Наши журналы
Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ СВИНОКОМПЛЕКСОВ КАК СПОСОБА СОКРАЩЕНИЯ ДОБЫЧИ КАЛИЙНЫХ РУД

Научная статья
Новикова Д.А.
Шумская И.Ю.
Андреева А.Н.
Грибут Е.А.
Колесникова Т.А.
Куликова М.А.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2021.108.6.021
Выпуск: № 6 (108), 2021
Опубликована:
2021/06/17
PDF

ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕАГЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ СВИНОКОМПЛЕКСОВ КАК СПОСОБА СОКРАЩЕНИЯ ДОБЫЧИ КАЛИЙНЫХ РУД

Научная статья

Новикова Д.А.1, *, Шумская И.Ю.2, Андреева А.Н.3, Грибут Е.А.4, Колесникова Т.А.5, Куликова М.А.6

5 ORCID: 0000-0002-2535-9269;

6 ORCID: 0000-0003-4000-0040;

1-6 Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова, Новочеркасск, Россия

* Корреспондирующий автор (diananovikova3773[at]gmail.com)

Аннотация

В статье рассмотрены основные затраты на экологическую и экономическую составляющие и проведен анализ предотвращенного экологического ущерба при добыче калийных руд. Предложен новый подход для оценки эколого-экономической эффективности реагентной обработки жидких отходов с получением органоминерального удобрения. Представлены новые интегральные оценочные методы для определения предотвращенных экологических ущербов и расчета степени уменьшения негативного воздействия на водные объекты, воздух и земельные ресурсы горного предприятия, добывающего минеральное сырье для производства калийных удобрений. Были проведены расчёты по возможности предотвращения ущерба земельным ресурсам, который составил около 42 млн. руб. за 15 лет добычи калийсодержащего сырья.

Ключевые слова: экологическая оценка, воздействия на окружающую среду, органоминеральные удобрения, калийсодержащие удобрения.

AN ASSESSMENT OF THE ECOLOGICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF REAGENT TREATMENT OF LIQUID WASTE ON PIG FARMS AS A WAY OF REDUCING THE PRODUCTION OF POTASH ORES

Research article

Novikova D.A.1, *, Shumskaya I.Yu.2, Andreeva A.N.3, Gribut E.A.4, Kolesnikova T.A.5, Kulikova M.A.6

5 ORCID: 0000-0002-2535-9269;

6 ORCID: 0000-0003-4000-0040;

1-6 Platov South-Russian State Polytechnic University, Novocherkassk, Russia

* Corresponding author (diananovikova3773[at]gmail.com)

Abstract

The current article examines the main costs of environmental and economic components and analyzes the prevented environmental damage during the extraction of potash ores. The study proposes a new approach for evaluating the ecological and economic efficiency of reagent treatment of liquid waste during the production of organomineral fertilizer. The authors present new integrated assessment methods for determining the prevented environmental damage and calculating the degree of reduction of the negative impact on water bodies, air, and land resources of a mining enterprise that extracts mineral raw materials for the production of potash fertilizers. Also, the research contains calculations on the possibility of preventing damage to land resources, which amounted to close to 42 million rubles for 15 years of production of potassium-containing raw materials.

Keywords: environmental assessment, environmental impacts, organomineral fertilizers, potash-containing fertilizers.

Введение

Добыча полезных ископаемых очень важна для производства товаров, услуг и инфраструктуры. Однако возможная опасность отходов, образующихся при добыче полезных ископаемых, отвалах и хвостохранилищах, требует поиска средств правовой защиты для рационального отношения к горным отходам из шахтных отвалов, хвостохранилищ и заброшенных шахт. Повторное использование и переработка шахтных отходов в горнодобывающей промышленности может принести экономически эффективные выгоды за счет компенсации потребностей в сырье и уменьшения объемов отходов, подлежащих обращению [1], [2].

Калийные удобрения является критически важным элементом сельскохозяйственного производства, при этом большие запасы калийных удобрений сосредоточены только в нескольких странах, поэтому нехватка калийных удобрений может привести к низкой производительности сельского хозяйства, что во многих случаях может вызвать недоедание, а в крайних случаях – голод [3].

Воздействие горно-обогатительного промышленного производства весьма отрицательно влияет на окружающую природную среду. Большое количество производственных процессов рассчитано на использование природных ресурсов. Зачастую промышленное производство не рассматривает технологию создания товарного продукта в рамках системного подхода к проблеме рационального использования природных ресурсов региона, где это производство располагается и ресурсы которого использует [4].

Ущерб, наносимый природе при производстве и потреблении продукции - результат природопользования без рационального подхода. В связи с этим возникла объективная необходимость в установлении взаимосвязей между результатами хозяйственной деятельности, экологическими характеристиками выпускаемой продукции и технологией ее производства. Одной из причин, по которой трудно выявить эти взаимосвязи, является отсутствие разграничения затрат, связанных с реализацией технологических процессов в целом с одной стороны и, с другой стороны, с затратами, направленными на:

  1. выпуск продукции определенного уровня экологического качества;
  2. сокращение производственных отходов;
  3. рациональность использования природного сырья из недр;
  4. замену технологии или продукта другим, более экологичным.

В России эколого-экономическая оценка проектов реализуется лишь на уровне определения расходов на природоохранные мероприятия и определения величины прямого вреда и прямой стоимости природных ресурсов. На данный момент практически отсутствуют методики, по которым можно было бы дать оценку экологическому совершенству технологий, с учетом числа всех отходов, комплексности применения ресурсов и т.д [5].

Не является исключением и оценка экологически ориентированных технологий утилизации жидких отходов свиноводческих комплексов [6]. При их реализации не учитывается ни косвенная стоимость природных ресурсов, ни стоимость их хранения и переработки. Не делается анализ внешних эффектов от технологии (как положительных, так и отрицательных), и они не включаются в определение оценки результативности технологий и проектов в целом. А именно учет таких факторов помогает увидеть реальную ценность технологии или ее истинный урон окружающей среде и обществу в целом.

Основная часть

Весьма интересным с этой точки зрения является вопрос о разработке нового подхода для оценки эколого-экономической эффективности реагентной обработки жидких отходов с получением органоминерального удобрения [7].

Жидкие отходы свинокомплексов являются ценным вторичным ресурсом с высоким содержанием калия, фосфора и азота. Использование их на участках орошения дает возможность существенно уменьшить добычу минерального сырья для получения калийных и фосфатных удобрений, а также сократить объемы производства азотных удобрений [8], [9], [10].

Представлены новые оценочные методы для определения предотвращенных экологических ущербов и расчета степени уменьшения негативного воздействия на такие природные составляющие, как водные объекты, воздух и земельные ресурсы горного предприятия, добывающих минеральное сырье для производства калийных удобрений.

Был проведен анализ прогнозируемого снижения негативного влияния на окружающую природную среду при снижении добычи калийсодержащего сырья в процессе заимствовании обработанных жидких отходов свинокомплексов для расчетных площадей орошения 0,5-100 тыс. га. Предложена дифференцированная система оценки предотвращенного ущерба (рис.1). В расчетах использованы данные исследований, представленные в [11]. За основу взят математический расчетный метод оценки, подробно описанный в [11].

Начальными величинами для осуществления расчета возможного предотвращенного ущерба земельным ресурсам при уменьшении добычи калийного сырья являлись: число калийных удобрений по К2О, нужное для внесения на расчетную площадь (35÷10 тыс. т), высота отвального массива, устойчивый угол откоса, сумма валового продукта с 1 га земли, урожайность различных культур на рекультивируемой земле, цена 1 м3 чистой воды для орошения, расчетное время -15 лет.

11-07-2021 17-23-17

Рис. 1 – Структура определения предотвращенного ущерба земельным ресурсам при сокращении добычи калийного сырья

 

На рисунке 2 представлены результаты расчетов стоимости земель нарушенных горно-обогатительным промышленным производством и предотвращенного ущерба земельным ресурсам при уменьшении объемов добычи калийного сырья.

11-07-2021 17-31-25

Рис. 2.1 – Стоимость выводимых из горного отвода земель при различных площадях орошения: необходимое количество удобрений

11-07-2021 17-33-19

Рис. 2.2 – Стоимость выводимых из горного отвода земель при различных площадях орошения: площадь нарушенных земель

11-07-2021 17-33-36

Рис. 2.3 – Стоимость выводимых из горного отвода земель при различных площадях орошения: общая стоимость нарушенных земель

 

Анализ полученных данных показывает, что при добыче калийного сырья площадь нарушенных земель изменялась от 0,25 га до 27,39 га, а их стоимость – от 1,245 млн. руб. до 248,94 млн. руб. в зависимости от расчетной площади участков орошения.

В результате сокращения добычи калийного сырья, предотвращенный ущерб по земельным ресурсам (без учета стоимости нарушенных земель) изменялся с 3,091 млн. руб. на 500 га до 600 млн. руб. на площади 100 тыс. га.

Устраненные ущербы водной и воздушной средам при сокращении добычи калий содержащего сырья в зависимости от планируемой площади орошения представлены на рис.3.

11-07-2021 17-36-38

Рис. 3 – Предотвращенные годовые ущербы воздушной и водной средам при сокращении добычи калийсодержащего сырья: предотвращенный ущерб за 15 лет

 

Анализ полученных результатов показал, что при сокращении добычи калийсодержащего сырья предотвращенный ущерб водным объектам изменялся с 0.51 до 19 млн.740 тыс. руб., предотвращенный ущерб атмосфере с 0.23 до 5,47 млн. руб. в год.

11-07-2021 17-36-52

Рис. 4 – Предотвращенный ущерб окружающей среде за 15 лет

 

Суммарный устраненный ущерб окружающей среде за 15 лет (рис. 4) при сокращении добычи калийсодержащего сырья возрастал в интервале расчетных площадей 0,5-100 тыс. га с 0,51 до 42,34 млн. руб.

Заключение

Провели анализ существующих подходов и разработку нового способа оценки эколого-экономической эффективности реагентной обработки жидких отходов с получением органоминерального удобрения. Представленный алгоритм расчета предотвращенного ущерба земельным ресурсам позволит учитывать стоимость земель, выводимых из отвалов горных пород. Предложенная авторами оценка дает возможность говорить о перспективности и эколого-экономической целесообразности реагентной обработки жидких отходов свинокомплексов с целью их дальнейшей утилизации и требует разработки нового комплексного подхода к определению их ценности.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Agboola O. A review on the impact of mining operation: Monitoring, assessment and management / O. Agboola, D.E. Babatunde, O.S.I. Fayomi et al. // Results in Engineering V. 8, December 2020, 100181.
  2. Boldy R. Understanding the impacts of mining on ecosystem services through a systematic review / Boldy, T. Santini, M. Annandale et al. // The Extractive Industries and Society, V. 8, Issue 1, March 2021, Pages 457-466
  3. Al Rawashdeh R. World peak potash: An analytical study / R. Al Rawashdeh // Resources Policy, V. 69, December 2020, 101834.
  4. Canedo-Arguelles M. Effects of potash mining on river ecosystems: An experimental study / M. Canedo-Arguelles, S. Brucet, S. Carrasco et al. // Environmental Pollution, V. 224, May 2017, Pages 759-770.
  5. Щербакова Л.М. Эколого-экономические аспекты освоения техногенных минеральных ресурсов / Л.М. Щербакова, Н.В. Федотова, Е.В. Зелинская // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2009. – № 7. – С. 76;
  6. Суржко О.А., Куликова М.А. Экологическая безопасность при переработке и утилизации концентрированных по биогенным элементам жидких отходов промышленных предприятий: монография / О.А. Суржко, М.А. Куликова. Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ) 2011. 140с.
  7. Колесникова Т.А. Способ подготовки сточных вод свиноводческих комплексов для сельскохозяйственного использования: Пат. 2706971 Российская Федерация, МПК C02F 1/52 (2006.01), C02F 1/58 (2006.01)/Колесникова Т.А.; Куликова М.А., Грибут Е.А., Суржко О.А.; Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М.И. Платова. - № 2018131280.
  8. Kolesnikova T. A. Ammophos efficiency application for treatment highly concentrated by biogenic elements wastes of agro-industrial complexes / T. A. Kolesnikova, M. A. Kulikova, E. A. Grie // EurAsian Journal of BioSciences - 2020. - Vol. 14, Is. 1. - P. 829-834.
  9. Gribut E. A. Research of the oxalic acid effectiveness in the treatment of biodegradable organic waste from livestock complexes / E. A. Gribut, M. A. Kulikova, О.А. Surzhko et al. // EurAsian Journal of BioSciences - 2020. - Vol. 14, Is. 1. - 575-579.
  10. Kulikova М.А. Research on waste management technologies in meat clusters / M. A. Kulikova, T. A. Kolesnikova, E. A. Gribut et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science - 2020. - Vol. 421 (2) : 2nd International Scientific Conference «AGRITECH-II-2019: Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies» 13–14 November 2019,Krasnoyarsk,Russia.-№022064.- [Electronic resource]. URL : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/421/2/022064/pdf (accessed 12.05.2021)
  11. Суржко О.А. Эколого-экономическая оценка предотвращенных экологических ущербов от сокращения добычи калий содержащей ру-ды при утилизации животноводческих стоков на оросительных системах сточ-ных вод / О.А. Суржко, М.А. Федорченко // Ресурсы недр России: Экономика и геополитика, геотехнологии и гео-экология, литосфера и геотехника: Сб. материалов науч.-практ. конф.,- Пен-за,2002. - C.150-15

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Agboola O. A review on the impact of mining operation: Monitoring, assessment and management / O. Agboola, D.E. Babatunde, O.S.I. Fayomi et al. // Results in Engineering V. 8, December 2020, 100181.
  2. Boldy R. Understanding the impacts of mining on ecosystem services through a systematic review / Boldy, T. Santini, M. Annandale et al. // The Extractive Industries and Society, V. 8, Issue 1, March 2021, Pages 457-466
  3. Al Rawashdeh R. World peak potash: An analytical study / R. Al Rawashdeh // Resources Policy, V. 69, December 2020, 101834.
  4. Canedo-Arguelles M. Effects of potash mining on river ecosystems: An experimental study / M. Canedo-Arguelles, S. Brucet, S. Carrasco et al. // Environmental Pollution, V. 224, May 2017, Pages 759-770.
  5. Shcherbakova L. M. Jekologo-jekonomicheskie aspekty osvoenija tehnogennyh mineral'nyh resursov [Ecological and economic aspects of the development of technogenic mineral resources] / L.M. Shherbakova, N.V. Fedotova, E.V. Zelinskaja // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh [International Journal of Applied and Fundamental Research]. - 2009. - No. 7. - p. 76; [in Russian]
  6. Surzhko O. A. Jekologicheskaja bezopasnost' pri pererabotke i utilizacii koncentrirovannyh po biogennym jelementam zhidkih othodov promyshlennyh predprijatij: monografija [Ecological safety at processing and utilization of liquid waste of industrial enterprises concentrated on biogenic elements: monograph] / O.A. Surzhko, M.A. Kulikova. // Juzh.-Ros. gos. tehn. un-t (NPI) [South-Russian State Polytechnic University. un-t (NPI)].- Novocherkassk: SRSPU (NPI) 2011. 140c. [in Russian]
  7. Kolesnikova T. A. Sposob podgotovki stochnyh vod svinovodcheskih kompleksov dlja sel'skohozjajstvennogo ispol'zovanija: Pat. 2706971 Rossijskaja Federacija, MPK C02F 1/52 (2006.01), C02F 1/58 (2006.01) [Method of preparing wastewater from pig-breeding complexes for agricultural use: Pat. 2706971 Russian Federation, IPC C02F 1/52 (2006.01), C02F 1/58 (2006.01)] / Kolesnikova T. A.; Kulikova M. A., Gribut E. A. et al.; South-Russian State Polytechnic University. M. I. Platov National Research University (NPI). - No. 2018131280; declared on 29.08.2018 ; published on 21.11.2019, Byul. No. 33-2019. [in Russian]
  8. Kolesnikova T. A. Ammophos efficiency application for treatment highly concentrated by biogenic elements wastes of agro-industrial complexes / T. A. Kolesnikova, M. A. Kulikova, E. A. Grie // EurAsian Journal of BioSciences - 2020. - Vol. 14, Is. 1. - P. 829-834.
  9. Gribut E. A. Research of the oxalic acid effectiveness in the treatment of biodegradable organic waste from livestock complexes / E. A. Gribut, M. A. Kulikova, О.А. Surzhko et al. // EurAsian Journal of BioSciences - 2020. - Vol. 14, Is. 1. - P. 575-579.
  10. Kulikova М.А. Research on waste management technologies in meat clusters / M. A. Kulikova, T. A. Kolesnikova, E. A. Gribut et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science - 2020. - Vol. 421 (2) : 2nd International Scientific Conference «AGRITECH-II-2019: Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies» 13–14 November 2019,Krasnoyarsk,Russia.-№022064.- [Electronic resource]. URL : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/421/2/022064/pdf (accessed 12.05.2021)
  11. Surzhko O. A. Jekologo-jekonomicheskaja ocenka predotvrashhennyh jekologicheskih ushherbov ot sokrashhenija dobychi kalij soderzhashhej ru-dy pri utilizacii zhivotnovodcheskih stokov na orositel'nyh sistemah stoch-nyh vod [Ecological and economic assessment of the prevented ecological damages from reduction of production of potassium-containing ore at utilization of livestock effluents on irrigation systems of waste waters] / O.A. Surzhko, M.A. Fedorchenko // Resursy nedr Rossii: Jekonomika i geopolitika, geotehnologii i geo-jekologija, litosfera i geotehnika: Sb. materialov nauch.-prakt. Konf [Mineral resources of Russia: Economics and Geopolitics, geotechnologies and geo-ecology, lithosphere and Geotechnics: Collection of materials of the Scientific and Practical Conference], Pen-za,2002, p. 150-15 [in Russian]