CC BY
33
УДК 636.4: 619.9:614
МЕТОДИКА ЗООГИГИЕНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
КОЛИЧЕСТВА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ПЛОЩАДИ СЕЛЬХОЗУГОДИЙ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НАВОЗА И НАВОЗНЫХ СТОКОВ
С. В. СОЛЯНИК, В. В. СОЛЯНИК
РУП «НПЦ НАН Беларуси по животноводству», г. Жодино, Минская обл., Республика Беларусь, 222163
А. В. СОЛЯНИК
УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Могилевская обл., Республика Беларусь, 213410
(Поступила в редакцию 24.01.2017)
Резюме. В статье рассматривается методика и компьютерная программа определения количества транспортных средств для утилизации навоза (навозных стоков) в зависимости от системы навозоудаления, применяемой на свиноводческом комплексе.
Моделирование производственной ситуации функционирования свинокомплекса мощностью 12 тыс. тонн свинины в год позволило установить, что количество навозных стоков, которые необходимо утилизировать, в зависимости от системы навозоудаления, может колебаться от 192 тыс. м3 до 645 тыс. м3. Этот объем навозных стоков в 2—4 раза больше, чем тот, который закладывают эксперты-экологи в проекты по строительству свинокомплексов в Республике Беларусь.
Ключевые слова: свиноводство, компьютерные программы, зоогигиена, навозные стоки, экология.
Summary. The article dwells on methods and computer program for determining the number of vehicles for utilization of manure (manure drains), depending on the manure removal system used at pig breeding complex.
Simulating production situation of a pig complex operation with capacity of 12 thousand tons of pork per year allowed to determine that the amount of manure drains that must be utilized, depending on the manure removal system, can range from 192 thousand m3 to 645 thousand m3. This volume of manure drains is 2—4 times more than that specified by environmental experts in projects for construction ofpig complexes in the Republic of Belarus.
Key words: pig breeding, computer programs, zoo-hygiene, manure drains, ecology.
Введение. В соответствии с Законом Республики Беларусь «О государственной экологической экспертизе» 1993 г. [1] субъектами государственной экологической экспертизы являются заказчики (инициаторы планируемой хозяйственной и иной деятельности) и эксперты (экспертные комиссии) (ч. 1 ст. 5). При этом эксперты имеют право привлекать к проведению государственной экологической экспертизы высококвалифицированных специалистов, обладающих научными и практическими знаниями в определенной отрасли (ч. 8 ст. 18). Аналогичные по содер-
жанию нормы сохранились и в Законе Республики Беларусь «О государственной экологической экспертизе, стратегической экологической оценке и оценке воздействия на окружающую среду», принятого в 2016 г. [2]. При этом правоприменительная практика этих нормативно-правовых актов базируется на надлежащем исполнении инструкции о порядке проведения государственной экологической экспертизы [3]. Экологическую экспертизу размещения, строительства и эксплуатации свиноводческих комплексов, строящихся в Беларуси в последнее время, осуществляют проектные организации [4].
В соответствии с зоогигиеническими постулатами, основным негативным фактором воздействия на окружающую среду при эксплуатации животноводческих объектов (ферм, комплексов, фабрик) является образование навоза, навозных стоков и их утилизация.
В проведенной оценке воздействия на окружающую среду свиноводческого комплекса на 100 тыс. голов в год этому фактору из 362-страничного текста «посвящено» дословно:
Навозные стоки собираются из зданий через систему труб из ПВХ в центральную яму (колодец) на каждой площадке выращивания, откуда перекачиваются по полиэтиленовым трубам в здание для сепарации твердых фракций. Переработанные стоки поступают в бассейн для отстаивания и в герметизированные лагуны, а оттуда, через колодец для полива, поступают для полива полей. Полученная твердая фракция выгружается под навес с твердым герметичным покрытием и в дальнейшем перерабатывается в компост для удобрения полей [4, с. 19].
Схема обращения с навозными стоками обеспечивает показатели, обуславливающие пригодность их использования после сезонных лагун на земледельческих полях орошения [4, с. 20].
Навозные стоки проектируемого свинокомплекса отводятся на комплекс проектируемых сооружений в зоне лагун, где происходит их разделение на твердую и жидкую фракции и обеззараживание. После обеззараживания твердая и жидкая фракции вывозятся на близлежащие поля для их полива и удобрения [4, с. 31].
Система навозоудаления - самотечно-сплавная периодического действия по трубам из ванн [4, с. 41].
Суммарный объем лагун (69000 м3) рассчитан на выход навоза в течение 210 дней. В лагунах осуществляется естественное обеззараживание стоков в течение 7,5 месяцев [4, с. 51].
При расчете объема воды в размере 69000 м3 полив в течение 90 дней на сезон будет достаточно для полива как минимум 17 га. В период весенних или осенних полевых работ вывоз навозных стоков из лагун производится с помощью машин для внесения жидких органических удобрений типа МЖУ-20 в исполнении для внутрипочвенно-го внесения вместимостью 20 м3. Выгрузка навозных стоков из лагун
осуществляется непосредственно в машину МЖУ с помощью погружного центробежного насоса через напорный соединительный рукав, подсоединенный к трубопроводу опорожнения лагун [4, с. 52].
Твердая часть навоза после сепарации перемещается мобильным транспортом на специально оборудованное навозохранилище для буртования. Приблизительный ожидаемый объем твердых фракций составляет около 40 т ежедневно (10 т твердых фракций и 30 т жидких фракций). Взвесь имеет тенденцию усыхать, в связи с потерей жидкости, его масса уменьшится на 50 % в течение всего нескольких недель. Эффективность использования 60 % от объема навеса и высоты штабелей составляет 3 м. В связи с этим необходим навес площадью около 2300 м2 [4, с. 52].
Отстоявшиеся штабеля вывозятся методом FIFO (т. е. в хронологическом порядке) на поля в летнее время с помощью машин для внесения твердых органических удобрений МТТ-9. При добавлении компоста из расчета 4 м3 на 0,1 га удобряемая площадь составит около 105 га. Предусматривается мгновенная заделка вспашкой твердой фракции навоза [4, с. 53].
Навоз будет использоваться как удобрение в собственном хозяйстве свинокомплекса, под которое выделяются пахотные земли. Площадь выделяемых под собственное хозяйство земель составляет 3200 га [4, с. 53].
Наибольшие по объему образования отходов - навоз - используется в качестве удобрения на сельскохозяйственных угодьях [4, с. 190].
Навозные стоки от свинарников составят 349,27 м3/сут. [4, с. 334].
Технологическое оборудование общефермского назначения: машина для внесения жидких органических удобрений, (с адаптером для внутрипочвенного внесения удобрения АВУ-6) МЖУ-20, г/п 11,0 т, количество 5 шт.; машина для вывоза и внесения твердых органических удобрений, МТТ-9 г/п 9,0 т, количество - 5 шт. [4, с. 60].
Цель работы - моделирование образуемых на свинокомплексе объемов навозных стоков при различных системах навозоудаления.
Материал и методика исследований. Для достижения поставленной цели мы использовали методические подходы, изложенные в научных источниках [5, 6]. Разработали компьютерную программу, реализуемую MS Ехсе1, которая рассчитывает необходимое количество площадей, на которых будут утилизироваться различные фракции навоза, выращиваться определенная сельскохозяйственная культура и необходимое для этого количество транспортных средств [7]. Для работы с программой (табл. 1) достаточно выбрать марку транспортных средств и заполнить исходные данные (выделенные жирным шрифтом), после чего программа все расчеты выполнит автоматически.
Т а б л и ц а 1. Блок-программа определения количества транспортных средств для утилизации навоза (навозных стоков)
А В В
1 2 3
Годовой выход навоза, т 70000 70000
Норма внесения навоза, т/га 40 40
Коэффициент, учитывающий форму удобряемого участка 1,2 1,2
Коэффициент, учитывающий кривизну дорог 1,5 1,5
Коэффициент, учитывающий использования земли под пашню 0,5 0,5
Грузоподъемность транспортного средства, т 10 10
Ширина разбрасывания удобрения, м 6 6
Скорость агрегата транспортная, км/ч 30 30
Скорость агрегата рабочая, км/ч 10 10
Производительность погрузчика загружающего транспортное средство, т/ч 80 80
Годовая наработка на транспортное средство, ч 800 800
Время на подъезд-отъезд от мест погрузки-разгрузки, мин. 5 5
Время разгрузки удобрения без разбрасывания навоза, мин. 3 3
Скорость агрегата транспортная, м/ч =В8*1000 30000
Скорость агрегата рабочая, м/ч =В9*1000 10000
Время разгрузки удобрения без разбрасывания навоза, ч =В13/60 0,05
Время на подъезд-отъезд от мест погрузки-разгрузки, ч =В12/60 0,08
Количество ездок, необходимых для вывоза годового выхода удобрения =В1/В6 7000,00
Дополнительный путь при разбрасывании навоза с точки зрения длины холостого пробега, м =(В1*10000)/ (В2*В7) 2916667
Дополнительный путь при разбрасывании навоза с точки зрения длины холостого пробега, км =В19/1000 2916,67
Средняя дальность транспортирования, м =37,62*В3*В4* (В1/(В2*В5)УГ),5 4006,13
Дополнительный путь, м =(В6*10000)/ (В2*В7) 416,67
Площадь территории, на которую вносят навоз, м2 =(В1*10000)/ (В2*В5) 35000000
Время движения агрегата к месту разгрузки и обратно, ч =(2*В21)/В14 0,27
Время погрузки удобрения, ч =В6/В10 0,13
Время разгрузки удобрения с разбрасыванием навоза, ч =В22/В15 0,04
Время затраченное на одну ездку (с разбрасыванием), ч =В24+В25+В26 +В17 0,52
Время затраченное на одну ездку (без разбрасывания), ч =В24+В25+В16 +В17 0,53
А В В
1 2 3
Потребность в транспортных агрегатах для вывоза навоза с фермы в поле (с разбрасыванием), шт. =(B27*B18)/ B11 4,5
Потребность в транспортных агрегатах для вывоза навоза с фермы в поле (без разбрасывания), шт. =(B28*B18)/ B11 4,6
Средняя дальность транспортирования, км =B21/1000 4,01
Дополнительный путь, км =B22/1000 0,42
Необходимая площадь сельхозугодий для распределения имеющегося количества навоза, га =B23/10000 3500
Время движения агрегата к месту разгрузки и обратно, мин. =B24*60 16,0
Время погрузки удобрения, мин. =B25*60 7,5
Время разгрузки удобрения с разбрасыванием навоза, мин. =B26*60 2,5
Время затраченное на одну ездку (с разбрасыванием), мин. =B27*60 31,0
Время затраченное на одну ездку ( без разбрасывания), мин. =B28*60 31,5
Потребность в транспортных агрегатах для вывоза навоза с фермы в поле (с разбрасыванием), шт. =B29 5
Потребность в транспортных агрегатах для вывоза навоза с фермы в поле (без разбрасывания), шт. =B30 5
Результаты исследований и их обсуждение. В качестве примера апробации разработанной программы был взят свинокомплекс в ОАО «Борисовский мясокомбинат» Филиал «Лошница» Борисовского района Минской области мощностью 12 тыс. тонн свинины (по проекту 108 тыс. свиней годового откорма). На основе литературы [5, 7-10] рассчитали объем выхода экскрементов, а затем, в зависимости от технологии навозоудаления определили количество необходимой подстилки, а также количество навозных стоков с учетом технологической, в т. ч. и смывной, воды (для различных систем удаления навоза: транспортерная; отстойно-лотковая; смывная безканальная; смывная лотковая; самотечная секционная; самотечная непрерывного действия (табл. 2).
В результате использования разработанной компьютерной программы и моделирования применения различных систем навозоудале-ния установлено, что для свинокомплекса мощностью 108 тыс. голов объем производимых навозных стоков имеет значительные колебания от 192 тыс. м3 до 645 тыс. м3. И при этом исходили из того, что система водопоения и навозоудаления работала надлежащим образом, т. е. не было несанкционированного увеличения объемов воды, используемых на свинокомплексе. Таким образом, заявленные объемы навозных стоков в 70 тыс. м3, при проектировании аналогичного свинокомплекса в Молодеченском районе [4], является явным их занижением. Следовательно, не предполагаются необходимые площади сельхозугодий для утилизации навозных стоков, а также априори не хватает специального транспорта для доставки и внесения их в почву.
Т а б л и ц а 2. Результаты моделирования
Система навозоудаления Навоз
Использование подстилки слабо-разложившийся полу-разла-жив-шийся перепревший перегной
1 2 3 4 5
1. Годовой выход навоза, т 329951 234265 174214 124062
2. Норма внесения навоза, т/га 30 17 12 13
3. Необходимая площадь сельхозугодий для распределения имеющегося количества навоза, га 21997 27561 29036 19086
4. Время, затраченное на одну ездку (с разбрасыванием), мин. 56 63 67 58
5. Время, затраченное на одну ездку (без разбрасывания), мин. 56 60 62 53
6. Потребность в транспортных агрегатах для вывоза навоза с фермы в поле (с разбрасыванием), шт. 38 31 24 15
7. Потребность в транспортных агрегатах для вывоза навоза с фермы в поле (без разбрасывания), шт. 38 30 22 14
Навозные стоки (н. с.)
Транспортерная система общий объем н. с. (I) твердая фракция н. с. (II) осадок н. с. (III) жидкая фракция н. с. (IV)
1 2 3 4 5
1. Годовой, т (м3) 280064 25150 69569 185346
2. Норма внесения, т/га (м3/га) 45 47 118 110
3. Необходимая, га 12447 1070 1179 3370
4. Время, мин. 45 23 23 29
5. Время, мин. 46 24 25 31
6. Потребность, шт. 26 1 3 11
7. Потребность, шт. 27 1 4 12
Отстойно-лотковая система I II III IV
1. Годовой, т (м3) 401784 22930 58824 320030
2. Норма внесения, т/га (м3/га) 66 49 120 112
3. Необходимая, га 12175 936 980 5715
4. Время, мин. 44 23 22 34
5. Время, мин. 45 24 24 36
6. Потребность, шт. 37 1 3 23
7. Потребность, шт. 38 1 3 24
Навозные стоки (н. с.)
Транспортерная система общий объем н. с. (I) твердая фракция н. с. (II) осадок н. с. (III) жидкая фракция н. с. (IV)
1 2 3 4 5
Смывная безканальная система I II III IV
1. Годовой, т (м3) 361211 23249 60674 277288
2. Норма внесения, т/га (м3/га) 59 48 120 112
3. Необходимая, га 12244 969 1011 4952
4. Время, мин. 44 23 22 32
5. Время, мин. 45 24 24 35
6. Потребность, шт. 33 1 3 19
7. Потребность, шт. 34 1 3 20
Смывная лотковая система I II III IV
1. Годовой, т (м3) 645225 22000 53433 569792
2. Норма внесения, т/га (м3/га) 106 31 98 113
3. Необходимая, га 12174 1419 1090 10085
4. Время, мин. 43 26 22 41
5. Время, мин. 45 26 24 43
6. Потребность, шт. 58 1 3 48
7. Потребность, шт. 61 1 3 51
Самотечная секционная система I II III IV
1. Годовой, т (м3) 280064 24308 66789 188967
2. Норма внесения, т/га (м3/га) 46 47 118 111
3. Необходимая, га 12177 1034 1132 3405
4. Время, мин. 45 23 22 29
5. Время, мин. 45 24 25 31
6. Потребность, шт. 26 1 3 11
7. Потребность, шт. 26 1 3 12
Самотечная непрерывного действия I II III IV
1. Годовой, т (м3) 192338 27486 84887 79964
2. Норма внесения, т/га (м3/га) 31 45 105 101
3. Необходимая, га 12409 1222 1617 1583
4. Время, мин. 46 24 24 24
5. Время, мин. 46 25 26 26
6. Потребность, шт. 18 1 4 4
7. Потребность, шт. 18 1 5 4
Если не будут приняты срочные меры по изысканию дополнительных финансовых средств на решение природоохранных мероприятий, то буквально через 3-5 лет функционирование свинокомплекса приведет к экологической катастрофе на конкретной административной территории Минской области.
Заключение. Впервые на постсоветском пространстве разработана методика и компьютерная программа определения количества транспортных средств для утилизации навоза (навозных стоков) в зависимости от системы навозоудаления, применяемой на свиноводческом комплексе. Моделирование производственной ситуации функционирования свинокомплекса мощностью 12 тыс. т свинины в год позволило установить, что количество навозных стоков, которые необходимо утилизировать, в зависимости от системы навозоудаления, может колебаться от 192 тыс. м3 до 645 тыс. м3. Этот объем навозных стоков в 2-4 раза больше, чем тот, который закладывают эксперты-экологи в проекты по строительству свинокомплексов в Республике Беларусь.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуриков, Д. А. Строительство свиноводческого комплекса на 100 тысяч голов в год и подъездных дорог к нему в районе д.Совлово Молодечненского района: Архитектурный проект // Оценка воздействия на окружающую среду 248.14 - ОВОС / Д. А. Гуриков, Т. Ф. Гвоздь. - Гомель 2015, ООО «НПФ «Экология». - 362 с.
2. Лукьяненков, И. И. Перспективные системы утилизации навоза / И. И. Лукьяненков. -М.: Россельхозиздат, 1985. -176 с.
3. Лукьяненков, И. И. Приготовление и использование органических удобрений / И. И. Лукьяненков. - М.: Россельхозиздат, 1982. - 207 с.
4. Мамченков, И. П. Компосты, их приготовление и применение / И. П. Мамченков. -Сельхозиздат, 1962. - 80 с.
5. О государственной экологической экспертизе: Закон Республики Беларусь от 18 июня 1993 г. № 2442-ХП // Нац. реестр правовых актов Республики Беларусь, 2000 г., № 70, 2/194.
6. О государственной экологической экспертизе, стратегической экологической оценке и оценке воздействия на окружающую среду: Закон Республики Беларусь 18 июля 2016 г. № 399-3 //Нац. правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 21.07.2016, 2/2397.
7. Об утверждении инструкции о порядке проведения государственной экологической экспертизы в Республике Беларусь: Постановление Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь 11 мая 2001 г. N 8 Национальном реестре правовых актов Республики Беларусь 18 мая 2001 г. N 8/6062.
8. Органические удобрения в интенсивном земледелии / В. А. Васильев, И. И. Лукья-ненков, В.Г. Минеев. - М.: Колос, 1998. - 303 с.
9. Создание программного продукта позволяющего решить вопрос технологической и экономической оптимизации производства продуктов животноводства в условиях коллективных хозяйств с учетом безотходности производства, энергосбережения и экологической чистоты выполнения процессов: Отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / Лаборатория технологического моделирования и экспертных систем / В. В. Соляник [и др.]. - Жодино, БелНИИЖ, 1997. - № 19975. - 156 с.
10. Соляник, А. В. Экологические особенности функционирования свиноводческих предприятий: Монография / А. В. Соляник, В. В. Соляник. - Горки: БГСХА, 2010. - 218 с.
