Инновационная деятельность по переработке производственных отходов на примере птицефабрики

В настоящее время отрасль переработки отходов являются актуальным и значимым направлением для развития природоохранных технологий в России. Санкт-Петербург – значимый промышленный центр, поэтому проблема отходов и их переработки стоит достаточно остро для региона в целом. Птицефабрики считаются, безусловно, экологически опасным производством, особенно в части образования отходов [1, 9]. Для улучшения ситуации по региону необходимо совершенствовать и развивать эту деятельность. Таким образом, современное производство должно быть экологически чистым, экономически эффективным, максимально производительным. Специфичность деятельности птицефабрик известна – в ее основе лежит особый технологический процесс, сопряженный с образованием значительных количеств отходов от производственной деятельности, которые в не переработанном виде являются экологически опасными и влияют на региональное состояние окружающей среды [7, 8].

Таблица 1 - Сравнение производственно-хозяйственной деятельности крупных птицефабрик

Российской Федерации [2, 3,4]

№ п/п	Наименование	Территориальное расположение	Выпускаемая продукция	Средняя производительность
1	Птицефабрика «Роскар»	Ленинградская область село Первомайское	Яйца, мясо куриное, полуфабрикаты	1 млрд шт / год, 20 тонн мяса птицы
2	Птицефабрика "Северная"	Ленинградская область, поселок Синявино -1	Мясо бройлерных цыплят	250 тонн мяса птицы в год
3	Птицефабрика "Синявинское"	Ленинградская область поселок Приладожский	Яйца, мясо птицы, готовые корма	1,3 млрд. штук / год
4	Птицефабрика "Ударник"	Ленинградская область, Гатичинский район	Яйца, выращивание цыплят-бройлеров	99 млн. шт.
5	Челябинская птицефабрика	Челябинская область, г. Копейск	Яйцо куриное, мясная продукция	210 тонн мяса
6	Межениновская птицефабрика	Томская область, поселок Светлый	Мясо куриное, субпродукты, колбасные изделия	1000 тонн колбасноделикатесной продукции
7	Птицефабрика "Рефтинская"	Свердловская область поселок Рефтенский	Сырая и готовая продукция из мяса птицы	65,1 млн. тонн
8	Ярославская птицефабрика	Ярославская область, поселок Октябрьский	Мясо куриное, копчености	530 тонн мяса птицы в год
9	Птицефабрика Ориенбургская	Ориенбургская область, поселок Юный	Яйца куриные, копчености, мясо птицы	220 млн. шт.
10	Петелинская птицефабрика	Московская область, поселок Петелинка	Бройлеры, охлажденное мясо птицы	615 тонн мяса птицы в год
11	Птицефабрика "Пышминская"	Тюменская область, село Онохино	Мясо и яйца куриные	305 млн шт. в год
12	Птицефабрика Свердловская	Свердловская область, город Екактеринбург	Куриное яйцо и мясо	80 тыс. тонн мяса в год
13	Курская птицефабрика	Курская область город Ворошнево	Субпродукты, мясо куриное, яйца	27,3 млн штук в год; 106,1 тонн мяса птицы в год
14	Птицефабрика Ново-петровское	Московское область, село Новопетровское	Мясо куриное	82 тонн мяса птицы в год

Отрасль птицеводства на сегодняшний день – это совокупность отдельных производственных комплексов, которые осуществляют выпуск различной продукции этой сферы: куриное мясо, яйца, цыплята-бройлеры, копчености из мяса птицы и колбасные изделия, другие полуфабрикаты.

Отметим, что в ближайшее время по большинству из приведенных в табл. 1 фабрик произойдет существенный рост объемов производства по отрасли связан с повышением спроса на продукцию, ростом производственных мощностей, прогнозируемые темпы роста продукции возрастут в 1,5 – 2 %. Например, рассмотрим один из основных видов продукции птицефабрики – «производство яиц» на рисунке 1.

АО «Птицефабрика Роскар» является одним из лидеров сельскохозяйственной отрасли в региональном масштабе, также крупными птицефабриками можно считать: птицефабрику "Северная", птицефабрику "Синявинское".

В связи с этим и возрастёт число образующихся отходов, что может привести к нега- тивным экологическим последствиям и значительным затратам предприятий на утилизацию отходов данного типа.

10,2%

ВЛО "Птицефабрика Роскар "

• □ ЗЛО "Птицефабрика Синявинское"

• □ ЗЛО Агрокомплекс "Оредеж"

• □    ОЛО "Птицефабрика Ударник"

• □    Остальные предприятия сектора

Рисунок 1 - Структура отрасли «производство яиц» в Ленинградской области

Существенной проблемой отрасли является образование значительных количеств отходов, основными из которых являются пух, перья и помет. Уже сейчас организация работы с отходами сельскохозяйственной деятельности – существенная проблема регионов. Описание отхода «куриный помет» согласно с ФККО, представлена в таблице 2.

Таблица 2 – Описание отхода типа «куриный помет» [5, 6]

Наименование	Класс токсичности, согласно ФККО	Уточнение согласно ФЗ №7 "Об охране окружающей среды"	Среднее количество образующихся отходов данного типа на предприятии АО «Птицефабрика Рос-кар», тонн в квартал
131 001 01 03 01 3. «Помет куриный свежий»	3	При получении предприятием лицензии на использование и разработки природоохранной технологии по его применению, птичий помет не будет считаться отходом, а будет отнесен к побочным продуктам и использован в производственной деятельности.	43 510,15

Таким образом, изменения, внесенные в технологию, позволят упростить операции по обращению с отходами и избавиться от понятия "отхода производства", а перейти к понятию «вторичный материальный ресурс». Предприя- тием АО «Птицефабрика Роскар» получена лицензия № 78-8226-ТУР от 28.08.2019.

Проведем сравнительный анализ покомпонентного состава до и после применения экологичной технологии (рис.2 и рис.3).

Рисунок 2 – Изменение покомпонентного состава отхода «куриный помет» на предприятии АО «Птицефабрика Роскар»

Таким образом, видно снижение количества органических веществ и ряда полезных элементов, но в данном случае обработка отходов необходима, так как в составе «птичьего помета» могут содержаться болезнетворные бактерии, необработанный куриный помет содержит большое количество яиц гельминтов, личинок насекомых, семян сорных растений. Рассмотрим состав полезных микроэлементов, содержащихся до и после обработки в результате использования эко-технологии.

Состав микроэлементов практически не изменяется в результате сжигания, то есть основные полезные микроэлементы сохраняются. Ценовой диапазон для продажи удобрения будет приблизительно варьироваться от 12 тыс. руб. за тонну до 13,5 тыс. руб. за тонну, такая цена является средней по рынку. Спрос по товарам данного направления на сегодняшний день является нестабильным, в связи с высокой обновляемостью рынка и появлением множества новых конкурентоспособных предприятий. Стратегическим преимуществом вывода продукции предприятия на рынок можно считать качество и безопасность, предлагаемого минерального удобрения, а также его способность улучшать различные типы почв за счет внесения полезных микроэлементов и органической составляющей, то есть существенно улучшать основное свойство почвы – плодородие.

Инновационный проект коллектива авторов направлен на реализацию эко-технологии по переработке отходов, которые образуются от деятельности птицефабрик, то есть представленная технология позволит переходить от термина «отходы» на понятие «вторичные материальные ресурсы». В данном случае внедрение данного типа технологии позволило улуч- шить экологическую обстановку, максимально снизить массы по цепочке «отходы» – «вторичные материальные ресурсы», эффективнее управлять процессами самого производства. В результате переработки результатом является получение тепловой и электрической энергии, а также инновационного продукта – биоугля, планируемого к использованию как ценного минерального удобрения. Проведение биохимического анализа дало следующие результаты: биологические сообщества, выращиваемые на биоугле облегчают и ускоряют круговорот питательных веществ и распад веществ, улучшают биохимические свойства почв.

1000 п

900 -

800 -

700 -

600 -

Содержание вещества после сжигания, мг

— ♦ - Содержание вещества до сжигания, мг

200 -

500 -

Рисунок 3 - Изменение содержания микроэлементов до и после сжигания, мг

300 -

100 -

Рисунок 4 - Схема бизнес-процессов по эко-технологии переработки отходов птицефабрики

На схеме (рис.4) приведено краткое описание последовательности переработки помета: изначально осуществляется сбор отходов, затем с помощью специализированного транспорта отходы доставляют на завод по переработке помета, на заводе основным процессом является процесс сжигания в результате которого образуется тепловая энергия и минеральное удобрение, которое планируется продавать как оптом для сельскохозяйственных предприятий, так и в розничной торговле.

Схема завода по переработке отходов приведена на рисунке 5. С 2019 года завод введен в эксплуатацию, применение экотехнологии позволит вывести экологические стандарты предприятия на новый уровень и изменит сложившуюся практику «экология – это затраты» так, как данное производство будет экономически прибыльно, производя энергию и биоуголь.

Производительность завода – 240 тонн в сутки. Завод по переработке помета оснащен самым современным и технологичным обору- дованием, использование которого позволит достичь максимальной эффективности при утилизации куриного помета.

Рисунок 5 - Схема завода по переработке помета

Описание технологического процесса

Сырье на входе (количество: 240 000 кг/сут.) состоит из 24 000 кг помета бройлера и 216 000 кг яичного навоза. Автомобильными самосвалами (30 – 36 м3) помет доставляется до цеха и разгружается в любой из трех бункеров для хранения, откуда разгружающие конвейеры выгружают помет в смеситель. Разгрузочный конвейер представляет собой особую конструкцию, которая, помимо возможностей транспортировки, также обладает возможностью смешивания. В этом смесителе сырой навоз можно смешивать с предварительно высушенным навозом, чтобы получить хорошее смешанное сырье с требуемым содержанием влаги. Из смесительной камеры материал переносится в барабанную сушилку. В сушилке горячий воздух используется для сушки материала до требуемого содержания влаги. Материал подхватывается потоком горячего воздуха и транспортируется через сушилку. Во время этого периода переноса сушилка вращается, что заставляет материал падать в потоке нагретого воздуха. Комбинацию воздуха и сухого навоза отправляют на циклон, где воздушный поток отделяют от высушенного навоза. Насыщенный воздух поступает в атмосферу через дымовую трубу или возвращается в процесс, если это необходимо. Высушенный навоз переносится в контрольный бункер подачи газа. Из этого бункера навоз переносится либо в раму, либо через грузовик с помощью грузового конвейера, в газификатор в качестве топлива или в направлении разгрузочного конвейера для сыпучего материала или смесительного бункера для обратного смешивания, как описано выше.

В секцию газификации со статичным полом сырье подается контролируемым потоком из бункера для сырья в кабину подачи газификатора и конвейером передается в реакторную, где газификация происходит в среде с недостатком кислорода.

Благодаря контролируемым движениям нижних устройств и вращающимся трубам в среднем за два часа помет становится сингазом и биоуглем. Время обработки и температура гарантирует отсутствие бактерий, патогенных микроорганизмов.

Сингаз, в основном CO, при 720 – 850 °C, отправляется на технологическую обработку. Контролируемые впрыски воздуха окисляются и устраняют все летучие компоненты и смолы. Окисление создает поток горячего воздуха при 850 – 1045 °C, содержащего тепловую энергию. Биоуголь собирают на выходе газификатора с помощью разгрузочного конвейера и передается конвейером с охлаждающим устройством распыления влаги до упаковки в мешки.

В год планируется перерабатывать 75 000 тонн куриного помета, в результате будет получено 4500 тонн кальциево-фосфорного удобрения. Продукт будет востребован на рынке в связи с его экологичностью, ценностью и полезностью для развития почвенного покрова.

Обоснование возможности реализации инновационного проекта на предприятиях Санкт-Петербурга

Научные результаты в полной мере готовы к реализации и в настоящее время внедрены на предприятии АО «Птицефабрика Рос-кар». В 2019 году предприятия АО «Птицефабрика Роскар» получила лицензию на осуществление деятельности по сбору, транспортировке, обработки и утилизации, обезвреживанию и размещению отходов 1-4 класса опасности, куда входит отход «куриный помет» (лицензия №78-8226-ТУР от 28.08.2019). В последствии, в зависимости от объемов образования, возможна производственная кооперация – прием на переработку отходов от близлежащих птицефабрик. Результаты исследований и разработок были апробированы в производственной деятельности предприятия АО «Птицефабрика Роскар», что отражено в акте о внедрении – были проведены исследования и апробация на пилотной установке, экспериментальное исследование дало положительные результаты, после чего последовало полномасштабное строительство завода по переработке помета, который в настоящее время является конечным этапом технологической цепочки. По результатам деятельности завод практически полностью автоматизирован и цифровизирован и для управления и эксплуатации оборудования необходимо всего 6 высокотехнологичных рабочих мест. Таким образом, данная технология может считаться высокотехнологичной и позволит улучшить экологическую обстановку в регионе.

Механизм реализации проекта сводится к следующему:

• 1.    Разработка эко-технологичной установки, отражающей действие технологии и апробирование ее в реальных условиях на примере АО «Птицефабрика Роскар».

• 2.    Строительство завода по сжиганию осадка по разработанной технологии с учетом логистических, технологических и инновационных особенностей деятельности, установкой систем автоматизации и соблюдением технологических параметров.

• 3.    Запуск и ввод в эксплуатацию модернизированной технологии с организацией и

• управлением сопутствующих бизнес-процессов для повышения эффективности внедрения.

• 4.    Более подробное изучение основных и дополнительных свойств инновационной продукции, образующейся после сжигания куриного помета.

• 5.    Запуск полного производственного цикла работы оборудования изначально направленного на решение экологических проблем завода.

• 6.    Расширение цикла на прием отходов данного типа от сторонних организаций и полная коммерциализация проекта.

В настоящее время на птицефабрике реализуются 4-5 этапы, перечисленные выше.

Ожидаемый экономический, экологический и социальный эффект от реализации инновационного проекта в Санкт-Петербурге

Разработка актуальна и интересна для птицефабрик Северо-Западного региона, поскольку позволяет улучшить их вектор развития в сторону экологизации деятельности в части использования сырья, материалов и вторичных материальных ресурсов. Данная деятельность повышает не только экологическую безопасность бизнеса, но и влияет на улучшение качества жизни в регионе, здоровье населения, то есть имеет ярко выраженный социальный эффект. Экономический эффект по планируемой деятельности в среднесрочной перспективе должен составить 220 млн руб., конкретно для АО «Птицефабрики Роскар», данные об экономических показателях представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Планируемые экономические показатели внедрения эко-технологии в деятельность предприятия АО "Птицефабрика Роскар"

Наименование типа затрат	Величина затрат, млн руб.
Затраты на строительство и ввод в эксплуатацию завода	382,168
Прибыль от реализации минерального удобрения	60,75
Сокращение затрат на утилизацию отходов	181,2
Затраты на заработную плату обслуживающему персоналу	3,6
Средняя планируемая величина экономического эффекта	220
Срок окупаемости технологии	2,5 года

На реализацию технологии предприятие АО «Птицефабрика Роскар» инвестировала 232,168

млн. руб., заемные средства составили: 150 млн руб.

Обобщая, можно отметить, что экологический эффект от развития природоохранного направления с использованием экотехнологии, представленной авторами, даст возможность:

– получить «зеленую» тепловую энергию в размере 5,7 Гкал/ч;

– произвести инновационный продукт в результате применения эко-технологии: минерального удобрения в объеме к реализации 4 500 тонн.

Экономические эффекты сводится к следующим позитивным результатам:

• –    получение дополнительной прибыли в размере 220 млн руб.;

• –    создание на заводе по сжиганию осадка 6 высокотехнологичных рабочих мест;

• –    за счет изменения технологии планируется снижение затрат на утилизацию помета на 50%;

• –    бизнес-предложение должно улучшить систему управления ресурсами на предприятиях данного типа.

Социальные эффекты от проводимого мероприятия сводится к следующему:

• –    Повышение экологической безопасности бизнеса и улучшение экологической обстановки в регионе в целом.

  – Соответствие технологии технологическим, санитарно-эпидемиологическим, строительным и другим нормам и требованиям (куриный помет без специализированной обработки может обладать экологически опасными свойствами, так как содержит в своем составе болезнетворные бактерии).

Заключение

Согласно проведенному исследованию можно сделать следующие выводы:

• 1.    Представленная в исследовании технология является инновационной и позволит предприятию эффективно использовать ресурсы и получать дополнительную прибыль за счет образования инновационного продукта – биоугля.

• 2.    Данное направление позволяет улучшить социальную атмосферу – снизить запах, развить экономику региона (создание дополнительных рабочих мест, улучшение условий труда и автоматизация процессов производственной деятельности).

• 3.    Создание новых технологически управляемых процессов дает положительную динамику в развитии отрасли птицеводства в регионе, повышает эффективность производственного цикла и позволяет стабилизировать финансово-экономические показатели.