Охрана окружающей среды при обращении с отходами животноводства

Введение

Одной из наиболее острых экологических  проблем в настоящее время  является загрязнение окружающей природной  среды отходами промышленности, транспорта, производства, сельского хозяйства и другими. Отходы являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности.

В последние годы на первое место по загрязнению выдвинулось  сельское хозяйство. Это связано  с двумя обстоятельствами. Первое - увеличение строительства крупных животноводческих комплексов при отсутствии какой-либо очистки образующихся отходов и их утилизации, и второе - увеличение применения минеральных удобрений и ядохимикатов, которые вместе с дождевыми потоками и подземными водами попадают в реки и озера, нанося серьезный ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности [9].

Целью курсовой работы было изучение способов охраны окружающей среды при обращении с отходами животноводства.

Задачи курсовой работы:

1. Ознакомиться с понятием  органических отходов животноводческих  предприятий.

2. Изучить методы санитарно-бактериологической оценки животноводческих отходов.

3. Рассмотреть способы  охраны окружающей среды при  обращении с отходами животноводства.

4. Изучить способы санитарной защиты на животноводческих предприятиях.

1. Органические отходы животноводческих предприятий

Основными источниками загрязнений, поступающий от животноводческих ферм и птицефабрик различной мощности и форм собственности в окружающую среду, является навоз, помет и стоки в процессе их удаления, хранения и использования [1].

В соответствии с Федеральным  законом «Об охране окружающей среды» (2002) особое внимание должно уделяться  рациональному использованию отходов  промышленного производства. На основании этого приказом Министерства природных ресурсов Российской Федерации (2002) был учрежден федеральный классификационный каталог отходов, согласно которому помет куриный и навоз свежий отнесены к третьему классу опасности; навоз крупного рогатого скота и лошадей свежий, помет куриный перепревший и навоз свиной перепревший – к четвертому; Навоз крупного рогатого скота и лошадей перепревший – к пятому классу опасности [5].

Опасные отходы – это  отходы, которые содержат вредные  вещества, обладающие токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой радиационной способностью или содержащие возбудителей инфекционных болезней, либо которые  могут представлять непосредственную или потенциальную опасность  для окружающей природной среды  и здоровья человека самостоятельно или при контактировании с  другими веществами.

Согласно нормам технологического проектирования систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета (НТП 17-99) навоз и помет в зависимости  от содержания влаги, подразделяются на три вида: твердый, или подстилочный(влажность  до 85%), полужидкий, или бесподстилочный(влажность до 92%), и жидкий(влажность до 97%). Органическая масса влажностью более 97% составляет навозо- или пометосодержащие сточные воды.

Навоз и помет представляет собой смесь твердых и жидких экскрементов животных и птицы технологической  и смывной воды, отходов корма и газообразных веществ. По существу, это полидисперсная суспензия, состоящая из органических и минеральных соединений, воды, разнообразных солей и газов. В ее состав входят многочисленные микроорганизмы, простейшие, яйца и личинки гельминтов, водоросли и семена, шерсть, щетина и некоторые другие включения. Компонентами минерального происхождения в таком навозе являются коллоидные, глинистые, пылевые и песчаные составляющие, которые попадают животным и птице с кормами, при разрушении полов, решеток и каналом систем навозоудаления [2].

2. Санитарно-бактериологическая оценка животноводческих отходов

Навоз относится к категории  нестабильных органических загрязнений, в составе которых присутствуют энтеропатогенные микроорганизмы: сальмонеллы, эшерихии, а при нарушениях противоэпизоотического режима на фермах могут выделяться возбудители туберкулеза, бруцеллеза, лептоспироза и других инфекционных болезней, опасных не только для животных, но и для людей. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) навоз, помет и навозо-пометочные стоки являются факторами передачи более 100 видов возбудителей особо опасных болезней.

Практика работы животноводческих ферм и птицеводческих предприятий  свидетельствует, что при высокой  степени загрязненности территорий ферм и окружающей местности органическими  отходами невозможно проведение эффективных  противоэпизоотических мероприятий, добиться полной реализации продуктивного  и генетического потенциала сельскохозяйственных животных и птицы [3].

Вместе с тем органические отходы (навоз, помет) являются неотъемлемой частью технологического процесса получения  продукции на животноводческих предприятиях. Традиционно в мировой и отечественной  практике сельскохозяйственного производства все виды навоза и помета используют для органического удобрения  земельных угодий, повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

При соблюдении ветеринарно-санитарных и технологических требований в  процессе подготовки отходов животноводства и птицеводства в навозе и помете в течение определенного периода  хранения и переработки происходит гибель патогенных микроорганизмов, уменьшение уровня микробной контаминации,  в отдельных случаях при ненадлежащих условиях хранения и использования  – развитие, рост и размонжение  микрофлоры, в том числе патогенной, что может создавать определенную эпизоотическую и экологическую опасность для окружающей природной среды.

Поэтому весьма важными для  науки и практики является изучение санитарно-бактериологического состояния  навоза и помета с учетом различных категорий хозяйств и технологии их уборки [6].

Материалы и методы. Взятые для изучения различные виды и  формы органических отходов: нативный (природный) помет куриный, свежий навоз крупного рогатого скота и свиней, а также в процессе их хранения и переработки (навоз и помет перепревший) следует рассматривать в соответствии с принятыми терминами и определениями органических удобрений согласно ГОСТ 20432 – 82 «Удобрения. Термины и определения».

Физико-химическое состояние  навоза и помета необходимо контролировать в соответствии с требованиями, установленными действующими нормами технологического проектирования систем удаления и подготовки (НТП 17-99), а именно подстилочный навоз  использовать влажностью не более 85%, бесподстилочный  – до 92%.

Санитарно-микробиологическую оценку навоза и помета осуществляют по следующим показателям: общему количеству микробных клеток, бактерий группы кишечных палочек (БГКП), энтеропатогенных эшерихий, сальмонелл, стафилококков.

Для определения общего микробного числа (ОМЧ) нужно использовать плотную  питательную среду МПА с последующим  подсчетом колоний; бактерий группы кишечных палочек (БГКП) – жидкую глюкозо-пептонную  среду Эндо с последующей микроскопией выросших колоний и проверкой их на оксидазную активность. Сбраживание сахара с образованием кислоты и газа указывали на наличие БГПК. Серологическую группу выделения культур определяли рекцией агглютинации с О-коли сыворотками и ОК-сыворотками.

Выделение стафилококков  и сальмонелл необходимо осуществлять с помощью жидких и плотных  питательных сред: солевого мясо-пептонного бульона, агара Чепмена, щелочно-полимиксиновой среды, глюкозо-дрожжевой среды, магниевой среды с селенитовым бульоном и висмут-сульфитного агара. Для определения серологических групп сальмонелл следует использовать реакции агглютинации на стекле с набором агглютинирующих монорецепторных О- и Н-сывороток. Органические отходы считаются свободными от патогенной микрофлоры при отсутствии в 10 г пробы энтеропатогенных групп кишечных палочек, стафилококков и в 25 г – сальмонелл [7].

Исследования необходимо проводить в соответствии с Инструкцией  по лабораторному контролю очистки  сооружений на животноводческих комплексах (1982); положениями действующих Ветеринарно-санитарных правил подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птицы (1997) и Методов анализа органических удобрений (2003).

Отбор, хранение и транспортировка  проб исследуемых материалов необходимо осуществлять в соответствии с ГОСТ 26712-85 «Удобрения органические. Общие  требования к методам анализа», требованиями «Инструкции по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах (1982) и «Методов анализов органических удобрений» (2003).

Хранение и переработка  органических отходов (навоза и помета) на основе компостирования позволяет  обеспечить гибель патогенной аспорогенной микрофлоры и их безопасность в санитарном отношении.

Различные виды и формы  нативных органических отходов (навози помет) являются не только высококонцентрированными органическими субстанциями, но и  содержат большое количество микроорганизмов, в том числе условно-патогенных и патогенных, способных при ненадлежащих условиях хранения, переработки и  использования навоза и помета быть опасными в эпизоотическом и санитарно-эпидемиологическом отношении [8].

3. Охрана окружающей среды при обращении с отходами животноводства

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 значительных количеств вредных летучих химических веществ, неприятных запахов, интенсивного шума и др.

При решении вопросов размещения животноводческих комплексов, выбора систем обработки и использования  отходов животноводства специалисты  исходили из того, что ведущие компоненты окружающей среды - атмосферный воздух, почва, водоемы - практически неисчерпаемы с экологической точки зрения. Однако опыт эксплуатации первых построенных  животноводческих комплексов свидетельствовал об интенсивном загрязнении объектов окружающей среды и неблагоприятном  их воздействии на условия проживания населения. В связи с этим охрана окружающей среды от загрязнения, профилактика 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 [4].

3.1. Методика отбора  проб животноводческих стоков

Современная технология обработки, обеззараживания, хранения и использования  навоза и навозных стоков способствует образованию на территории и за пределами животноводческих комплексов их составных частей: жидкой и твердой фракции, осадков, фугата¹, избыточного активного ила и других, представляющих серьезную санитарно-эпидемическую опасность для окружающей среды. Правильный отбор проб навоза, навозных стоков и их составных частей и оценка изменения их качественного состава на различных этапах позволяет объективно судить об эффективности работы систем обработки и использования навоза и навозных стоков.

Гигиеническое изучение эффективности  работы систем по обработке навоза и навозных стоков животноводческих комплексов проводится с использованием комплекса методик, в том числе  углубленного санитарного обследования [10].

Исследования качественного  состава навозных стоков и эффективности  работ систем по их обработке проводятся комплексно научно-исследовательскими институтами гигиенического и сельскохозяйственного  профилей, органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы и производственными санитарными  лабораториями животноводческих комплексов.

Представители производственных санитарных лабораторий проводят ежедневный контроль качественного состава  навоза и навозных стоков, эффективности  работы систем по их обработке и  представляют результаты исследований в вышестоящие организации, а  также органам и учреждениям  санитарно-эпидемиологической службы не реже одного раза в 4 месяца.

Методические особенности  отбора проб навоза и навозных стоков зависят от цели исследований и вида системы обработки навоза. Однако в любом случае должен соблюдаться принцип организации отбора по методу "корреспондирующих" проб, основанному на изучении динамики и продолжительности обработки одного и того же условного объема навозных стоков и их составных частей на конструктивных элементах очистной системы до и после каждого элемента [6].

В зависимости от типа животноводческого  комплекса и вида системы обработки  и использования навозных стоков рекомендуются следующие условные схемы и точки отбора проб.

А. Комплексы крупного рогатого скота: выгульные площадки (плотный навоз); навозосборники, полевые навозохранилища (навоз или его фракции, фугат); ливневая канализация (ливневые воды); сельскохозяйственные угодья, поля орошения (почва, растения, грунтовые воды)

Б. Свиноводческие комплексы: животноводческий комплекс, выпускные трубопроводы (жидкий навоз); карантинные емкости (жидкий навоз); вертикальные отстойники и другие сооружения механической обработки (жидкая и твердая фракции); аэротенки I и II ступени (очищенный сток, активный ил); вторичные отстойники и контактные резервуары (очищенный сток, избыточный активный ил).

Отбор проб по всем конструктивным элементам системы обработки  навоза и навозных стоков проводится:

- в период пробной эксплуатации  сооружений и по достижении  проектных показателей эффективности  работы;

- после завершения работ  по реконструкции, ремонту или  увеличению мощности;

- при научно-исследовательских  работах по изучению эффективности  и усовершенствованию системы  обработки навоза;

- в процессе эксплуатации  системы - ведомственными производственными  санитарными лабораториями (не  менее одного раза в 4 месяца).

Пробы жидкого навоза из навозосборников, навозохранилищ и  других емкостей следует отбирать из 3 - 5 точек: поверхностного, среднего и  нижнего слоев; пробы, взятые на одинаковой глубине, перемешивают, а затем из смеси берут среднюю объемом 500 - 1000 мл, помещают ее в полиэтиленовый мешок или банку, этикетируют и доставляют в лабораторию для исследования. Исследуемые пробы должны быть свежими, не более суточной давности, в противном случае для консервации навоза и навозных стоков в них добавляют 3 - 5 капель толуола. При внесении навозных стоков дождевальными установками отбирают пробы почвы и растений до глубины 30 см [3].

3.2. Охрана атмосферного  воздуха в районах размещения  животноводческих комплексов

Охрана атмосферного воздуха  в районах размещения животноводческих комплексов осуществляется путем:

а) наблюдения за чистотой воздуха  в ближайшем населенном пункте;

б) определения зонального распространения загрязнения по воздуху от комплексов.

Одним из основных показателей  загрязненности атмосферного воздуха  в исследуемой точке является наличие специфических запахов. Регистрация запахов проводится по 4-балльной системе: сильный постоянный; слабый постоянный, слабый непостоянный, отсутствие запаха. В оценке этого  показателя исходят из гигиенического требования об отсутствии в воздухе  посторонних запахов.

При изучении загрязнения  атмосферного воздуха от животноводческих комплексов необходимо определять:

- максимальные разовые,  средние и минимальные концентрации  ингредиентов на различных расстояниях  от животноводческого комплекса  (в мг/куб. м);

- процент положительных  проб по отношению к общему  числу проб (и отдельно по расстояниям)  по каждому ингредиенту;

- процент проб, превышающих  предельно допустимую концентрацию  по каждому ингредиенту на  различных расстояниях;

- влияние метеорологических  факторов на степень загрязнения  атмосферного воздуха;

- влияние различных режимов  работы предприятий на степень  загрязнения атмосферного воздуха;

- влияние загрязненного  атмосферного воздуха на санитарно-бытовые  условия и здоровье населения;

- величину имеющейся санитарно-защитной  зоны.

На основании этих данных разрабатываются мероприятия по уменьшению загрязнения атмосферного воздуха.

Изучению зонального распространения  загрязнения атмосферного воздуха  от животноводческого комплекса  должно предшествовать детальное санитарное обследование предприятия, ознакомление с планировкой окружающего района и метеорологическими данными. Основным методом отбора проб воздуха при  изучении зонального распространения  загрязнений является аспирационный². Отбор проб воздуха проводят с подветренной стороны от комплекса (в факеле загрязнения) и в контрольной точке с наветренной стороны. Поэтому расположение точек отбора аспирационных проб каждый раз меняется в зависимости от направления ветра. Во время отбора проб воздуха следует постоянно наблюдать за направлением факела загрязнения при помощи флюгера и регистрации запахов. Пробы воздуха отбирают на уровне 1,5 м от земли (в зоне дыхания) по возможности в местах с непылящим покрытием (трава, твердый грунт и т.п.). Одновременно с отбором проб воздуха необходимо проводить регистрацию специфических запахов и метеорологических показателей (температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление) [8].

3.3. Охрана почвы  и грунтовых вод.

Изучение интенсивности  загрязнения почвы при использовании  навоза и его фракций проводят на основании данных физико-химических, бактериологических, гельминтологических  и энтомологических показателей  исследованных проб с опытных  и контрольных земельных участков. Контролем могут служить земельные  участки, на которые ранее не вносились  отходы животноводческих комплексов, не проводился выпас скота и имеющие  одинаковый природный, по отношению  к опытным, состав почвы.

При гигиенической оценке степени загрязнения почвы больших  по площади территорий отбор проб проводят согласно следующим рекомендациям: на каждые 100 га поля намечают к отбору проб 6 - 7 земельных участков площадью 25 кв. м. При выраженном пересеченном рельефе количество намеченных участков увеличивается до 8 - 10. При небольшой  площади полей (до 0,3 га) отбор опытных  и контрольных проб почвы проводят на участках по 25 кв. м. В каждой из намеченных точек пробы почвы отбирают "по конверту" или "диагонали", из которых  и составляется средняя проба.

При загрязнении почвы  навозными стоками и другими  отходами животноводства проводят исследования на наличие личинок и куколок  мух. Отбор проб почвы осуществляют с площади размером 25 x 25 см на глубине  до 10 см на 5 - 6 различных участках.

Приготовление среднего образца  проб почвы для бактериологического  исследования проводят на стерильном плотном листе бумаги. Пробы почвы  тщательно перемешивают стерильным шпателем, при этом отбрасывают посторонние  предметы (камни, стекла и пр.). Если проба почвы однородна по составу, допускается тщательное ее перемешивание  в доставленных в лабораторию  стерильных банках.

При проведении энтомологических исследований пробы почвы рассыпают  на гладкой поверхности плотного листа и проводят подсчет числа  личинок и куколок мух. Результаты исследования отмечают по следующей шкале:

а) личинок и куколок  нет;

б) личинки есть (до 5 в 1 пробе);

в) личинок много (более 5 в 1 пробе).

Изучение ферментативной активности почвы включает определение  основных почвенных ферментов: протеазы, каталазы, фосфатазы, нуклеазы, уреазы, целлюлазы, инвертазы.

Грунтовые воды. Изучение влияния животноводческих комплексов на качество грунтовых вод проводят путем отбора и исследования проб по течению грунтового потока выше (не менее 100 м) и ниже предполагаемого места загрязнения (выгулы, навозохранилища, поля орошения).

При эксплуатации систем почвенной  утилизации навозных стоков и других отходов животноводческих комплексов важно установить наличие загрязнений  грунтового потока. Если грунтовые  воды загрязняются, то следует определить границы их распространения, что  делается на основании отбора проб воды из пробуренных скважин на различных расстояниях от полей орошения [3].

Обычно бурят четыре ряда скважин, чтобы по одному ряду можно  было судить о распространении загрязнений  вниз по течению грунтовых вод, по другому - вверх и по остальным  двум - в стороны от оси течения  грунтовых вод.

Так как органы санитарно-эпидемиологической службы не имеют возможности заниматься бурением скважин, для этих целей  могут быть использованы трубчатые  и шахтные колодцы, расположенные  на различных расстояниях от изучаемого объекта. Стационарные скважины для  отбора проб фильтрата должны представлять собой трубки диаметром 25 - 50 мм с  фильтром в нижнем конце и пробкой  или закручивающейся крышкой  в устье скважины, которое должно выступать на 0,3 - 0,5 м над поверхностью почвы. Устройство таких колодцев рекомендуется лишь при острой необходимости, когда грунтовые воды залегают неглубоко и широко используются проживающим вблизи населением для хозяйственно-питьевых целей [3].

4. Санитарная защита животноводческих комплексов

Это общие неспецифические мероприятия на ферме (комплексе) по предупреждению проникновения возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний животных из внешней среды на ферму и охрана окружающей среды фермы (комплекса) от санитарных отходов животноводства в процессе производства мяса, молока и другой животноводческой продукции. Животноводческая ферма, особенно комплекс, представляет собой повышенный этиологический фактор заболеваний животных, если он не отвечает основным требованиям промышленного животноводства [2].

Животноводческий комплекс – это совокупность интенсивного содержания высокопродуктивного скота  на ограниченной площади с комплексной  застройкой производственными и  вспомогательными объектами на основе поточной механизации производства животноводческой продукции, с оптимальными условиями кормления, содержания и  ухода за животными, со строгой санитарной защитой фермы и передовыми приемами организации индустриального труда, приводящих к резкому повышению  производительности труда и удешевлению  животноводческой продукции.

При отсутствии хотя бы одного из указанных звеньев животноводческий комплекс превращается в “концлагерь”, т.е. в концентрат всех животноводческих проблем и в конечном итоге  – в концентрат потенциальных  источников болезней [11].

Санитарная защита животноводческих комплексов включает следующие аспекты:

• Санитарные разрывы (расстояния) между комплексом и потенциальными источниками (факторами передачи) инфекции и инвазии³;

• Санитарные зоны (изолированные друг от друга территории комплексов).

• Санитарные принципы в процессе ветеринарного обслуживания фермы;

• Санитарные режимы пропускного характера людей на ферму;

Санитарные объекты, санитарный ремонт животноводческих помещений; санитарный день на комплексе; санитарные правила первичной и технологической комплектации  комплексе животными; личная гигиена работников животноводства; дезинфекция, дезинсекция и дератизация.

Санитарные  разрывы между комплексами и потенциальными источниками заразного начала – это охрана животноводческих объектов путем рассредоточения за счет определенных расстояний, узаконенных нормами технологического проектирования животноводческих предприятий по производству молока, мяса, шерсти, яиц по видам животных.

Санитарные зоны – это  изолированные путем ограждения участки территории комплекса для  предотвращения заноса заразного начала в производственную зону расположения животных от административных, хозяйственных, кормовых, утилизационных объектов и  с внешней территории комплекса. Они подразделяются на 4 зоны:

• А – производственная, которая включает помещения для содержания животных и выгульные дворики для них, а по периметру она имеет ветеринарную  подзону с объектами: лечебница, стационар, склады для биопрепаратов и дезосредств, площадка для дезобработки кожи и конечностей, купочные ванны. На комплексах с законченным производственным циклом зона А подразделяется еще на изолированные между собой репродукторную  и откормочную подзоны, желательно, что бы между ними располагалась лесозащитная полоса шириной 20 м. Зона А по периметру должна окружаться другими зонами Б,В,Г и ветеринарной подзоной. Санитарно-убойный пункт в зоне А должен располагаться ближе к утилизационной зоне  Г. В зону А запрещен  въезд для наружного транспорта без специальной дезобработки в дезблоке и разрешено посещение внутреннего транспорта. Зону А посещают люди по определенному санитарному режиму (смотри санитарные режимы) через санпропускник. При этом обслуживающий персонал репродукторной подзоны не должен посещать откормочную и наоборот.

• Б – административно-хозяйственная зона включает помещения: контора, восстановительный центр, столовая, санпропускник, дезблок, дезбарьер, гараж для внутреннего и наружного транспорта или машинный двор, мастерские для ремонта, склад ГСМ и др. Эту зону посещают люди без санитарных ограничений.

• В – кормовая зона включает объекты хранения )скирды, сенажные башни и траншеи, склады для корнеклубнеплодов, концкормов и кормовых добавок) и приготовления кормов (мойки, дробилки, смесители, кормокухня). Между зонами А и В должен быть отдельный въезд с дезбаарьером только для внутреннего транспорта, а на период массового заготовления грубых и сочных кормов зона В должна иметь отдельный сезонный въезд с дезбарьером только для наружного транспорта. Кормовая зона В располагается со стороны господствующих ветров в начале технологического цикла  (от репродукторной подзоны), на более возвышенной территории по сравнению с зоной А. Зону В посещают люди, связанные с транспортировкой, обработкой и раздачей кормов. Посторонним вход воспрещен.

• Г- утилизационная зона включает в себя объекты для хранения и обработки навоза, трупов и других отходов комплекса. В зоне Г размещают автоклавы или котлы для стерилизации трупов, печь для сжжигания всех неиспользованных остатков. Она имеет только внешний выход в противоположную  сторону от зоны А. Зона Г располагается в конце технологического  цикла с противоположной стороны от зоны В и на площади  участка по уровню ниже производственной, кормовой и административно-хозяйственной. Ее посещает обслуживающий персонал только  этой зоны. Вход  посторонним воспрещен.