Лекция 5 Животноводческие комплексы и охрана окружающей среды.

Животноводческие фермы и комплексы являются в настоящее время серьезными источниками загрязнения, особенно водных объектов и атмосферного воздуха. 

По степени воздействия на окружающую среду, влияние крупных животноводческих комплексов соизмеримо с влиянием промышленных объектов. Вблизи животноводческим комплексов и ферм промышленного типа особую угрозу окружающей среде представляют скопления навоза, а также нитратное и микробное загрязнение почв, фитоценозов, поверхностных и грунтовых вод. Повсюду в сельскохозяйственных районах реки содержат значительные количества нитратов и фосфатов, причем первые из них образуются из отходов животноводства, а последние – из промышленных удобрений.

Отходы животноводства содержат различные органические вещества: мочевина, фенолы, медицинские препараты, добавляемые в корм, и т.д. В стоках содержатся и неорганические вещества: соединения азота, фосфора, калия, цинка, марганца, меди, кобальта и др. Кроме того, там присутствуют и патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, нематоды, простейшие насекомые), вызывающие заболевания как животных, так и человека.

Из животноводческих помещений в атмосферу поступает аммиак, сероводород, углекислый газ. Так, птицефабрика на 400 тыс. несушек получает в год такое количество помёта, что при разложении его выделяется около 700 т. газов, в том числе 450 т. метана (65%), 208 т. углекислого газа (30%) и 35 т. водорода, индола, скатола, сероводорода, аммиака и других соединений (5%). Химическому и биологическому загрязнению атмосферного воздуха в значительной мере способствуют недостаточно отработанные технологии на промышленно-животноводческих комплексах и птицефабриках.

 Источниками загрязнения атмосферы являются помещения для содержания скота, откормочные площадки, навозохранилища, биологические пруды, пруды-накопители сточных вод, поля фильтрации. В зоне животноводческих комплексов и птицефабрик атмосферный воздух загрязнен микроорганизмами, пылью, аммиаком и другими продуктами жизнедеятельности животных, часто обладающими неприятными запахами (свыше 45 различных веществ). Эти запахи могут распространяться на значительном расстоянии (до 10 км), особенно от свинокомплексов. В связи с тем, что эти отходы находят небольшое применение, запах от накапливаю-щегося навоза возрастает. Таким образом, в настоящее время удаление отходов стало главной проблемой фермеров.

Развитие животноводства на промышленной основе, создание прочной кормовой базы, расширение отгонных пастбищ, большая концентрация поголовья скота на ограниченной площади, изменение традиционных форм его содержания обусловливают необходимость ис-пользования большого количества воды из рек, озер и других водных объектов, что оказывает существенное влияние на состояние самих водоемов и окружающей среды в целом. Как известно, промышленное животноводство - один из самых крупных водопотребителей. Высокая концентрация поголовья скота на ограниченных площадях, использование гидравлических систем уборки и удаления экскрементов животных приводят к образованию огромных объемов жидкого навоза, а также связанных с эксплуатацией производственных помещений значи-тельных количеств вредных летучих химических веществ, неприятных запахов, интенсивного шума и др.

Промышленное производство птицы, говядины и свинины сталкивается с проблемой отходов, загрязняющих воздух, воду и почву. Одним из основных источников загрязнения является навоз, который попадает в возу, почву, атмосферу. Особенно большое количество навоза накапливается при стойловом содержании скота. В случае не-правильного выбранного способа утилизации такого вида отходов, навоз попадает в воду и вносит в нее значительный объем биогенных веществ. Выпас животных на пастбищах, также приводит к заражению водной среды, поскольку их часто располагают вблизи водоемов. Кроме того, перед тем как попасть в воду часть навозной массы успевает впитаться в почву. Сбор и удаление навоза, а также других выделений на животноводческих фермах уже длительное время представляет серьезную проблему для ферм, специализирующихся на прои-водстве мяса. Навоз собирают в загонах для скота, откуда он вновь возвращается в землю в виде удобрения, вносимого для повышения урожая.

Существуют различные технологии переработки и утилизации навоза:

- многоступенчатая очистка с разделением на жидкую (карантирование в полевых хранилищах и обеззараживание – в аэротенках) и твердую (помещается в штабеля) фракции;

- производство торфо-компостных или торфо-навозных удобрений с биотермическим обеззараживанием;

- анаэробная переработка (метаногеноз) или сбраживание жидко-го навоза;

- утилизация на полях орошения.

Причиной того, что жидкие животноводческие отходы стали сегодня серьезной экологической проблемой всех без исключения регионов России, загрязняя почву, грунтовые воды и воздух, является от-сутствие совершенной технологии их очистки и дальнейшего использования. Защита окружающей среды требует, чтобы колоссальные объёмы стоков, производимые сегодняшним животноводством, пере-рабатывались экологически целесообразными методами, использующими передовые технологии.

Охрана окружающей среды от отходов животноводства, профи-лактика инфекционных, инвазионных и других заболеваний людей и животных связаны с реализацией мероприятий по созданию эффективных систем сбора, удаления, хранения, обеззараживания и использования навоза и навозных стоков, усовершенствованием и эффективной работой воздухоочистных систем, правильным размещением животноводческих комплексов и сооружений обработки навоза по отношению к населенным пунктам, источникам хозяйственно-питьевого водоснабжения и другим объектам, т.е. с комплексом мероприятий гигиенического, технологического, сельскохозяйственного и архитектурно-строительного профилей. Необходимое условие сохранения природной среды – захоронение трупов животных в биотермических ямах (яма Беккари, чешская яма и др.), сжигание трупов, инфицированных сибирской язвой и иными спорообразующими возбудителями.

Животноводческие фермы и комплексы, предприятия, перерабатывающие сельскохозяйственную продукцию, должны иметь необходимые санитарно-защитные зоны и очистные сооружения, исключающие загрязнение почв, поверхностных и подземных вод, поверхности водосборов водоемов и атмосферного воздуха. Нарушение указанных требований влечет за собой ограничение, приостановление либо прекращение экологически вредной деятельности сельскохозяйственных и иных объектов по предписанию специально уполномоченных на то государственных органов РФ в области охраны окружающей природ-ной среды, санитарно-эпидемиологического надзора.

Для объектов сельского хозяйства, являющихся источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека, в зависимости от мощности, условий эксплуатации, характера и количества выделяемых в окружающую среду загрязняющих веществ, создаваемого шума, вибрации и других вредных физических факторов, а также с учетом предусматриваемых мер по уменьшению неблагоприятного влияния их на среду обитания и здоровье человека, в соответствии с санитарной классификацией устанавливаются следующие размеры санитарно-защитных зон:

Класс I - санитарно-защитная зона 1000 м установлена для свиноводческих комплексов, комплексов крупного рогатого скота.

Класс II - санитарно-защитная зона 500 м - для ферм звероводческих, складов для хранения пестицидов свыше 500 т., производства по обработке и протравлению семян.

Класс III - санитарно-защитная зона 300 м - для ферм овцеводческих, складов для хранения ядохимикатов и минеральных удобрений более 50 т., обработки сельскохозяйственных угодий пестицидами с применением тракторов (от границ поля до населенного пункта), кролиководческих ферм.

Класс IV - санитарно-защитная зона 100 м - для тепличных и парниковых хозяйств, складов сухих минеральных удобрений и ХСЗР (зона устанавливается и для предприятий по переработке и хранению пищевой продукции), мелиоративных объектов с использованием животноводческих стоков.

Класс V - санитарно-защитная зона 50 м - для хранилищ фруктов, овощей, картофеля, зерна, материальных складов, хозяйств с содержанием животных (свинарники, коровники, питомники, конюшни, зверофермы) до 50 голов.

Как известно, сами по себе отходы производства и потребления также подразделяются на пять классов опасности по степени негативного воздействия на окружающую среду. Классификация отходов в зависимости от источника их образования и других факторов приводит-ся в Федеральном классификационном каталоге отходов, утвержден-ном Приказом Росприроднадзора от 22.05.2017 № 242 (в ред. от 28.11.2017; далее — ФККО). В подтип «Отходы животноводства (включая деятельность по содержанию животных)» ФККО входят следующие группы отходов: отходы разведения крупного рогатого скота; отходы разведения и содержания лошадей и прочих животных семейства лошадиных отряда непарнокопытных; отходы разведения верблюдов и прочих животных семейства верблюжьих; отходы разведения овец и коз; отходы разведения свиней; отходы разведения сельскохозяйственной птицы; отходы разведения и содержания животных прочие.

Внутри каждой группы содержатся виды навоза и помета на разных стадиях перепревания: свежий (только что образовавшийся) и перепревший. В процессе перепревания из отхода улетучивается влага, а также происходит естественный процесс микробиологического разложения органических соединений. После перепревания класс опасности отхода снижается. Так, свежий навоз крупного рогатого скота, конский, верблюжий, мелкого рогатого скота, пушных зверей, диких животных после перепревания переходит из IV в V класс опасности, а свежий навоз свиней и птичий помет — из III в IV класс опасности.

Отходы животноводства удаляются механическим способом (транспортерами, бульдозерами и др.) или гидравлическим (самотеком либо прямым смывом водой) (рис. 28).

 До места их сбора, обеззараживания, карантирования и подготовки к использованию отходы животноводства транспортируются с помощью насосов, трубопроводов (жидкие фракции) либо механическим способом (мобильным транспортом). Удаленные отходы живот-новодства могут быть подвергнуты компостированию естественным способом (в данном случае процесс компостирования в буртах длится до 6 месяцев) либо анаэробному сбраживанию в метатенках.

По сложившейся практике отходы животноводства складируются в специальных объектах — навозо- и пометохранилищах, лагунах для хранения бесподстилочного навоза, на специальных площадках и др. Срок хранения обусловлен влажностью отхода, условиями хранения, площадью сооружения, эпизоотическим состоянием хозяйства и др., поэтому точные сроки каждый раз необходимо определять согласно технологии производства конкретного предприятия.

Отходы животноводства необходимо карантировать и обеззараживать. Обеззараживание может проводиться химическим или термическим методом в короткие сроки либо естественным путем. Естественное биологическое обеззараживание осуществляется путем выдерживания в секционных навозохранилищах или прудах-накопителях в течение 12 месяцев. Кроме того, отходы животноводства подвергаются дезинвазии биологическим, физическим или химическим методом. Сроки выдерживания отходов животноводства при использовании биологического метода: в открытых хранилищах: навоз крупного рогатого скота – 6 месяцев; навоз свиней – 12 месяцев; помета в пометохранилищах – 3–6 месяцев.

Таким образом, процесс перепревания отходов животноводства из свежего состояния до состояния, в котором их можно использовать как удобрение, довольно сложный, может осуществляться разными способами и занимать длительное время (до 12 месяцев).

Пути снижения экологической нагрузки животноводческих комплексов на окружающую среду разнообразны. В частности, большие объемы органических отходов могут быть преобразованы в источник энергии – биогаз.

Биотопливо или биогаз – это смесь различных газов, которая образуется в результате деятельности особых микроорганизмов, питающихся различной органикой, в том числе навозом. После его получения навоз или помет превращаются в качественное удобрение, содержащее калий, азот, фосфор и почвообразующие кислоты. Плюсы пере-работки навоза в биотопливо очевидны, это: снижение выброса парни-ковых газов; сокращение расхода невозобновляемых видов топлива; очистка экскрементов от гельминтов, а также различных возбудителей болезней; возможность утилизации кухонных отходов.

Навоз, как и помет, является не только экскрементами животных, но и очень сложным веществом. Оно наполнено различными микроорганизмами, которые участвуют во многих химических и физических процессах. Во время нахождения в кишечнике они перерабатывают пищу, разрушают сложные органические цепочки, превращая их в простые вещества, пригодные для усваивания через стенки кишечника. При этом численность и активность микроорганизмов корректируется желудочным соком и выделяемыми кишечником веществами. После попадания в биореактор их часть начинает усиленно поглощать кисло-род, выделяя в процессе своей жизнедеятельности различные газы (рис. 29).

 Именно они расщепляют сложные органические соединения, превращая их в вещества, пригодные для питания метанообразующих микроорганизмов. Этот процесс называют гидролизом или брожением. Когда уровень кислорода падает до критического значения, эти микроорганизмы гибнут и перестают участвовать в происходящих процессах, а их работу выполняют анаэробные бактерии, то есть не нуждающиеся в кислороде.

Биогаз используют в качестве топлива для производства: электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива. Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясокостной муки. Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относи-тельным показателям принадлежит Дании – биогаз занимает до 18 % в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия — 8000 установок. В Западной Европе не менее половины всех птице-ферм отапливаются биогазом.

Важно при выборе территории под животноводческие комплексы и фермы учитывать не только экономические, транспортные, технические условия, но и требования охраны окружающей среды, направленные на предотвращение загрязнения ее отходами животноводства. В первую очередь учитываются климато-географические и метеорологические характеристики местности для обеспечения рассеивания загрязнений, выбрасываемых в атмосферный воздух. Неблагоприятными в этом отношении являются инверсии, штиль, туманообразование, пересеченный рельеф местности.