Человек и природа. Понятие охраны природы

1.

ТЕМА: Природа и человек

2. СОДЕРЖАНИЕ:

Введение:
1.Значение природы в жизни человека.
2.Взаимодействие природы и общества.
3.Эволюция природы и общества.
4.Понятие охраны природы.

3. Изучение проблемы переработки и использования отходов.

1.Концепция безотходного производства.
2.Переработка и использование отходов.
3.Масштабы «производства» отходов в России.
4.Экологическое состояние Курской области.
5.Предложения по реализации системы утилизации
отходов в России.

4. Практическое использование отходов сельского хозяйства.

1.Что такое биогаз?
2.Факторы, влияющие на производство биогаза.
3.Установки для получения биогаза.
4.Практические советы.
5.Замечательное сообщество.
6.Как построить биореактор?
7.Использование биогаза
8.Экономическая эффективность
9.Техника безопасности.

5. Значение природы в жизни и деятельности человека

Природа в широком понимании — Вселенная, а в узком —
совокупность неорганического и органического мира на Земле. Для
общества природа имеет огромное социальное, производственное,
экономическое, научное, оздоровительное и эстетическое значение.
Природа величественна во всех ее проявлениях.

6. Научно-познавательное значение природы состоит в том, что она является источником всех научных знаний, развития разных отраслей

науки.
Вся история естествознания —
это постепенное раскрытие законов
природы, возникновение все новых и
новых отраслей науки (молекулярной
биологии, биофизики,
биогеоценологии, бионики, кибернетики
и др.). Изучение эталонов целостной
природы дает возможность правильно
оценить роль человека как
преобразователя природы и решить
вопросы о самых целесообразных и
продуктивных биологических системах.

7. Природа — источник здоровья, радости, духовного богатства. На здоровье человека целебно влияет чистый воздух, вода, купание в

море, экскурсии в природу. Для здоровья полезно
отдыхать в сосновом лесу, в парках, где воздух насыщен озоном,
фитонцидами. Чистая, незагрязненная природа широко
используется человеком с лечебной целью.

8. Взаимодействие общества и природы

Человек — продукт природы. Он непрерывно взаимодействует с ней. Это
взаимодействие представляет собой основу истории человеческого общества и
его борьбу за жизнь и деятельность.
Воспитательное значение природы
трудно переоценить. Общение с
природой благотворно влияет на
человека, делает его добрее, пробуждает
в нем самые лучшие чувства. Особенно
велика роль природы в воспитании
детей. Замечательный советский педагог
В. Н. Сухомлинский ставил в основу
воспитания детей их непосредственное
знакомство с окружающей природой.
Эстетическое значение природы огромно.
Природа издавна была для человека
источником эстетического наслаждения,
вызывала положительные эмоции,
вдохновляла поэтов, писателей,
художников и композиторов. Без
общения с природой невозможно
развивать у человека чувство прекрасного.
Охране красот природы уделяется особое
внимание. Сохранение неповторимой
красоты природы – почетная обязанность
каждого человека.

9. Эволюция природы и общества

В природе различают три
формы эволюции
социальную
неорганическую
биологическую

10. Неорганическая эволюция

Установлено, что
неорганическая эволюция
различных небесных тел
протекает очень медленно
и ее трудно наблюдать и
изучать. Однако
астрономы изучают эволюцию космических тел,
вещества, эволюцию
звезд, образование новых
галактик в космическом
пространстве.

11. Биологическая эволюция

Биологическая эволюция проходит
значительно быстрее с нарастающими темпами
развития. Научные доказательства
свидетельствуют, что самые примитивные живые
существа появились на планете (в Мировом
океане) около 3 млрд. лет назад (это очень
короткий срок в масштабах астрономического
времени). Около 1 млрд. лет потребовалось для
превращения одноклеточных впервые
многоклеточные организмы.
Позже, в кембрийском периоде (около
600 млн. лет назад) развилась многообразная
морская флора и фауна. Затем, начиная с ордовика
и силура (400 млн. лет назад), развиваются
позвоночные животные. В мезозойской эре
появились первые птицы и млекопитающие,
интенсивно бурное развитие. которых произошло
в кайнозое (70 млн. лет назад). Человек же
существует на Земле только 3,5—4 млн. лет.

12. Социальная эволюция

Социальная эволюция
проходит еще быстрее.
Человеческое общество
развивается с такой
скоростью, что
органический мир кажется
как бы стоящим на месте, и
природа не может
приспособиться к быстрым
темпам воздействия на нее
человека.
Диалектика взаимодействия
общества и природы заключается
в том, что человечество, будучи
составной частью природы,
вместе с тем противостоит
природе как преобразующая ее
сила. Ведущей стороной во
взаимодействии общества и
природы становится
человеческое общество, которое
всесторонне преобразует природу
в общественной практике.

13.

Однако вначале человек находился почти в полной зависимости
от природы, ее климата и наличия в окружающей среде съедобных
растений и животных, на которых он охотился. Человек часто погибал
во время охоты на крупных хищников, он страдал и умирал от
различных болезней. Поэтому ему приходилось вести суровую борьбу
за свое существование против неблагоприятных факторов среды.

14.

С развитием общества человек приспосабливается к
неблагоприятным климатическим условиям. При помощи
сельхозмашин, различных удобрений человек возделывает
нужные ему съедобные растения, а животноводство давно стало
хозяйственно важнее первобытной охоты на животных и
обеспечивает человека мясомолочными и другими продуктами
питания и веществами. Продолжительность жизни человека
увеличилась благодаря оптимальным условиям
жизнедеятельности, достижениям медицины и др. Однако и
сейчас человек как живой организм остался почти неизменным.
Так, как и первобытный человек, он нуждается в чистом воздухе и
воде, в съедобной пище, необходимой калорийности, в
определенных климатических условиях и т. д. Таким образом,
человек за многие годы изменился не как живое существо —
продукт биологической эволюции, а как член общества,
развивающегося по своим законам.

15. Понятие охраны природы

Впервые высказывание
ученых о влиянии человека на
природу появилось два столетия
назад. Так, Ж. Руссо (1712—1778)
писал, что человек своей
деятельностью во многих случаях
наносит вред окружающей
природной среде. В разные
периоды понятие «охрана
природы» имело различное
содержание. Впервые этот термин
получил большое
распространение после первого
международного съезда по охране
природы в 1913 г.

16. Изучение проблемы переработки и использования отходов

17. Концепция безотходного производства

По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами
роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения малои безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как
стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и
охраны окружающей среды.
«Безотходная технология представляет собой такой метод производства
продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс —
ТПК), при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и
комплексно в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные
ресурсы, и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального
функционирования». Эта формулировка не должна восприниматься абсолютно.
Представить себе абсолютно безотходное производство просто невозможно, такого и в
природе нет. Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование
природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии такого
ненарушенного состояния природы.
Создание безотходных производств относится к весьма сложному и длительному
процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под
малоотходным производством следует понимать такое производство (процесс,
предприятие, объединение, ТПК), результаты которого при воздействии их на
окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими
нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или
другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и
направляться на длительное хранение или захоронение.

18.

В соответствии с действующим в России законодательством предприятия, нарушающие
санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть
реконструированы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть
малоотходными и безотходными.
Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном
производстве может направляться на длительное хранение или захоронение? В этой связи в
ряде отраслей промышленности России уже имеются количественные показатели оценки
безотходности. Так, в цветной металлургии широко используется коэффициент
комплексности, определяемые долей полезных веществ (в %), извлекаемых из
перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству. В ряде случаев он уже
превышает 80%
Безотходная технология — это идеальная модель производства, которая в большинстве
случаев в настоящее время реализуется не в полной мере, а лишь частично (отсюда
становится ясными термин «малоотходная технология»). Однако уже сейчас имеются
примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и
Пикалевский глиноземные заводы перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и
цемент по практически безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные
затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового
сырья, на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными
способами.
При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших
организационных, технических, технологических, экономических, психологических и
других задач. Вместе с тем для разработки и внедрения безотходных производств можно
выделить ряд взаимосвязанных принципов.

19.

20. Переработка и использование отходов

Отходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов,
химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или
выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные
потребительские свойства. Отходы потребления — изделия и материалы, утратившие
свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.
Отходы производства и потребления являются вторичными материальными
ресурсами (BMP), которые в настоящее время могут вторично использоваться в
народном хозяйстве.
Отходы бывают токсичные и опасные. Токсичные и опасные отходы —
содержащие или загрязненные материалами такого рода, в таких количествах или в
таких концентрациях, что они представляют потенциальную опасность для здоровья
человека или окружающей среды.
В Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов, при
этом вторично используются только 2 млрд. т, т. е. около 28%.
Из общего объема используемых отходов около 80% — вскрышные породы и
отходы обогащения — направляется для закладки выработанного пространства шахт и
карьеров; 2% — находят применение в качестве топлива и минеральных удобрений, и
лишь 18% (360 млн. т) используются в качестве вторичного сырья, из них 200 млн. т в
стройиндустрии.
На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. т
твердых отходов, при этом изымаются из хозяйственного оборота сотни тысяч
гектаров земель; сконцентрированные в отвалах, свалках отходы являются
источниками загрязнения поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха,
почв и растений.

21. Масштабы «производства» отходов в России

По оценкам ФГУ НИЦПУРО, ежегодно в стране образуется:
— отходов промышленного производства — более 3 млрд тонн; —
ТБО — более 40 млн тонн; — осадков сточных вод промышленных
предприятий и коммунального сектора (влажностью 95–96%) — 80–
100 млн тонн;— свиного навоза и птичьего помета (влажностью 95–
97%) — сотни млн тонн; — строительных отходов, включая отходы от
сноса зданий и замусоренный грунт, — десятки млн тонн. В России
наблюдается устойчивый количественный рост отходов, и никаких
принципиальных изменений этой тенденции в обозримом будущем не
предвидится. Это очевидным образом связано с ростом объема
промышленного производства и уровня конечного потребления. При
этом отходы потребления будут расти быстрее, чем отходы
производства, из-за опережающего роста продукции конечного
потребления — в первую очередь бытовой, компьютерной и
радиоэлектронной техники, предметов домашнего обихода, одежды,
автомобилей и т. д.

22.

Одной из важнейших экологических проблем области и всей
России является проблема сохранения нашего главного природного
ресурса — чернозема. Происходит ухудшение, а в районе КМА и
разрушение, почвенного покрова в результате развития эрозии, нарушения
технологии обработки почв, добычи полезных ископаемых. Применение
большого количества ядохимикатов и минеральных удобрений, вынос с
полей или сжигание почти всех органических остатков способствуют
загрязнению почв, падению гумуса. Доза содержания ядохимикатов в почве
часто превышают норму в несколько раз.

23.

В последнее время наблюдается постепенное снижение
количества размещаемых на полигонах ТБО промышленных
отходов и устойчивый рост образования твердых бытовых
отходов коммунального хозяйства. Официальная статистика не
обеспечивает полный учет такого вида отходов. Объемы
вывозимых на свалки твердых бытовых отходов в ряде случаев
определяются по емкости кузова мусоровозов. По усредненным
данным на территории области ежегодно образуется около 2
млн. куб. м твердых бытовых отходов. В России забыта
перерабатывающая промышленность, не организована система
сбора вторичных ресурсов, не оборудованы в населенных
пунктах места для сбора вторичных ресурсов (металл), не везде
налажена система вывоза образующихся отходов, слабый
контроль над их образованием. Это влечет за собой ухудшение
состояния окружающей среды, негативное воздействие на
здоровье человека.

24.

Очевидно, что ни одна технология сама по себе проблемы ТБО не
решит. Эффективность технологий можно рассматривать лишь в общей
цепочке жизненного цикла предметы потребления – отходы. Проекты
МСЗ, на борьбу с которыми общественные экологические организации
потратили много сил, в нынешней экономической ситуации еще долго
могут так и оставаться проектами. Сбор и переработку отходов
производства и потребления на территории Курской области
осуществляют более 30 предприятий. Наиболее крупными из них являются
ООО «Резипол» и ЗАО «Торгвторсервис».

25.

ООО «Резипол» основано в 2005 году и является
специализированным предприятием, занимающимся сбором и
переработкой изношенных автопокрышек и отходов РТИ. В основе
организации производства лежит идея оздоровления экологии
региона. Производительность предприятия 6000 тонн по
входящему сырью, с ежемесячным выпуском резиновой крошки
около 400 тонн.
Компания «Резипол» постоянно занимается непрерывной
модернизацией и совершенствованием новых технологий. Одним
из направлений деятельности предприятия является производство
уникальных для страны высококачественных резиновых напольных
покрытий рулонного типа на основе резиновой крошки. Проектная
мощность предприятия составляет 930 000 квадратных метров в год.
В настоящее время эксплуатируется линия европейского
производства по выпуску напольных покрытий из резиновой
крошки. Это позволило перейти на более высокий уровень
производства и качества получаемой продукции.

26.

Полигоны еще длительное время останутся в России основным
способом удаления (переработки) ТБО. Основная задача – обустройство
существующих полигонов, продление их жизни, уменьшение их вредного
воздействия. Лишь в крупных и крупнейших городах эффективно
строительство МСЗ (или мусороперерабатывающих заводов с
предварительной сортировкой ТБО). Реальна эксплуатация небольших МСЗ
для сжигания специфических отходов, больничных, например. Это
предполагает диверсификацию, как технологий переработки отходов, так и их
сбора и транспортировки. В разных частях города могут и должны
применяться свои способы удаления ТБО. Это связано с типом застройки,
уровнем доходов населения, другими социально-экономическими факторами.

27.

Наши реки и озера, луга и пастбища, заповедные степи и
дубравы — неоценимое природное богатство. Всё, чем живёт человек,
берётся у природы. Природа,— не только природные ресурсы и
условия развития хозяйства, но и красота, источник радости и
вдохновения, творчества и здоровья.
Располагаясь в пределах лесостепной зоны, Курская область
издавна имела благоприятные условия для произрастания как лесной,
так и степной растительности. В настоящее время большая часть
области распахана и занята посевами сельскохозяйственных культур.
Естественная растительность покрывает около 23% территории, в том
числе леса и кустарники — около 10%, травянистые и болотные
сообщества — 13%.

28.

На территории области есть растения, которые в прошлом были
широко распространены, а в настоящее время сохранились в отдельных
местах в небольшом количестве и отнесены к охраняемым растениям
Курской области. К ним относятся растения, произрастающие только в
нашей области и на Среднерусской возвышенности: волчник боровой,
дендрантема Завадского, проломник Козо-Полянского, а также растения,
которые используются человеком в разных целях: лекарственные (валериана
русская, золототысячник красивый), красиво цветущие (кувшинка белая,
гвоздика пышная) или же растения на крайней границе своего
распространения (северные виды: брусника, клюква, ель обыкновенная;
южные виды: пион тонколистный, каштан татарский, ковыль украинский).

29. Предложения по реорганизации системы утилизации отходов в России

Чтобы стимулировать в нашей стране процесс сбора и переработки
отходов и создать для этого более благоприятные условия, представляется
целесообразным принять следующие меры.
1. Ввести законодательное положение, согласно которому
хозяйственное использование отходов в качестве ВМР становится специально
выделенным объектом государственного регулирования, наделив при этом одно
из федеральных министерств или ведомств полномочиями по осуществлению
государственной политики в этой области.
2. Ввести систему всеобщей ответственности за организацию сбора и
переработки отходов, возложив эту ответственность на хозяйствующих
субъектов как собственников отходов производства, физических лиц как
собственников образующихся у них бытовых отходов, органы муниципального
управления как на субъектов хозяйственной деятельности, организующих сбор,
вывоз, переработку и захоронение отходов.

30. ЧТО ТАКОЕ БИОГАЗ?

В последнее время все большее внимание привлекают нетрадиционные,
с технической точки зрения, источники энергии: солнечное излучение,
морские приливы и волны и многое другое. Некоторые из них, например,
ветер, находили широкое применение и в прошлом, а сегодня переживают
второе рождение. Одним из «забытых» видов сырья является и биогаз,
использовавшийся еще в Древнем Китае и вновь «открытый» в наше время.
Что же такое биогаз? Этим термином обозначают газообразный
продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без
доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого
разного происхождения. В любом крестьянском хозяйстве в течение года
собирается значительное количество навоза, ботвы растений, различных
отходов. Обычно после разложения их используют как органическое
удобрение. Однако мало кто знает, какое количество биогаза и тепла
выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить
хорошую службу сельским жителям.
Биогаз - смесь газов. Его основные компоненты: метан (СН4) - 55-70% и
углекислый газ (СО2) - 28-43%, а также в очень малых количествах другие
газы, например - сероводород (H2S).
В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на
70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды и 0,3 кг
неразложимого остатка.

31.

32. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОИЗВОДСТВО БИОГАЗА

Поскольку разложение органических отходов происходит за счет
деятельности определенных типов бактерий, существенное влияние на него
оказывает окружающая среда. Так, количество вырабатываемого газа в
значительной степени зависит от температуры: чем теплее, тем выше
скорость и степень ферментации органического сырья. Именно поэтому,
вероятно, первые установки для получения биогаза появились в странах с
теплым климатом. Однако применение надежной теплоизоляции, а иногда и
подогретой воды позволяет освоить строительство генераторов биогаза в
районах, где температура зимой опускается до - 20°. Существуют
определенные требования и к сырью: оно должно быть подходящим для
развития бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое
вещество и в большом количестве воду (90-94%). Желательно, чтобы среда
была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: например,
мыла, стиральных порошков, антибиотиков.
Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные
отходы, навоз, сточные воды и т. п. В процессе ферментации жидкость в
резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя - корка,
образованная из крупных частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками
газа, через некоторое время может стать достаточно твердой и будет мешать
выделению биогаза. В средней части ферментатора скапливается жидкость, а
нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадок.
Бактерии наиболее активны в средней зоне. Поэтому содержимое
резервуара необходимо периодически перемешивать - хотя бы один раз в
сутки, а желательно - до шести раз.

33.

34. УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГАЗА

Ферментатор находится в яме диаметром около 4 м и глубиной 2 м (объем примерно 25 м3),
выложенной изнутри кровельным железом, сваренным дважды: сначала электрической
сваркой, а затем, для надежности, газовой. Для антикоррозионной защиты внутренняя
поверхность резервуара покрыта смолой. Снаружи верхней кромки ферментатора сделана
кольцевая канавка из бетона глубиной примерно 1 м, выполняющая функцию гидрозатвора; в
этой канавке, заполненной водой, скользит вертикальная часть колокола, закрывающего
резервуар. Колокол высотой около 2,5 м - из листовой двухмиллиметровой стали. В верхней
его части и собирается газ.
Ферментатор загружается примерно 12 м3 свежего навоза, поверх которого выливается
коровья моча (без добавления соды). Генератор начинает работать через 7 дней после
наполнения.
Еще одна установка отличается любопытной конструктивной деталью: рядом с
ферментатором уложены присоединенные к нему с помощью Т - образного шланга три
большие тракторные камеры, соединенные и между собой. В ночное время, когда биогаз не
используется и накапливается под колоколом, возникает опасность, что последний из-за
избыточного давления опрокинется. Резиновый резервуар служит дополнительной емкостью.
Ферментатора размером 2x2x1,5 м вполне достаточно для работы двух горелок, а при
увеличении полезного объема установки до 1 м3 можно получить количество биогаза,
достаточное и для обогрева жилища. Особенность этого варианта установки - устройство
колокола Ø138 см и высотой 150 см из прорезиненного полотна, применяемого для
изготовления надувных лодок. Ферментатор представляет собой металлический резервуар
Ø140x300 см и имеет объем 4,7 м3. Колокол вводится в находящийся в ферментаторе навоз на
глубину не менее 30 см для обеспечения гидравлического заслона выходу биогаза в
атмосферу. В верхней части разбухающего резервуара предусмотрен кран, соединенный со
шлангом; по нему газ поступает к газовой плите с тремя конфорками и колонке для нагрева
воды. Чтобы обеспечить оптимальные условия для работы ферментатора, навоз смешивается
с горячей водой. Наилучшие результаты установка показала при влажности сырья 90% и
температуре 30-35°.

35. Разбухающий резервуар из тракторных камер

Для обогрева ферментатора используется и эффект теплицы. Над емкостью
сооружается металлический каркас, который покрывают полиэтиленовой
пленкой: при неблагоприятных погодных условиях она сохраняет тепло и
позволяет заметно ускорить процесс разложения сырья.
Биогаз можно использовать и в государственных или кооперативных
хозяйствах. Вот одна из установок. Она имеет два ферментатора емкостью по
200 м3, закрытых каркасом с полиэтиленовой пленкой. Зимой навоз
обогревается горячей водой. Производительность установки составляет 300480 м3 газа в день. Такого количества вполне хватает для обеспечения всех
потребностей местного агропромышленного комплекса.

36. ПРАКТИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ

Как уже отмечалось, решающую роль в развитии процесса ферментации играет
температура: нагрев сырья с 15° до 20° может вдвое увеличить производство
энергоносителя. Поэтому часть генераторов имеет специальную систему подогрева
сырья, однако большинство установок не оборудовано ею; они используют лишь тепло,
выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из
важнейших условий нормальной работы ферментатора является наличие надежной
теплоизоляции. Кроме того, необходимо свести к минимуму потери тепла при очистка
и наполнении бункера ферментатора.
Использование в качестве сырья смеси разных органических веществ дает
больше биогаза, чем при загрузке ферментатора одним из компонентов. Влажность
сырья рекомендуется немного уменьшать зимой (до 88-90%) и повышать летом (92 94%). Вода, которую используют для разбавления, должна быть теплой (желательно 3540°). Сырье подается порциями, по крайней мере, один раз в сутки. После первой
загрузки ферментатора нередко сначала вырабатывается биогаз, который содержит
более 60% углекислого газа и поэтому не горит. Этот газ удаляют в атмосферу, и через
1-3 дня установка начнет функционировать нормально.
Современный свинокомплекс, где счет поголовья идет на десятки тысяч,
производит огромные количества навоза.
Навоз всегда считался ценным удобрением. Но это, так сказать, классический
навоз, по преимуществу конский или коровий, да еще щедро сдобренный соломой из
подстилки.

37.

На современной свиноферме навоз совсем другой. Подстилки там и в помине нет - навоз
смывают водой, количество стоков от этого увеличивается во много раз, а концентрация
сухих веществ - тех, в которых и заключена удобрительная ценность навоза,- уменьшается до
нескольких процентов.
Все это гигантское количество жижи приходится где-то хранить - хотя бы от осени до
весны, в период, когда удобрения не вносят. Выдерживать навоз нужно еще и для того, чтобы
обезвредить всегда присутствующих в нем патогенных микробов, яйца гельминтов и семена
сорняков, которые после внесения в почву немедленно, пойдут в рост. В итоге, например, в
совхозе , где свиней 20 тысяч с небольшим, пришлось запроектировать навозохранилища
объемом 80 тысяч кубометров - даже при трехэтажной высоте они заняли бы целый гектар, а
стоили бы почти столько же, сколько сам свинокомплекс. К тому же очень трудно
предотвратить просачивание такого жидкого навоза в землю, в подземные воды, в реки. Да и
атмосферу он загрязняет зловонием...
Обезвреживание навозных стоков, особенно со свинокомплексов, превратилось в
серьезную проблему в масштабе всей страны.

38.

39. ЗАМЕЧАТЕЛЬНОЕ СООБЩЕСТВО

Один микробиологический способ обезвреживания навоза, да и любых других
органических остатков, известен давно - это компостирование. Отходы складывают в
кучи, где они под действием микроорганизмов-аэробов понемногу разлагаются. При
этом куча разогревается примерно до 60°С и происходит естественная пастеризация погибает большинство патогенных микробов и яиц гельминтов, а семена сорняков
теряют всхожесть.
Но качество удобрения при этом страдает: пропадает до 40 % содержащегося в
нем азота и немало фосфора. Пропадает и энергия, потому что впустую рассеивается
тепло, выделяющееся из недр кучи, - а в навозе, между прочим, заключена почти
половина всей энергии, поступающей на ферму с кормами. Отходы же от свиноферм
для компостирования просто не годятся: слишком они жидкие.
Но возможен и другой путь переработки органического вещества - сбраживание
без доступа воздуха, или анаэробная ферментация. Одна корова производит в сутки до
500 литров метана; из общей продукции метана на Земле почти четверть - 100200 млн. тонн в год! - имеет такое "животное" происхождение.
Примерно такое сообщество микроорганизмов и приспособили для решения
задачи - переработки отходов свиноферм. По сравнению с аэробным разложением при
компостировании анаэробы работают медленнее, но зато гораздо экономнее, без
лишних энергетических потерь. Конечный продукт их деятельности - биогаз, в
котором 60-70 % метана,- есть не что иное, как концентрат энергии: каждый кубометр
его, сгорая, выделяет столько же тепла, сколько килограмм каменного угля, и в два с
лишним раза больше, чем килограмм дров.

40.

Во всех прочих отношениях анаэробная ферментация ничуть не хуже
компостирования. А самое важное - что таким способом прекрасно
перерабатывается жидкий навоз со свинофермы: пройдя через биореактор, эта
зловонная жижа превращается в прекрасное удобрение.
Два реактора, объемом по 75 кубометров каждый, перерабатывают все
отходы с фермы на 2500 свиней, давая остро необходимое всякому хозяйству
высококачественное удобрение и по 300-500 кубометров газа в сутки.
Дело не в биогазе. Главное то, что это единственная технология переработки и обеззараживания
отходов свиноводства, которая себя окупает. Не газом окупает, а
экологическим благополучием: иначе пришлось бы строить и
навозохранилища, И очистные сооружения,
тратить большие деньги и очень много энергии. Кроме того, совхоз
получает хорошее удобрение: в нем нет, как в свежем навозе, семян
сорняков, способных прорасти, а значит, меньше надо расходовать
гербицидов. Опять-таки, экологическая выгода. Биогаз же как бесплатное приложение.
Именно поэтому не так просто подсчитать экономическую эффективность
подобных разработок. Обычно считают как раз по биогазу: затраты такие-то,
газа получено столько-то, соответствующее количество солярки стоит
столько-то. Получается, в общем, тоже выгодно, но сроки окупаемости не
рекордные.

41.

42. КАК ПОСТРОИТЬ БИОРЕАКТОР

Биогазовая установка может быть создана в любом хозяйстве из местных, доступных
материалов силами специалистов самого хозяйства.
Ферментация навоза идет в анаэробных (бескислородных) условиях при температуре 30- 55
°
С (оптимально 40 °С). Длительность ферментации, обеспечивающая обеззараживание
навоза, не менее 12 суток. Для анаэробной ферментации можно использовать как обычный,
так и жидкий, бесподстилочный навоз, который легко подается в биореактор насосом.
При ферментации в навозе полностью сохраняются азот и фосфор. Масса навоза
практически не изменяется, если не считать испаряемой воды, которая переходит в
биогаз. Органическое вещество навоза разлагается на 30-40 %; деструкции подвергаются в
основном легко разлагаемые соединения - жир, протеин, углеводы, а основные
гумусообразующие компоненты - целлюлоза и лигнин - сохраняются полностью.
Благодаря выделению метана и углекислого газа оптимизируется соотношение C/N.
Доля аммиачного азота увеличивается. Реакция получаемого органического удобрения
- щелочная (рН 7,2-7,8), что делает такое удобрение особенно ценным для
кислых почв. По сравнению с удобрением, получаемым из
навоза обычным способом, урожайность увеличивается
на 10-15 %.
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 %. Содержание воды в биогазе при 40 °С - 50 г/м3; при
охлаждении биогаза она конденсируется, и необходимо принять меры к
удалению конденсата (осушка газа, прокладка труб с нужным уклоном и пр.).
Энергоемкость получаемого газа - 23 мДж/м3, или 5500 ккал/м3.

43. Биогазовая установка

44.

Основное оборудование биогазовой установки - герметически закрытая емкость с
теплообменником (теплоноситель - вода, нагретая до 50-60 °С), устройства для ввода и
вывода навоза и для отвода газа.
Так как на каждой ферме свои особенности удаления навоза, использования подстилочного
материала, теплоснабжения, создать один типовой биореактор невозможно. Конструкция
установки во многом определяется местными условиями, наличием материалов.
Для небольшой установки наиболее простое решение - использовать высвободившиеся
топливные цистерны. Схема биореактора на базе стандартной топливной цистерны объемом
50 м3 показана на рисунке. Внутренние перегородки могут быть из металла или кирпича; их
основная функция - направлять поток навоза и удлинить путь его внутри реактора, образуя
систему сообщающихся сосудов. На схеме перегородки показаны условно; их число и
размещение зависят от свойств навоза - от текучести, количества подстилки.
Биореактор из железобетона требует меньше металла, но более трудоемок в изготовлении.
Чтобы определить объем биореактора, нужно исходить из количества навоза, которое зависит
как от численности и массы животных, так и от способа его удаления: при смыве
бесподстилочного навоза общее количество стоков увеличивается во много раз, что
нежелательно, так как требует увеличения затрат энергии на подогрев. Если суточное
количество стоков известно, нужный объем реактора можно определить, умножив это
количество на 12 (поскольку 12 суток - минимальный срок выдержки навоза) и увеличив
полученную величину на 10 % (так как реактор следует заполнять субстратом на 90 %).
Ориентировочная суточная производительность биореактора при загрузке навоза с
содержанием сухого вещества 4-8 % - два объема газа на объем реактора: биореактор
объемом 50 м3 будет давать в сутки 100 м3биогаза.

45.

Как правило, переработка бесподстилочного навоза от 10 голов крупного
рогатого скота позволяет получить в сутки около 20 м3 биогаза, от 10 свиней - 1-3 м3,
от 10 овец - 1-1,2 м3, от 10 кроликов - 0,4-0,6 м3. Тонна соломы дает 300 м3 биогаза,
тонна коммунально-бытовых отходов - 130 м3. (Потребность в газе односемейного
дома, включая отопление и горячее водоснабжение, составляет в среднем 10 м3 в сутки,
но может сильно колебаться в зависимости от качества теплоизоляции дома.)
Подогревать субстрат до 40° С можно различными способами. Удобнее всего
использовать для этого газовые водонагревательные аппараты АГВ-80 или АГВ-120,
снабженные автоматикой для поддержания температуры теплоносителя. При питании
аппарата получаемым биогазом (вместо природного газа) следует его отрегулировать,
уменьшив подачу воздуха. Можно также использовать для подогрева субстрата ночную
электроэнергию. Аккумулятором тепла в этом случае служит сам биореактор.
Для уменьшения потерь тепла биореактор необходимо тщательно
теплоизолировать. Здесь возможны разные варианты: в частности, можно устроить
вокруг него легкий каркас, заполненный стекловатой, нанести на реактор слой
пенополиуриетана и пр.
Давление газа, получаемого в биореакторе (100-300 мм вод. ст.), достаточно для
его подачи на расстояние до нескольких сотен метров без газодувок или компрессоров.
При запуске биореактора необходимо заполнить его на 90 % объема субстратом
и продержать не менее 12 суток, после чего можно подавать в реактор новые порции
субстрата, извлекая соответствующие количества ферментированного продукта.

46. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА

Тепло, получаемое при сжигании биогаза, может быть использовано,
кроме подогрева воды (отопление, горячее водоснабжение) и приготовления
пищи, для отопления теплиц, а в летний период, когда биогаз в избытке, для
сушки сена и других кормов или, при питании биогазом абсорбционного
холодильника, для охлаждения сельскохозяйственной продукции, например
молока. Можно также применять биогаз для выработки электроэнергии, но
это менее выгодно.
Если несколько мелких ферм или индивидуальных хозяйств
расположены поблизости друг от друга, целесообразно организовать
централизованную переработку отходов и получаемый биогаз подавать на
фермы или в хозяйства по трубопроводам.
Есть еще одно направление использования биогаза - утилизация
углекислого газа, содержащегося в нем в количестве около 34 %. Извлекая
углекислый газ путем отмывки (в отличие от метана он растворяется в воде),
можно подавать его в теплицы, где он служит "воздушным удобрением",
увеличивая продуктивность растений.

47.

48. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Биореактор объемом 50 м3! дает в сутки 100 м3 биогаза, из которых на
долю "товарного" газа, приходится в среднем около 70 м3 (остальное идет на
подогрев реактора), что составляет 25 тыс. м в год - количество,
эквивалентное 16,75 т жидкого топлива общей стоимостью 1105 р.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
При эксплуатации биореактора необходимо соблюдать все
действующие нормы и правила работы с установками для сжигания
природного газа. Биогаз имеет более узкий предел взрываемости, чем
природный газ,- от 6 до 12 % (вместо5-15 %). Следует предусмотреть
вентиляцию, которая должна обеспечивать в помещении объемом до 300 м
(восьмикратный обмен воздуха в час).