Научная статья на тему 'Изменение концентрации аммиака при уборке навоза КРС скребковым транспортером'

Изменение концентрации аммиака при уборке навоза КРС скребковым транспортером Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
593
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОНЦЕНТРАЦИЯ АММИАКА / СКРЕБКОВЫЙ ТРАНСПОРТЕР / КОРОВНИК / AMMONIA CONCENTRATION / MICROCLIMATE / SCRAPER MANURE REMOVER / COW BARN

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Ланцова Е.О.

В данной статье рассматривается динамика выделения аммиака в процессе уборки навоза скребковым транспортером типа ТСН в коровнике с привязным содержанием дойных коров. Самое существенное влияние на формирование микроклимата в коровнике оказывает система уборки и выгрузки навоза. Целью исследования являлось изучение изменения концентрации аммиака в зависимости от технологических режимов работы системы уборки и выгрузки навоза на молочных фермах. Исследования проводились в летний период в коровнике привязного содержания в Ленинградской области. Фоновые значения параметров на открытой местности в районе фермы составляли: концентрация аммиака 0,63 мг/м3; температура воздуха 21,5°С; относительная влажность воздуха -74,5%. Замеры концентрации аммиака осуществлялись непосредственно над навозным каналом и в зоне выгрузки навоза при помощи мобильной установки для измерения параметров микроклимата, разработанной в ИАЭП. В результате исследований были выявлены закономерности, описывающие динамику выделения аммиака во время уборки навоза в коровнике. Процесс эмиссии аммиака можно условно разделить на три периода: до начала уборки навоза, во время и после уборки. Во время уборки и выгрузки навоза концентрация аммиака увеличивается в 22,5 раза, максимальное значение составляло 7 мг/м3. Концентрация аммиака начинает снижаться через 14 мин. от начала уборки, по мере уменьшения количества навоза. Через 10-15 мин. после окончания уборки выделение аммиака стабилизируется и возвращается к первоначальному значению.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

This article examines the pattern of ammonia emissions in the process of manure removal with the scraper system in the barn with the tied housing of milking cows. Manure removal system has the most significant effect on the inside climate in the barn. The objective of the study was to analyse the variation of ammonia concentration depending on the operating mode of the manure removal system on dairy farms. Studies were conducted during the summer period in a barn with tied animal housing in Leningrad Region. The background values of outside climate parameters near the farm were as follows: ammonia concentration 0.63 mg/m3; air temperature 21.5°С; relative air humidity 74.5%. Ammonia concentration was measured directly above the manure canal and in the manure unloading zone using a special portable measuring device designed at IEEP. The study provided the regularities describing ammonia emission variation during manure removal in the cow barn. The process of ammonia emission can be conditionally divided into three periods: before, during and after manure removal. During manure removal and unloading, the ammonia concentration increases by 2-2.5 times, with the maximum value being 7 mg/m3. The concentration of ammonia begins to decrease 14 minutes after the removal start, as the amount of manure reduces. The ammonia emission stabilises and returns to its original value 10-15 minutes after the end of removal.

Текст научной работы на тему «Изменение концентрации аммиака при уборке навоза КРС скребковым транспортером»

bunkernogo tipa // Resources and Technology / Nauchnyj zhurnal. - Petrozavodsk: FGBOU VO PetrGU, 2016. - T. 13. - №4. -P. 93-105. (URL: http://rt.petrsu.ru/journal/article.php?id=3641). ISSN 2307-0048.

3. Patent na izobretenie № 2628686. Recirkuljacionnaja zernosushilka bunkernogo tipa / V.V. Voronkov, S.A. Marchenko, N.V. Muhanov, M.A. Bazaev, A.N. Shevyakov; Zaregistr. 15.05.2017g.; opubl. 21.08.2017, bjul. №24.

4. Marchenko S.A. K obosnovaniju funkcional'noj shemy recirkuljacionnoj zernosushilki bunkernogo tipa // Nauka i molodezh': novye idei i reshenija v APK: Sbornik materialov Vserossijskih nauchno-metodicheskih konferencij s mezhdunarodnym uchastiem. - Ivanovo: FGBOU VO «Ivanovskaja GSHA imeni D.K. Beljaeva», 2016. - S. 257-262.

5. Dolgunin V.N., Borshhev V.Ja. Bystrye gravitacionnye techenija zernistyh materialov: tehnika izmerenija, zakonomernosti, tehnologicheskoe primenenie. - M.: Mashinostroenie-1, 2005. - 112 s.

6. Marchenko S.A., Muhanov N.V., Shevyakov A.N. Obosnovanie razrabotki stenda dlja issledovanija svojstv sypuchih materialov // Agrarnaja nauka v uslovijah modernizacii i innovacionnogo razvitija APK Rossii: Sbornik materialov Vserossijskoj nauchno-metodicheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvjashhennoj 100-letiju akademika D.K. Beljaeva, Tom 3 - Ivanovo: FGBOU VO Ivanovskaja GSHA, - 2017. - S. 133-136

7. Zajavka na patent №2017116246. Stend dlja opredelenija svojstv sypuchih materialov // URL: http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet (data obrashhenija 24.10.2017).

УДК 631.22

Соискатель Е.О. ЛАНЦОВА

(ИАЭП, cow-sznii@yandex.ru)

ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АММИАКА ПРИ УБОРКЕ НАВОЗА КРС

СКРЕБКОВЫМ ТРАНСПОРТЕРОМ

Современные технологии содержания животных предъявляют высокие требования к микроклимату в животноводческих помещениях. По мнению ученых, специалистов животноводства и технологов, продуктивность животных на 10-30% определяется микроклиматом в животноводческом помещении. Отклонение параметров микроклимата от установленных пределов приводит к сокращению удоев молока на 10-20%; прироста живой массы - на 20-33%; увеличению отхода молодняка - до 5-40%; расходу дополнительного количества кормов; сокращению срока службы оборудования, машин и самих зданий; снижению устойчивости животных к заболеваниям [1].

Самое существенное влияние на формирование микроклимата в коровнике оказывает система уборки и выгрузки навоза. Навоз является источником влаги, аммиака, сероводорода, которые при превышении допустимых концентраций оказывают отрицательное влияние на здоровье обслуживающего персонала и продуктивность животных. Однако в большинстве хозяйств микроклимат в животноводческих помещениях далек от нормативных параметров. Помещения имеют повышенные концентрации вредных веществ, в том числе аммиака. Аммиак (ЫНз) - бесцветный газ с едким запахом, он легче воздуха и хорошо растворим в воде. В атмосферном воздухе встречается редко и в небольших концентрациях. В животноводческих помещениях аммиак образуется в основном из мочи, разлагающейся под действием уреазоактивных анаэробных бактерий [2]. Особенно он накапливается в помещениях, где плохая вентиляция, не поддерживается чистота пола, животных содержат без подстилки или меняют её несвоевременно.

Постоянное вдыхание воздуха даже с небольшой примесью аммиака (10 мг/м3) неблагоприятно отражается на здоровье животных. Аммиак, растворяясь на слизистых оболочках верхних дыхательных путей, глаз, раздражает их, кроме того, он рефлекторно

уменьшает глубину дыхания, следовательно, и вентиляцию легких. Предельно допустимая концентрация этого газа в коровнике - 20 мг/м3 [3].

Увеличение сверх принятых нормативов концентрации аммиака на 1 мг/м3 воздуха коровников и на 2% влаги в них сопровождается снижением на 1,7% молочной продуктивности коров при повышении на 3,7% затрат кормов на каждую единицу продукции (Юрков В.М.). Формирование микроклимата в коровнике - это сложный процесс, зависящий от множества факторов, как внешних, так и внутренних. В том числе от технологий, методов и способов накопления, уборки отходов жизнедеятельности животных.

Уборка и выгрузка навоза цепочно-скребковыми транспортерами типа ТСН (рис. 1) является наиболее распространенной технологией на фермах с привязным содержанием коров в России.

Рис. 1. Скребковый транспортер ТСН-2Б в привязном коровнике

Несмотря на интенсивную модернизацию ферм в последние годы, привязный способ содержания занимает первую позицию по количеству ферм в России.

Цель исследования - изучение процессов выделения аммиака в зависимости от технологических режимов работы системы уборки навоза скребковым транспортером на молочных фермах и комплексах КРС.

Материалы, методы и объекты исследования. Объектом исследования является система уборки навоза. Исследования проводились в августе 2016 г. на молочно-товарной ферме КРС в Ленинградской области в типовом коровнике. Вентиляция естественная, с притоком воздуха через боковые окна и ворота в торце здания, с вытяжкой через шахты в коньке кровли. Уборка навоза проводилась дважды в день скребковыми транспортерами ТСН-2Б с погрузкой в специальную мобильную емкость. Замеры производились на уровне пола коровника, непосредственно над навозным каналом (рис. 2).

Для измерения параметров микроклимата использовалась мобильная установка (рис.3), имеющая в своем составе датчики влажности и температуры воздуха, углекислого газа, сероводорода, а также аналоговый датчик уровня концентрации аммиака (рис. 4). Аналоговый сигнал 4-20 мА с датчика поступает на электронный регистратор с интервалом 10 с, где архивируется на карту памяти. Затем данные обрабатываются на компьютере для дальнейшего анализа. Выходные параметры отображаются в виде таблиц, графиков в программе EXCEL.

Рис. 2. Процесс замеров параметров микроклимата над навозным каналом

и накопительной емкостью

Рис. 3. Мобильная установка для измерения параметров микроклимата

4-20 тА

Рис. 4. Датчик аммиака (1) и регистратор (2)

2

Время, мин

Рис. 5. График изменения концентрации аммиака

Результаты исследования. Процесс эмиссии аммиака из навоза крупного рогатого скота в коровнике при уборке и транспортировке навоза можно разделить на три периода (рис. 5).

Первый период - до включения навозоуборочного транспортера. Это 0-7 минут по горизонтальной шкале. В этот период концентрация аммиака стабильна и соответствует сложившимся технологическим условиям. Значение концентрации аммиака в среднем составляет 2,5-3 мг/м3.

Второй период начинается на 7-й мин., когда включается в работу навозоуборочный транспортер и процесс уборки и транспортировки навоза длится до 25-й мин., при этом концентрация аммиака значительно возрастает - 7 мг/м3. Необходимо заметить, что концентрация аммиака начинает снижаться еще до прекращения работы транспортера в связи с уменьшением объема транспортируемого навоза.

Третий период - это период снижения концентрации аммиака и стабилизации ее на первоначальном уровне с 25 по 35 мин.

Полученные результаты можно описать уравнением регрессии:

у = 8Е-05х4 - 0,0053х3 + 0,1076х2 - 0,5353х + 3,7321

Необходимо отметить, что исследования проводились в летний период при максимальном проветривании помещения (открыты окна и двери коровника), поэтому в зимний период при существенном снижении воздухообмена зависимости будут несколько другие. Кроме этого, на величину воздухообмена влияет направление и сила ветра, поэтому время стабилизации уровня концентрации аммиака может существенно меняться. Фоновые значения параметров на открытой местности в районе фермы составляли: концентрация аммиака - 0,63 мг/м3; температура воздуха - 21,5°С; относительная влажность воздуха -74,5%.

При накоплении навоза в каналах навозоуборочного транспортера происходит постоянная эмиссия аммиака, формируется определенный микроклимат в зависимости от поголовья животных на ферме, конструктивных особенностей систем вентиляции, внешних природных условий. При пуске навозоуборочных транспортеров и перемещении навоза, при его перемешивании происходит интенсификация эмиссии аммиака, рост его концентрации в животноводческом помещении [4,5].

В процессе уборки навоза, который продолжался до 15-20 мин., концентрация аммиака в рабочей зоне навозоуборочного транспортера возрастает в 2,0-2,5 раза. По завершению процесса уборки и транспортировки навоза концентрация аммиака снижается и через 10-15 мин., в зависимости от условий, возвращается к исходным значениям. Влажность навоза в накопительной емкости - 86-88%, в связи с чем наклонный транспортер не всегда справляется с поставленной задачей. Выгрузка жидкого навоза занимает больше времени, поэтому концентрация аммиака в этой зоне наиболее высокая. Добавление подстилки может сократить время удаления навоза, а также снизить количество выделяемого аммиака в атмосферу коровника.

Выводы. Процесс выделения аммиака можно условно разделить на три периода: до начала уборки навоза, во время и после уборки. В промежутках между уборками концентрация аммиака в коровнике повышается не значительно и варьируется в пределах 2,5-3 мг/м3. Во время уборки и выгрузки навоза концентрация аммиака увеличивается в 2-2,5 раза. Максимальное значение составляло 7 мг/м3. Затем эмиссия аммиака начинает снижаться еще до прекращения работы транспортера, и через некоторое время стабилизируется и возвращается в первоначальное значение. Такие кратковременные повышения концентрации аммиака не являются опасными для обслуживающего персонала и не оказывают отрицательного влияния на животных и их продуктивность. При полноценной работе естественной вентиляции, что присуще летнему периоду, отсутствует риск превышения ПДК. В холодный период года, при ограниченной работе естественной вентиляции, необходимо провести соответствующие исследования.

Литература

1. Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях // Научный аналитический обзор. - М., 2004. - С. 94.

2. Кочиш И.И., Калюжный Н.С. Зоогигиена: Учебник / Под ред. И.И. Кочиша. - СПб.: Изд. - «Лань», 2008. - С. 464.

3. РД-АПК 1.10.01.02-10. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов КРС. - М., 2011. -С. 79.

4. Lantsova E., Vtoryi V., Vtoryi S., Gordeev V. Effect of weather conditions on content of carbon dioxide in barns // 15th International Scientific Conference on Engineering for Rural Development. Proceedings, Volume 15, may 20-22, Jelgava 2016. - P. 437-441.

5. Ланцова Е.О., Вторый В.Ф., Вторый С.В., Гордеев В.В. Влияние погодных условий на формирование температуро-влажностного режима в коровнике - М.: ВНИИМЖ, 2016. -№3(23). - С. 67-72.

Literatura

1. Mishurov N.P., Kuzmina T.N. Energosberegauschee oborudovanie dlya obespecheniya mikroklimata v zhivotnovodcheskih pomeschniyah: nauchnyi analiticheskii obzor - M., 2004. -S. 94.

2. Kochish I.I., Kaluzhniy N.S. Zoogigiena: Uchebnik / Pod red. I.I. Kochish. - SPb.: Izdatelstvo «Lan», 2008. - S. 464.

3. RD-APK 1.10.01.02-10. Metodicheskie rekomendatsii po tehnologicheskomu proektirovaniu ferm i compleksov KRS. - M., 2011. - S. 79.

4. Lantsova E., Vtoryi V., Vtoryi S., Gordeev V. Effect of weather conditions on content of carbon dioxide in barns // 15thInternationalScientific Conference on Engineering for Rural Development. Proceedings, Volume 15, may 20-22, Jelgava 2016. - P. 437-441.

5. Lantsova E.O., Vtoryi V.F., Vtoryi S.V., Gordeev V.V. Vliyanie pogodnih usloviy na formirovanie temperaturno-vlazhnostnogo rezhima v korovnike. - M.: VNIIMZh, 2016. -№3(23). - S. 67-72.

УДК 331.4:664 697.982

Доктор техн. наук Т.И. БЕЛОВА (Брянский ГАУ, belova911@mail.ru) Доктор техн. наук В.С. ШКРАБАК (СПбГАУ, v.shkrabak@mail.ru) Канд. техн. наук Е.М. АГАШКОВ (ОГУ имени И.С. Тургенева, evgenii-agashkov@mail.ru)

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИ ПИЩЕКОНЦЕНТРАТА КРАСНОЙ СВЕКЛЫ В СИСТЕМЕ ПЫЛЕУДАЛЕНИЯ

Одним из основополагающих параметров сыпучих продуктов и их пылей является дисперсный состав, при помощи которого можно рассчитать скорость движения воздуха в зоне вытяжных зонтов, как для удаления пыли из воздуха рабочей зоны, так и для ее сбора как продукта производства. Можно также предположить, какой процент сыпучего продукта будет образовывать устойчивую аэрозоль (пыль). Диапазон аэрозольных частиц находится в пределах 10-7 - 10-1 см (Фукс Н.А., 1955). Нижний предел обуславливается возможностью длительного самостоятельного существования, а верхний предел ограничен тем, что крупные частицы очень быстро осаждаются под действием силы тяжести.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.