CC BY
31
РАЗДЕЛ 3. ЭКОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИИ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ
Научная статья УДК 631.22
АНАЛИЗ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ФЕРМАХ КРС
Сергей Владимирович Ковалёв1, 1 kovalyov.sv@yandex.ru, ORCГО: 0009-0009-1310-4283 Владислав Владимирович Гордеев2^ vladgordeev@mail.ru, ORCГО: 0000-0001-6181-396X Татьяна Юрьевна Миронова3, mironova-tat@mail.ru, ORCГО: 0000-0001-6959-049X
12 3 „
, , Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация. Одним из основных природных ресурсов при производстве молока является вода. Она необходима на всем цикле производства: для поения и приготовления кормов, промывки доильного и технологического оборудования, охлаждения молока, обработки производственных помещений, ветеринарного обслуживания коров. Установленное оборудование и методы управления молочной фермой оказывают значительное влияние на количество расходуемой воды. Так как запасы водных ресурсов постепенно истощаются, то сокращение и оптимизация их потребления имеют ключевое значение в сельскохозяйственном секторе. Для определения водопотребления на фермах КРС был применен метод поисковых исследований, предусматривающий анализ результатов выполненных научных работ по данной теме. Проанализировано количество воды, затрачиваемое на каждую технологическую операцию, и технико-технологические решения, направленные на водосбережение при производстве молока на фермах КРС. Отмечено, что в рассмотренных исследованиях использованы различные технические решения водообеспечения, отсутствует подробная информация о методах измерения и оценки потребности в воде, их применение к конкретному коровнику во многих случаях невозможно. Для сокращения количества и обеспечения эффективного потребления воды на фермах КРС необходимо осуществлять контроль ее расхода, оптимизировать производственные процессы с внедрением ресурсосберегающих технологий и оборудования. Сюда может быть отнесено вторичное использование сточных вод после их очистки для уборки загрязненных навозом площадей, направление воды после охлаждения молока для поения животных, реализация новых способов очистки вымени, совмещение применения высоконапорных моющих установок со средствами предварительной уборки.
Ключевые слова: расход воды, водосбережение, молочная ферма, технологический процесс, техническое решение
Для цитирования: Ковалев С В., Гордеев В В., Миронова Т.Ю. Анализ водопользования на фермах КРС // АгроЭкоИнженерия. 2023. №2(115). С. 108-123
Research article
Universal Decimal Code УДК 631.22
ANALYSIS OF WATER USE ON CATTLE FARMS
Sergey V. Kovalev1, 1 kovalyov.sv@yandex.ru, ORCID: 0009-0009-1310-4283 Vladislav V. Gordeev2® 2 vladgordeev@mail.ru, ORCID: 0000-0001-6181-396X Tatiana Yu. Mironova3, mironova-tat@mail.ru, ORCID: 0000-0001-6959-049X
123*
, , Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) -branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia.
Abstract. One of the main natural resources in milk production is water. It is required throughout the production cycle: to drink the animals and prepare the feed, to wash the milking and milk treatment equipment, to cool the milk, to clean the production facilities, and in veterinary care of cows. The equipment installed and dairy farm management practices have a major effect on the amount of water consumed. Since water resources are gradually depleting, to reduce and optimize their consumption is of key importance in the agricultural sector. To determine the water usage on cattle farms, the method of exploratory research was applied. It involved the analysis of the results of scientific works on this topic. The study considered the amount of water required for each technological operation and technical and technological solutions aimed at water saving in milk production on cattle farms. The reviewed investigations proposed different technical water supply solutions. However, the studies provided no detailed information on methods of measurement and estimation of water requirements. Therefore in many cases they seemed inapplicable to specific cowsheds. In order to reduce the amount and ensure efficient water consumption in cattle farms, it is necessary to control its consumption, optimize production processes with the introduction of resource-saving technologies and equipment. These may include the recycling of wastewater after its treatment for cleaning manure contaminated areas, the use of water after milk cooling for cow drinking, application of new methods of udder cleaning, and combining the high-pressure washing units with pre-cleaning devices.
Key words: water consumption, water saving, dairy farm, technological process, technical solution
For citation: Kovalev S.V., Gordeev V.V., Mironova T. Yu. Analysis of water use on cattle farms. AgroEcoEngineering. 2023;2(115): 108-123. (In Russ.)
Введение
Одним из основных природных ресурсов, использующихся при производстве молока, является вода. По прогнозам, запасы пресной питьевой воды по последним данным стабильно снижаются20. Независимо от этого, поголовье скота, согласно статистике за несколько лет, критически не изменяется21.
20 Государственный доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2018 году». М.: НИА-Природа, 2019. 290 с.
21 Сельское хозяйство в России. 2021: Стат.сб./Росстат С 29. M., 2021. 100 а
Сокращение количества и обеспечение эффективного использования воды на фермах КРС поможет снизить данную нагрузку и способствовать более устойчивому управлению имеющимися водными ресурсами.
На молочных фермах вода используется на всем цикле производства молока (рис. 1).
Технологические операции с использованием воды
обработка копыт
уборка санитарной зоны
ветеринарное о бслуживан ие
J
подмывание вымени
промывка доильного оборудования
уборка доильного зала/робота
доилън ый зал
охлаждение молока
промывка молочных танков-охладителей
молочная
санитарная дезинфекция
туман
мытье поилок
мытье ведерок
помещение я ерж н я ж н
поение
приготовление кормов
животное
Рис.1. Технологические операции, требующие расхода воды при производстве молока Fig. 1. Technological operations requiring water consumption in milk production
Основное количество воды расходуется на потребление животными и по различным данным составляет от 68 % [1] до 82% [2] от общего потребления воды на технологические операции на ферме. В помещении для содержания животных вода расходуется на мытьё поилок КРС и ведёрок для выпойки телят; санитарную дезинфекцию помещений, клеток содержания телят и профилактория; а в жаркий период года может расходоваться и для уменьшения теплового стресса коров с использованием систем водоиспарительного охлаждения (тумана). Вода используется при доении, которое при беспривязном способе содержания осуществляется в доильном зале или на автоматизированных доильных установках (доильных роботах). Здесь вода расходуется на подмывание вымени коров перед доением, промывку доильного оборудования, мытьё полов и наружной части доильной установки. По данным исследований [3] на уборку и эксплуатацию доильного зала приходится около 14% от воды, используемой на ферме, при этом количество циклов, проводимых операций, соответствует количеству доений и, как правило, составляет 2 или 3. В отличие от доильного зала санитарная зона в большинстве случаев, при беспривязном содержании, моется 1 раз в сутки. Еще одной технологической операцией, связанной с расходом воды, может являться обработка копыт, если для этого используются специальные растворы, ванны с которыми устанавливают, чаще всего, на выходе из доильного зала. После доения молоко необходимо охладить, для чего в большинстве случаев, также используется вода.
В исследованиях [3] приводится общий расход воды (включая потребление животными, очистку доильного оборудования, хозяйственно-бытовые нужды) для привязного способа содержания - 101,8 л/гол. в сутки, а для беспривязного содержания с доением в доильном зале - 134,6 л/гол. в сутки, при роботизированном доении - 168,8 л/гол. в сутки. При отсутствии подробной информации о климатических условиях, методах,
используемых для измерения и оценки потребности в воде, применение общих данных о количестве используемой воды к конкретному коровнику остается неопределенным. Немаловажным фактором, влияющим на расход воды, является способ содержания коров, а так же оборудование и методы управления им.
Цель работы - анализ технологических операций с использованием воды и технико-технологических решений, направленных на водосбережение при производстве молока на фермах КРС.
Методы исследований
Для определения использования воды на ферме КРС был применен метод поисковых исследований, предусматривающий анализ существующих исследований по данной тематике и разработку предложений для ведения дальнейших разработок в сельскохозяйственной сфере.
Результаты и обсуждение
Больше всего вода на ферме КРС используется для приготовления кормов и поения
животных. Нормативные значения потребления воды на фермах и комплексах крупного
22
рогатого скота по производству молока представлены в методических рекомендациях .
Сократить расход воды на эти нужды не представляется возможным. Организм животного находится в состоянии постоянного обмена веществ с окружающей внешней средой, в котором непременно участвует вода. В работе [4] указано, что молоко на 87% состоит из воды, поэтому около 34% потребленной воды выводится из организма коровы за счет производства молока. Остальная вода выводится за счет фекальной экстракции 31%, экстракции мочи 17%, выделения пота и потерь пара из легких 18%.
Потребность в питьевой воде дойных коров была исследована многими зарубежными авторами, включая Cardot V. [5], Holter J.B. [6], Meyer U. [7], и Murphy M.R. [8]. Все авторы оценивали ежедневное потребление питьевой воды коровами в зависимости от влияющих факторов, таких как удой коров, живая масса, доминантность коров, содержание сухого вещества в корме, потребление сухого вещества, день года, количество осадков, температура воздуха, температура питьевой воды и потребление натрия. Авторы использовали различные переменные для оценки потребления питьевой воды. Некоторые переменные зависели друг от друга; например, потребление сухого вещества зависело от живой массы животных, а удой молока от потребления сухого вещества. Согласно исследованиям [9], 88 коров в группе с автоматической доильной системой пьют в среднем 8,0 м воды в день. Это эквивалентно 91,1 л воды на корову в день или 2,6 л на 1 кг молока. 92 коровы в группе с доением в доильном зале «Ёлочка» 2*7 выпивали в среднем 5,0 м воды в день, что представляет собой среднюю потребность в питьевой воде 54,4 л воды на корову в день или 2,1 л на 1 кг молока. По результатам отечественных исследований [10], на основании экспериментальных данных, установлена взаимосвязь между индексом температуры и влажности (THI) и уровнем водопотребления коровами. При изменении индекса THI с 61 до 73, потребление воды на одну голову менялось с 77 до 91 литра. При этом уровень потребления воды через поилку, на 1 кг надоенного молока, составлял 2,06±0,13 литров. В работе [11] приведен среднесуточный показатель потребления воды через поилку одним
22 Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота. РД-АПК 1.10.01.01-18. М.: Росинформагротех, 2018. 166 с.
111
животным на образование 1 литра молока и составил 2,39 л, при суточном удое 38,4 л, температуре воды в поилках 7,7°С. В исследовании [120] установлено, что при отсутствии подогрева воды в холодное время года и средней температуре воды в поилках +2°С опытные животные пили в среднем 6,4 раза в сутки, затрачивая на это 2,1 минуты. Надои молока при этом составили 20,5 кг. При подогреве температуры воды в поилках до +12°С эти же животные подходили к автопоилке среднем 9,1 раз в сутки, затрачивая на поение 4 минуты, а удои молока повысились на 0,9 кг.
Важно использовать воду для поения наиболее эффективно. Одним из основных факторов, влияющих на объем воды, потребляемой коровой, является температура воды. Обнаружено много исследований связанных с установлением оптимальной температуры воды, но итоговые значения различаются. Некоторые авторы утверждают, что оптимальной температурой воды для поения КРС считается +8...+12°С [13,14], а более теплая вода не освежает животного. В свою очередь, при потреблении воды с температурой свыше 20°С, организм животного становится восприимчивее к простудным заболеваниям. Поение холодной водой вызывает у животного переохлаждение организма, появление простудных заболеваний, нарушение пищеварения. Кроме того, существенно влияют перебои в поставке воды животным и несоблюдение зоотехнических требований, предъявляемых к воде, на продуктивность коров на 10-15% [15]. По результатам исследования другого автора [160], оптимальной считается температура воды от +10 до +16оС. Авторы в своих исследованиях [13] утверждают, что коровы предпочитают воду с температурой 17-28°С, причём в зимнее время коровы отдают предпочтение более тёплой воде. По вопросу улучшения качества поения, а также по снижению энергозатрат на подачу подогретой воды было обнаружено большое количество исследований. В исследовании [17] проводится анализ потребительских свойств средств нагрева воды российских производителей. Помимо этого приводится сравнение технико-экономических показателей, таких как мощность оборудования, емкость бака, температура нагрева, масса установки. Представлены особенности работы различных нагревательных установок [17]. В работе другого автора [4] рассмотрено устройство для бесперебойного снабжения животных водой оптимальной температуры. Составлена математическая модель теплового потока в водопроводной трубе для установившегося процесса. Данные исследования [4] позволяют оптимизировать параметры устройства для поения коров водой оптимальной температуры при минимальных потерях теплоты. Помимо температуры, на потребление воды оказывают влияние конструктивные особенности поилки. К конструктивным недостаткам индивидуальных средств автопоения авторы [18] относят: снижение комфортности потребления воды животным из поильной чаши; загрязнение поильной чаши остатками корма. Это приводит к стрессовым состояниям животного, дополнительным затратам труда на технологическое обслуживание поилок, дополнительному - непроизводственному расходу воды на санитарную обработку поилок. Коровы предпочитают пить воду из открытых групповых поилок [13,18], а глубина воды в поилках должна быть как минимум 15 см [130].
Одним из главных недостатков групповых поилок является большой объем воды, который сливается при промывке и попадает в систему навозоудаления (рис. 2). При этом дальнейшее ее использование невозможно без очистных мероприятий, в виду того, что в ней присутствуют частицы корма, слюна, а так же возможно попадание навоза ввиду несовершенства конструкции. Для устранения вышеперечисленных недостатков и повышенных тепловых потерь через ограждающие поверхности групповой поилки в
исследовании [18] представлена принципиальная схема резервирования, подогрева воды, её распределения по средствам автопоения, сбора и обработки оборотной воды в процессе автопоения путем ее фильтрации и электродного нагрева с целью повторного использования в технологическом процессе. Особенностью конструктивного решения является новый структурный технико-технологический элемент в виде индивидуального поильного стакана, который снижает загрязненность системы автопоения. Основными направлениями дальнейшего совершенствования конструкции групповых поилок являются: снижение объема поилки и как следствие сливаемой воды; создание системы централизованного слива воды из поилок для дальнейшего использования в технических нуждах; внедрение систем автоматической очистки воды в поилке.
Рис. 2. Слив питьевой воды при очистке поилки в систему навозоудаления Fig. 2. Drainage of drinking water into the manure removal system when cleaning the drinker
Кроме потребления коровами, большой объем воды используется для охлаждения свеженадоенного молока и занимает второе место по расходу воды на ферме. Рекомендуемое потребление воды, например, при использовании пластинчатого охладителя, должно превышать производство молока в 2 раза [1;19]. Вода, использованная для охлаждения молока, может повторно использоваться для поения животных и приготовления кормов. Большинство авторов занимались улучшением эффективности охлаждения молока. В исследовании [20] предлагаются к использованию модули охлаждения молока с использованием природного холода и низкотемпературных хладоносителей, что позволяет сократить объем воды, используемой для охлаждения. Модуль представляет собой блок предварительного охлаждения молока, где вместо грунтовых вод применяется замкнутый контур с низкотемпературным хладоносителем. Проведена оценка энергоэффективности разработанной системы охлаждения в зависимости от конфигурации оборудования. Применение данной системы позволяет снизить потребление электроэнергии на охлаждение 1 тонны молока на 15-17 кВтч, что в среднем сократит финансовые затраты на 50%. Авторы предлагают внедрение в фермерские хозяйства молочного направления к уже существующим системам охлаждения разработанного энергосберегающего модуля. В
другом исследовании [21] разработана система охлаждения молока с использованием биогаза в качестве источника энергии и технологии тригенерации, срок окупаемости которой составляет 4 года и 2 месяца. Обоснована эффективность и экономическая целесообразность применения систем автономного энергообеспечения на молочно-товарных фермах по сравнению с традиционными схемами энергоснабжения, если в качестве источника энергии использовать биогаз [21].
Эффективно снижать температуру молока до необходимых значений позволяет использование молочного танка с комбинированной системой охлаждения молока (рис. 3). Преимуществом данной системы является сокращение использования воды для охлаждения молока.
Рис. 3. Молочный танк с использованием комбинированной системы охлаждения молока Fig. 3. Milk tank with combined milk cooling system
Рассмотрены работы по оптимизации использования воды для санитарной обработки вымени. В исследовании [22] представлены данные по использованию воды в роботизированных доильных системах. Так в системе c очищением сосков коровы вращающимися щетками затрачивается 11 л/гол./сут., а с помощью водяной бани внутри специальной сосковой чашки - 20 л/гол./сут. В другом исследовании [9] отмечено, что для очистки вымени требуется 1,7 л/гол. за разовое доение. В работе [23] указано, что разница в количестве затрачиваемой воды на голову в сутки в зависимости от используемых технических средств может достигать 1,8 раза. Так же представлена линия подмывания вымени, которая позволяет сократить время цикла до 118 с и расход воды на 20-28%. Использование одноразовых гигиенических салфеток позволяет исключить использование воды для подмывания вымени. При этом остаются нерассмотренными экологические аспекты их утилизации.
Проводились исследования по изучению расхода воды на промывку доильного оборудования. Согласно исследованиям [24] среднее использование промывочной воды варьировалось от низкого уровня 6 л/гол./сут. до более 28 л/гол./сут. Для молочных хозяйств с доением в молокопровод среднесуточная выработка промывочной воды составляет 14 л/гол./сут., а для хозяйств с доильным залом она лишь немного выше - 17 л/гол./сут.
Другие авторы [9] указывают, что для промывки молочного оборудования в доильном зале «Ёлочка» 2^7 при двухразовом доении требовалось 7,6 л/гол./сут. В исследовании [3] количество воды, затрачиваемой на промывку оборудования при привязном содержании, составляло 30,2 л/гол./сут. В исследовании [25] представлены данные о среднем значении расхода воды 28,1 л/гол./сут. для мытья доильной системы. В исследовании [22] был измерен объем и определен состав используемой воды, полученной при промывке доильного оборудования на 29 различных молочных фермах с доением в молокопровод, роботизированными системами и в доильном зале.
Вопрос повышения эффективности очистки доильного оборудования рассматривался в работах ряда авторов, и представляет собой технологические решения, направленные на снижение уровня загрязнения в доильных установках и оборудовании. В одной из работ [26] представлена функционально-морфологическая модель системы санитарной обработки с автоматом промывки и выбран наиболее целесообразный вариант - многократное применение механических очистителей в сочетании с воздушно-жидкостным потоком при их подаче по перепаду давления в начало молокопровода. В другой работе [27] проводится сравнительная оценка эффективности пенообразующих моющих средств и обоснование рациональных режимов обработки ими молочного оборудования с учетом используемых конструкционных материалов. В результате сравнительных испытаний определено наилучшее пенообразующее средство для очистки, установлены оптимальные рабочие параметры и характеристика моющей способности на разных материалах.
Рассматривались работы по изучению использования воды при уборке помещений, а так же по уменьшению сточных вод. Согласно действующим нормативным документам расход воды на регулярную уборку пола преддоильных и последоильных площадок -5 л/м2 [1],
а количество навозных стоков, образующихся от одной головы на доильных
23
площадках, составляет 20 л/сут . Проводились исследования по использованию воды для очистки доильного зала. В проведенном исследовании [28] воды для мытья доильного зала было использовано 58,9 ± 2,3 л/гол./сут. (в диапазоне 57,5 ± 3,0 летом и до 60,9 ± 3,4 зимой). Исследования [3] показывают, что в доильном зале воды используется меньше чем на автоматических доильных системах. Количество воды, затрачиваемое в доильном зале, составило 20,5 л/гол./сутки, при использовании автоматических доильных систем -74,7 л/гол./сутки. Согласно другим исследованиям [1], проведенным на ферме с трёхразовым доением, расход воды при мытье пола из шланга составил 22,9 л/гол./сут. В исследовании [9] указано, что для уборки помещения в доильном зале "Ёлочка" 2*7 использовалось 21,7 л/гол./сут. воды при двухразовом доении. На уборку площадки автоматической доильной системы тратилось 28,6 л/гол./сут. при трехразовом доении. В работе [29] проводился мониторинг фактически расходуемого в доильном зале типа «Параллель» количества воды, поступающей впоследствии в систему навозоудаления. Среднесуточный расход воды в доильном зале, затрачиваемый на корову составил 24,3 л/гол, т.е. 8,1 л на голову за разовое доение. При этом отклонение от действующих нормативных значений составило более 20%, что указывает на необходимость более глубокого изучения причин не соответствия.
Наибольшее влияние на расход воды при уборке доильного зала оказывают площадь мытья и используемые технические средства. Для мытья пола могут использоваться шланги, мойки высокого давления или гидросмывные системы (рис.4).
23 РД-АПК 1.10.15.02-17. Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета. М.: Росинформагротех, 2017. 173 с
115
а) a) б) b)
Рис. 4. Уборка доильного зала с помощью: а) шланга; б) мойки высокого давления Fig. 4. Milking parlour cleaning a) with hose; b) with high-pressure equipment
Зарубежные исследования24 подтверждают, что использование смывной системы для мытья пола доильного зала требует воды более чем в 5 раз по сравнению с использованием шланга. Исследования [9] указывают, что использование высоконапорной установки приводит к уменьшению расхода воды в расчёте на 1 м в 1,6 раза, однако исследования проведены на разных доильных установках, что не позволяет сделать однозначных выводов. Еще одним вариантом снижения расхода воды может быть использование автоматических доильных установок. Автоматические доильные установки занимают меньшие площади по сравнению с доильным залом, а, следовательно, требуют меньшее количество воды для их очистки. Исследования [9] показывают сокращение площади мытья в 2 раза, с 70 м2 до 35м2 при использовании двух автоматических доильных установок по сравнению с доильной установкой «Елочка 2х7» для доения двух сопоставимых по количеству коров групп. Но исследования [3] показывают, что в расчете в л/гол. в сутки автоматические доильные системы используют в 3,6 раза больше воды, чем доение в доильном зале. Использование технических средств для предварительной очистки пола сводит к минимуму количество твердых веществ на моющейся поверхности, что должно способствовать меньшему количеству воды, необходимой для мытья, однако точных данных и подтверждающих исследований не приводится.
Одной из операций, требующей расхода воды, является обработка копыт, которую обычно проводят на выходе из доильного зала. Чаще всего для этого в хозяйствах используется две ванны: с чистой водой - для промывки копыт животных перед основной обработкой и с раствором - для их обработки. Раствор в ваннах объемом 200-250 л меняют после прохода через неё 200-250 коров [30]. Частоту обработки определяют с учетом количества коров, имеющих проблемы с копытами, и чистоты в коровнике. Рекомендуется при благоприятных условиях проводить обработку два раза в неделю, а при неблагоприятных - ежедневно [30]. Использованный раствор поступает в навоз.
Рассмотренные технологические операции охватывают весь технологический процесс производства молока на ферме КРС. Сократить расход воды на некоторые из них, такие как: поение, приготовление кормов, промывку молочного оборудования не представляется
24 Manure Management: Dairy [Электронный ресурс]. URL:
https://ebrary.net/207585/environment/manure_management_dairy#1449464. (дата обращения 27.02.2023).
возможным. В некоторых операциях возможно исключение расхода воды, в частности по обработке копыт, подмыванию вымени, охлаждению молока, при этом целесообразна оценка эффективности альтернативных технологий.
Для сокращения количества и обеспечения эффективного использования воды на фермах КРС необходимо осуществлять контроль расхода воды, оптимизировать производственные процессы с внедрением ресурсосберегающих технологий и оборудования. К ним может быть отнесено вторичное использование сточных вод после их очистки для уборки загрязненных навозом площадей, повторное использование воды после охлаждения молока для поения, применение новых способов очистки вымени, использование моющих высоконапорных установок совместно со средствами предварительной уборки.
Выводы
В связи с повышенным вниманием к сохранению водных ресурсов в сельскохозяйственном секторе важно понимать количество используемой воды на животноводческих предприятиях. При исследованиях расхода воды на фермах КРС большинство авторов охватывают один или несколько технологических процессов, что не дает полноценного представления о водном балансе фермы.
В изученных исследованиях по мониторингу использования воды отсутствует подробная информация о методах, используемых для измерения и оценки потребности в воде, применение к конкретному коровнику во многих случаях остается неопределенным. Технические решения, представленные в изученных работах, носят разрозненный характер, и возможность совместного использования не рассматривается. Среди рассмотренных работ отсутствуют технические решения, направленные на снижение расхода воды при очистке поилок.
При проведении технологических операций на количество используемой воды значительное влияние оказывает применяемое оборудование, методы управления молочной фермой и климатические условия. На основании этого необходимо провести анализ факторов и определить их влияние на водопользование, разработать математические модели оптимизации расхода воды при выполнении технологических процессов и технологические решения по вторичному использованию сточных вод.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Le Riche E.L., VanderZaag A.C., Burtt S., Lapen D.R., Gordon R. Water use and conservation on a free-stall dairy farm // Water. 2017. Vol. 9. Art. 977. https://doi.org/10.3390/w9120977
2. Drastig K., Prochnow A., Kraatz S., Klauss H., Plöchl M. Water footprint analysis for the assessment of milk production in Brandenburg (Germany) // Advances in Geosciences. 2010. Vol. 27. P. 65-70. https://doi.org/10.5194/adgeo-27-65-2010
3. Robinson A.D., Gordon R.J., Vanderzaag A.C., Rennie T.J., Osborne V.R. Usage and attitudes of water conservation on Ontario dairy farms // The Professional Animal Scientist. 2016. Vol. 32. P. 236-242. https://doi.org/10.15232/pas.2015-01468
4. Катков А.А., Лукманов Р.Л., Ковалев П.В. Обоснование параметров устройства для поения коров подогретой водой // Вестник Ульяновской государственной
сельскохозяйственной академии. 2018. № 4(44). С. 26-30. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2018-4-26-30
5. Cardot V., Le Roux Y., Jurjanz S. Drinking behavior of lactating dairy cows and prediction of their water intake // J. Dairy Sci. 2008. Vol. 91. P. 2257-2264. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0204.
6. Holter J.B., Urban W.E., Jr. Water partitioning and intake prediction in dry and lactating Holstein cows // J. Dairy Sci. 1992. Vol. 75. P. 1472-1479. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(92)77904-1
7. Meyer U., Everinghoff M., Gadeken D., Flachowsky G. Investigations on the water intake of lactating dairy cows // Livest. Prod. Sci. 2004. Vol. 90. P.117-121. https://doi .org/10.1016/j.livprodsci.2004.03.005
8. Murphy M.R., Davis C.L., McCoy G.C. Factors affecting water consumption by Holstein cows in early lactation // J. Dairy Sci. 1983. Vol. 66. P. 35-38.
9. KrauB M, Drastig K, Prochnow A, Rose-Meierhofer S, Kraatz S. Drinking and cleaning water use in a dairy cow barn // Water. 2016. Vol. 8(7). Art. 302. https://doi.org/10.3390/w8070302
10. Гордеев В.В., Хазанов В.Е., Вторый С.В., Ильин Р.М. Анализ организации водообеспечения коров летом при беспривязном содержании // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. №3(100). С.146-153. https://doi.org/10.24411/0131-5226-2019-10197
11. Вторый В.Ф., Вторый С.В., Ильин Р.М. Оценка влияния основных факторов на водопотребление дойных коров // АгроЭкоИнженерия. 2021. №2 (107). С.106-115.
12. Шматко Н.Н., Музыка А.А, Кирикович С.А., Москалев А.А., Тимошенко М.В. Водообеспечение коров на селекционно-племенной молочной ферме // Зоотехническая наука Беларуси. 2016. Т.51 №2. С. 325-333.
13. Юхин Г.П., Катков А.А., Макаровская З.В., Аверкиев А.А. Циркуляционная система водоснабжения в коровнике с подогревом // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. №5(55). С. 89-90.
14. Оболенский Н.В., Шевелев А. В. Основные направления модернизации систем поения на фермах КРС // Вестник НГИЭИ. 2016. № 10(65). С. 111-118.
15. Сёмин А. Комфортная среда обитания коровы - залог хорошего здоровья и продуктивного долголетия // Молочная промышленность. 2013. № 7. С. 20.
16. Бабий С. Влияние поения на удой // Сельскохозяйственные вести. 2012. №1. С. 46.
17. Чувашев В.Н., Долгалев Г.Ф. Современное состояние и развитие средств нагрева воды для животноводства // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2016. № 3(23). С. 190-192.
18. Поцелуев А.А., Назаров И.В., Толстоухова Т.Н. Системы водо- и теплообеспечения процесса автопоения на откорме ресурсосберегающей направленности // Вестник аграрной науки Дона. 2019. №4(48). С. 55-61.
19. Effective Use of Water on Dairy Farms. Cirencester, UK: Milk Development Council. 2007. 40 p.
20. Дорохов А.С., Павкин Д.Ю., Иванов В.В., Коршунов А.Б. Энергосберегающий модуль для охлаждения молока с использованием природного холода и низкотемпературных хладоносителей // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020 Т. 67 №3(40). С. 3-8. https://doi.org/10.22314/2658-4859-2020-67-3-3-8
21. Сапожников В.Б., Ильин А.В. Охлаждение молока на фермах с применением тригенерации и биогаза // Молочная промышленность. 2020. № 3. С. 57-59. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-03-57-59
22. House H.K., Hawkins B. C., Barkes B. C. Measuring and characterizing on-farm milking centre washwater volumes // ASABE Paper No. 1908138. St. Joseph, MI: ASABE Publ. 2014.
23. Поцелуев А.А. Ресурсосберегающие системы водообеспечения технологических процессов по обслуживанию крупного рогатого скота: диа ... док. техн. наук. М., 2011. 441 с.
24. Hawkins B., Barkes B. Handling milking centre washwater // Nutrient Management Act 2002. Factsheet 14-047. 2014. P. 8.
25. Vanderzaag A.C., et al. Case study: Water budget of a dairy farm with a tie-stall barn for milk cows and summer pasturing of heifers and dry cows // The Professional Animal Scientist. 2018. Vol. 34. P. 108-117. https://doi.org/10.15232/pas.2017-01654
26. Матвеев В.Ю., Заикин В.П., Маслов М. М. Разработка функционально-морфологической модели системы санитарной обработки доильной установки // Аграрный научный журнал. 2020. № 3. С. 85-90. https://doi.org/10.28983/asj.y2020i3pp85-90
27. Завражнов А.И., Матушкин П.А. Обоснование технологических параметров процесса мойки молочного оборудования, применяемого в сельскохозяйственном производстве // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. Т. 12. № 1(60). С. 100-107. https://doi.org/10.17238/issn2071-2243.2019.1.100
28. Al-Bahouh M., Osborne V., Wright T., Dixon M., Gordon R. Blue and grey water footprints of dairy farms in Kuwait // Journal of Water Resource and Protection. 2020. Vol. 12. P. 618-635. https://doi.org/10.4236/jwarp.2020.127038
29. Гордеев В.В., Миронова Т.Ю., Гордеева Т.И., Ильин Р.М., Миронов В.Н. Расход водных ресурсов для уборки доильного зала типа «Параллель» // АгроЭкоИнженерия. 2021. №4(109). С. 117-125. https://doi.org/10.24412/2713-2641-2021-4109-117-124
30. Тимошенко В. Музыка А., Москалёв А., Ковалевский И. Сохраняем здоровье копыт // Животноводство России. 2015. № 1. С. 33-35.
REFERENCES
1. Le Riche E.L., VanderZaag A.C., Burtt S., Lapen D.R., Gordon R. Water use and conservation on a free-stall dairy farm. Water. 2017; 9. Art. 977. https://doi.org/10.3390/w9120977
2. Drastig K., Prochnow A., Kraatz S., Klauss H., Plochl M. Water footprint analysis for the assessment of milk production in Brandenburg (Germany). Advances in Geosciences. 2010; 27: 6570. https://doi.org/10.5194/adgeo-27-65-2010
3. Robinson A.D., Gordon R.J., Vanderzaag A.C., Rennie T.J., Osborne V.R. Usage and attitudes of water conservation on Ontario dairy farms. The Professional Animal Scientist. 2016; 32: 236-242. https://doi.org/10.15232/pas.2015-01468
4. Katkov A.A., Lukmanov R.L., Kovalev P.V. Parameter justification of a device for giving heated water to cows. Vestnik Ul'yanovskoi gosudarstvennoi sel'skokhozyaistvennoi akademii = Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2018; 4(44): 26-30 (In Russ.) https://doi .org/10.18286/1816-4501-2018-4-26-30
5. Cardot V., Le Roux Y., Jurjanz S. Drinking behavior of lactating dairy cows and prediction of their water intake. J. Dairy Sci. 2008; 91: 2257-2264. https://doi.org/10.3168/jds.2007-0204.
6. Holter J.B., Urban W.E., Jr. Water partitioning and intake prediction in dry and lactating Holstein cows. J. Dairy Sci. 1992; 75: 1472-1479. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(92)77904-1
7. Meyer U., Everinghoff M., Gadeken D., Flachowsky G. Investigations on the water intake of lactating dairy cows. Livest. Prod. Sci. 2004; 90: 117-121. https://doi.org/10.1016/j.livprodsci.2004.03.005
8. Murphy M.R., Davis C.L., McCoy G.C. Factors affecting water consumption by Holstein cows in early lactation. J. Dairy Sci. 1983; 66: 35-38.
9. KrauB M, Drastig K, Prochnow A, Rose-Meierhofer S, Kraatz S. Drinking and cleaning water use in a dairy cow barn. Water. 2016; 8(7). Art. 302. https://doi.org/10.3390/w8070302
10. Gordeev V.V., Khazanov V.E., Vtoryi S.V., Ilin R.M. Organization of summer water supply of cows under the loose housing system. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva = Technologies, machines and equipment for mechanised crop and livestock production. 2019; 3(100):146-153 (In Russ.) https://doi.org/10.24411/0131-5226-2019-10197
11. Vtoryi V.F., Vtoryi S.V., Ilyn R.M. Assessment of main factors effect on water consumption of milking cows. AgroEkolnzheneriya = AgroEcoEngineering. 2021; (107):106-115 (In Russ.)
12. Shmatko N.N., Muzyka A.A, Kirikovich S.A., Moskalev A.A., Timoshenko M.V. Water supply for cows at breeding dairy farm. Zootekhnicheskaya nauka Belarusi = Zootechnical Science in Belarus. 2016; 51(2): 325-333 (In Russ.)
13. Yukhin G.P., Katkov A.A., Makarovskaya Z.V., Averkiev A.A. Circulation system of water-supply in cow sheds with heating. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2015; 5(55): 89-90 (In Russ.)
14. Obolenskiy N.V., Shevelev A. V. The main directions of the modernization of the water system on the cattle farm. Vestnik NGIEI = Vestnik of Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics. 2016;10(65): 111-118 (In Russ.)
15. Semin A. Comfortable habitat of a cow pledge of good health and productive longevity. Molochnaya promyshlennost' = Dairy Industry. 2013;7: 20 (In Russ.)
16. Babii S. Effect of cow drinking on milk yield. Sel'skokhozyaistvennye vesti -Agricultural News. 2012;1: 46 (In Russ.)
17. Chuvashev V.N., Dolgalev G.F. Current state and development of facilities for water heating in animal husbandry. Vestnik Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizatsii zhivotnovodstva = Bulletin of the All-Russian Scientific Research Institute of Mechanization of Livestock Breeding. 2016; 3(23): 190-192 (In Russi.)
18. Potseluev A.A., Nazarov I.V., Tolstoukhova T.N. The resource-saving oriented water and heat supply system of the automatic process of cattle feeding for fattening. Vestnik agrarnoi nauki Dona = Don Agrarian Science Bulletin. 2019; 4 (48): 55-61 (In Russ.)
19. Effective Use of Water on Dairy Farms. Cirencester, UK: Milk Development Council. 2007. 40 p.
20. Dorokhov A.S., Pavkin D.Yu., Ivanov V.V., Korshunov A.B. Energy saving milk cooling unit using natural cold and low temperature coolants. Elektrotekhnologii i
elektrooborudovanie v APK = Electrical Engineering and Electrical Equipment in Agriculture. 2020; 67 (3(40)): 3-8 (In Russ.) https://doi.org/10.22314/2658-4859-2020-67-3-3-8
21. Sapozhnikov V.B., Ilyin A.V. Cooling of milk on farms with the use of trigeneration and biogas. Molochnaya promyshlennost' = Dairy Industry. 2020; 3: 57-59. (In Russ.) https://doi.org/10.31515/1019-8946-2020-03-57-59
22. House H.K., Hawkins B. C., Barkes B. C. Measuring and characterizing on-farm milking centre washwater volumes. ASABE Paper No. 1908138. St. Joseph, MI: ASABE Publ. 2014.
23. Potseluev A.A. Resource-saving water supply systems for technological processes of cattle servicing: DSc Engineering Thesis. Moscow. 2011. 441 p. (In Russ.)
24 Hawkins B., Barkes B. Handling milking centre washwater. Nutrient Management Act 2002. Factsheet 14-047. 2014: 8.
25. Vanderzaag A.C., et al. Case study: Water budget of a dairy farm with a tie-stall barn for milk cows and summer pasturing of heifers and dry cows. The Professional Animal Scientist, 2018; 34: 108-117. https://doi.org/10.15232/pas.2017-01654
26. Matveev V.Yu., Zaikin V.P., Maslov M. M. Development of a functional-morphological model of the system for sanitizing milking machines. Agrarnyi nauchnyi zhurnal = The Agrarian Scientific Journal. 2020; 3: 85-90 (In Russ.) https://doi.org/10.28983/asj.y2020i3pp85-90
27. Zavrazhnov A.I., Matushkin P.A. Substantiation of technological parameters of the washing process of milking equipment used in agricultural industry. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Vestnik of Voronezh State Agrarian University. 2019;12 (1(60)): 100-107 (In Russ.) https://doi.org/10.17238/issn2071-2243.2019.L100
28. Al-Bahouh M., Osborne V., Wright T., Dixon M., Gordon R. Blue and grey water footprints of dairy farms in Kuwait. Journal of Water Resource and Protection. 2020; 12: 618-635. https://doi.org/10.4236/jwarp.2020.127038
29. Gordeev V.V., Mironova T.Yu., Gordeeva T.I., Ilyn R.M., Mironov V.N. Consumption of water resources for cleaning "Parallel" milking parlour. AgroEkoInzheneriya = AgroEcoEngineering. 2021; 4(109); 117-125 (In Russ.) https://doi.org/10.24412/2713-2641-2021-4109-117-124
30. Timoshenko V. Muzyka A., Moskalyov A., Kovalevskiy I. Maintaining hoof health. Zhivotnovodstvo Rossii = Livestock Breeding in Russia. 201; 1: 33-35 (In Russ.)
Об авторах
Ковалев Сергей Владимирович, младший научный сотрудник отдела агроэкологии в животноводстве, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634, Россия. kovalyov.sv@yandex.ru, ORCГО: 0009-0009-1310-4283
Гордеев Владислав Владимирович, канд. техн. наук, доцент, ведущий научный
About the authors
Sergey V. Kovalev, junior researcher, Department of Agroecology in Livestock Production, Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM; 3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634, Russia.
kovalyov.sv@yandex.ru, ORCID: 0009-00091310-4283
Vladislav V. Gordeev, Cand. Sc. (Engineering), Assistant Professor, leading researcher,
сотрудник отдела агроэкологии в животноводстве, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634, Россия. vladgordeev@mail.ru, ОЯСГО: 0000-0001-6181-396Х
Миронова Татьяна Юрьевна, канд. техн. наук, научный сотрудник отдела агроэкологии в животноводстве, Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства -филиал ФНАЦ ВИМ, Фильтровское шоссе, д. 3, п. Тярлево, Санкт-Петербург, 196634, Россия; mironova-tat@mail.ru, ОЯСШ: 0000-0001-6959-049Х
Заявленный вклад авторов
С.В. Ковалев - сбор, анализ и обобщение литературных данных, создание черновика рукописи.
В.В. Гордеев - руководство исследованием, концептуализация, редактирование. Т.Ю. Миронова - формальный анализ, оформление окончательного варианта рукописи.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи к публикации
Department of Agroecology in Livestock Production, Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM; 3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634, Russia.
vladgordeev@mail.ru, ORCID: 0000-0001-6181-396X
Tatiana Yu. Mironova, Cand. Sc. (Engineering), researcher, Department of Agroecology in Livestock Production, Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of Federal Scientific Agroengineering Center VIM; 3, Filtrovskoje Shosse, Tiarlevo, Saint Petersburg, 196634, Russia; mironova-tat@mail.ru, ORCID: 0000-0001-6959-049X
Authors'contribution
Kovalev S.V. - literature data compiling, analysis, and summarizing; drafting the manuscript.
V.V. Gordeev - research concept and guidance, editing the manuscript.
T.Y. Mironova - formal analysis, shaping the final version of the manuscript.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper
All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.
Статья поступила в редакцию:07.03.2023 Received: 07.03.2023
Одобрена после рецензирования:22.05.2023 Approved after reviewing: 22.05.2023
Принята к публикации: 30.06.2023 Accepted for publication: 30.06.2023
