегает к стыкуемым объектам. В результате происходит процесс полной герметизации хранилища, а так же отвода газов, препятствуя распространению неприятного запаха, выделению аммиака и защищая емкости от заполнения атмосферными осадками [7] (рисунок).

Уничтожение возбудителей болезней и семян сорняков в лагуне происходит в процессе анаэробного сбраживания. Сброженные в анаэробном процессе навозные стоки богаты питательными веществами в легкоусвояемой форме, не имеют запаха и практически дегельминтизированы, что решает проблемы экологического, санитарного и агрохимического характера. Резервуар может быть открытым - иметь только нижнюю пленку, препятствующую попаданию хранимого вещества в землю, или закрытым - иметь, кроме нижней, еще и верхнюю пленку, плавающую поверх содержимого резервуара [6-8].

На ферме должно быть минимум две лагуны, обеспечивающие последовательное накопление и 6-месячное выдерживание (обеззараживание) навоза по средствам добавления 1 кг СаСО3 на 1 тонну навоза с периодической гомогенизацией. Выгрузка производится для весенне-осеннего внесения на поля годового объема навоза [9].

Система циркуляции посредством специального трехлопастного миксера фирмы JS, предназначенного для резервуаров с пленочным покрытием, гомогенизации навоза в период его накопления и перед опорожнением Лагуны служит для более быстрого обеззараживания стоков [6-8].Миксер с лопастями помещается в раму, которая защищает от повреждения пленку. Рама оборудована регулируемыми насадками, которые в процессе перемешивания могут управляться с верха дамбы.

Подача навоза в лагуну производится самовсасывающими насосами для жидкого навоза, например фирмы «JOZ». Выгрузная станция устраивается в месте, обеспечивающем подъезд тракторов с самовсасывающими бочками. Таким образом, полностью исключается попадание навоза на землю и загрязнение прилегающих территорий [8].

Открытая лагуна монтируется по аналогии закрытой, исключая верхнюю покрывную пленку.

Преимущества лагун перед типовыми навозохранилищами заключается в следующем: лагуна значительно дешевле железобетонных и металлических навозохранилищ; возможность совмещения в одном сооружении функций хранения и обеззараживания; простота устройства и монтажа отдельных узлов и сооружения в целом; возможно увеличение объемов за счет надстройки высоты стен, отсутствие загрязнений территории рядом с фермой; полная безопасность для окружающей среды. Так как мы исключили капитальные бетонные конструкции, что многократно удешевили навозохранилища, не утратив их герметичности и сохранив возможность при необходимости изменять месторасположение лагуны [6]. Преимущественно в Кировской области применяют построенные в советские годы типовые навозохранилища, но функционируют и лагуны.

Внесение органических удобрений. Для транспортировки с последующим внесением навоза на поля используются спредеры. Ёмкость бака от 20 500 до 27 300 л. Спредер оборудован независимой подвеской, системой автосмазки, дисковыми тормозами, системой рециркуляции, перемешивания навоза и рукавами для разбрызгивания с зоной охвата от 10 до 14 м [8].

Стоимостные показатели. Усиленная Лагуна, позволяющая наиболее сильно защитить от фильтрации жидкие навозные отходы в период накопления, представлена в дополнительном 250-миллиметровом глиняном замке и стоит 420 тыс. рублей. Так как для нормальной работы потребуется два таких навозохранилища соответственно цена будет составлять 840 тыс. рублей. На наш взгляд, усиление глиняным замком обосновано и экономически выгодно в силу того, что глина плохой фильтрующий материал и она предотвратит от загрязнения почвы при аварийной разгерметизации пленки.

Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) пленочного навозохранилища типа Лагуна. На территории Кировской области успешно эксплуатируются такого типа навозохранилища. Строительство, а также монтаж проводятся в соответствии с инструкцией по проектированию и строительству противофильтрующих устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов СН 551 -82 [6]. Воздействие на окружающую среду Лагуны в период строительства и монтажа будет носить кратковременный характер, а в период эксплуатации будет иметь место воздействия в течение всего срока службы.

Виды техногенных воздействий объекта по уничтожению биологических отходов:

• загрязнение атмосферного воздуха,
• техногенное воздействие на земельные ресурсы,
• воздействия на водные объекты,
• обращение твёрдыми отходами;

Оценка воздействия на геологическую среду. Воздействие на почвенно-растительный покров связывается с механическим повреждением в результате выемки грунта, проведения работ по установке насыпной дамбы из выбранного грунта, изменение рельефа местности, химическим загрязнением в результате выбросов при строительных работах, возможным загрязнением при засорении территории образующимися твёрдыми отходами и нефтепродуктами.

Возможно в период эксплуатации нарушение герметичности пленки, что ведет к загрязнению почвенного покрова, так же негативное воздействие проявляется из-за потери плодородного слоя почвы.

Оценка воздействия на атмосферный воздух. Суммарное количество выбросов от работы строительной техники и эксплуатации такого навозохранилища значительно меньше, чем ранее реализованные проекты.

К негативному воздействию открытой Лагуны на атмосферный воздух относится аммиак, у закрытой Лагуны аммиак с помощью специальных отводящих труб собирается в отдельный герметичный резервуар и тем самым минимизирует попадание загрязняющих веществ в атмосферу. Контроль соблюдения нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ) будет осуществляться как ведомственный, так и государственный.

Оценка воздействия при обращении с отходами. Такого типа навозохранилище, как Лагуна, способно складировать отходы от животноводческих ферм в виде жидкой фракции навоза, относящегося к 4 классу опасности в соответствии с Федеральным классификационным каталогом отходов [10]. В результате строительства Лагун происходит замусоривание прилегающей территории твердыми бытовыми отходами и нефтепродуктами.

Оценка воздействия на растительный и животный мир. Прямое воздействие в месте строительстве Лагун выражается в уничтожении плодородного слоя почв и в связи с этим полное уничтожение растительности в данном месте. К косвенным относят изменение путей миграции животных.

Оценка воздействия на поверхностные и подземные воды. Негативное воздействие выражается в возможности загрязнения подземных вод навозными стоками при нарушении герметизации швов или пленочного полотна в период эксплуатации, для минимизации таких рисков Лагуны проектируют в местах с низким уровнем грунтовых вод и строительство пруда-накопителя в комплексе с Лагунами.

Оценка воздействия на социальные условия. Наиболее значимый социальный фактор выражается в том, что Лагуна является своего рода емкостью санитарного обезвреживания навозной жижи в течение 6 месяцев. В течение полугода происходит практически полное уничтожение патогенных микроорганизмов. Помимо этого навозохранилище закрытого типа минимизирует распространение запаха, исходящего от навоза, и создаст рабочие места, как при строительстве Лагун, так и при их дальнейшей эксплуатации.

Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду:

Для минимизации воздействия на почвенные ресурсы требуется отдельное складирование плодородного слоя почвы в соответствии с ГОСТ 17.5.1.03-78. и дальнейшего его применения, что является трудоемкой и дорогостоящей операцией [11].

Для данных типов навозохранилищ в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.120003 будет установлена санитарно-защитная зона 1000 метров для открытого типа Лагун и 500 - для закрытых [12].

Для снижения негативного воздействия на атмосферный воздух и уменьшение запаха разработаны навозохранилища закрытого типа и дальнейшего монтажа накопителя отходящих газов.

Для предотвращения загрязнения подземных и поверхностных вод необходимо применять сварку швов внахлест согласно СН 551 -82 [6] и последующего строительства прудов-накопителей.

Для минимизации воздействия на водные ресурсы предусмотрены дополнительные виды защиты от фильтрации в виде 250-миллиметрового глиняного замка по всему периметру ложа и дополнительного слоя покрывающей пленки в местах размещения аппаратов для гомогенизации Лагун.

Для полного санитарного обезвреживания отходов необходимый срок выдерживания составляет 6 месяцев при обработке стоков известью за 3-4 месяца до опорожнения Лагуны [11].

Система производственного экологического мониторинга. Открытость данных мониторинга в период строительства и эксплуатации навозохранилищ типа Лагуна с партнёрами и общественными организациями.

Предварительная оценка экологических рисков. В представленных материалах ОВОС рассматривается основной риск, который связан с разгерметизацией пленочного покрытия, что может привести к загрязнению земельных ресурсов.

Заключение. Одним из направлений АПК Кировской области является разведение сельскохозяйственных животных. Большой проблемой в настоящее время является утилизация биологических отходов и отходов содержания животных, для решения этой задачи изучено большинство возможных видов утилизации отходов животноводства и был проанализирован проект усиленного пленочного навозохранилища типа Лагуна.

Проведено сравнение старых навозохранилищ с лагунами закрытого и открытого типа. Преимущество последних заключается в более надежной герметизации навозных стоков, более быстром обезвреживании за счет гомогенизации миксерами, быстрой реализации и дешевизне проекта относительно старых методов наво-зохранения. Преимущественно в Кировской области применяют построенные в советские годы типовые навозохранилища, но функционируют и лагуны.