CC BY
109
Ежеквартальный научный журнал
показателей возможно допустимых значений. По экологической ситуации комплекса ОАО «Щапово-Агротехно» в 2010 году в целом можно сделать вывод, что молочный комплекс загрязнялся отходами II и III класса экологической опасности. Загрязненность с учетом выделенных экологически грязных производств составляла: собственными отходами 9% и чужими отходами 10%.
Для улучшения экологической ситуации необходим комплекс мер по снижению этих показателей путем изменения экологической ситуации в перечисленных производственных процессах.
Защита окружающей среды необходима. Неправомерно используя самые передовые технологии, наносящие вред окружающей природе, «... мы целенаправленно и сознательно отравляем и загрязняем не только свою жизнь, но и ставим под сомнение благополучие потомков». Одним из инструментов защиты и мониторинга окружающей среды по праву может стать изучение и применение на практике эколого-техноло-гических профилей.
Литература:
1. Сидорова В.Ю. , Попов Н.А. Применение генетико-технологи-ческой модели с изменяемыми параметрами для определения наилучших средовых влияний в
УДК [631.223.2:628.8]+631.67
экосистеме «молочное стадо» // Математическое моделирование в экологии: Материалы III науч. конф. Пущино, 2013. С. 240-243.
2. Сидорова В.Ю., Попов Н.А. Моделирование процессов управления стадом на небольших фермах // Инновации в науке, образовании и бизнесе - 2012: Сб. тр. Х Межд. науч. конф. Калининград, 2012. Ч. 1. С. 183.
3. Тремасов М.Я. Утилизация органических отходов сельскохозяйственных предприятий // Агробизнес. 2006. №5. С. 73-75.
4. Шмаль А.Г. Методологические основы создания систем экологической безопасности территорий. Бронницы: МП «ИКЦ БНТВ», 2000. 216 с.
5. Одегов Н. Экология производства. URL: http:// zeleneet.com/ekologiya-proizvodstva (дата обращения: 13.03.2014)
6. Текучев И.К., Кормановский Л.П., Иванов Ю.А. Инновационные технологии производства молока. Подольск, 2011.
The article considers the problem of environmental monitoring production activities dairy plant using a profile eco-technology model. Ecological and technological model is not a biological law. It allows you to simulate the possibility of optimal use of productive resources, including taking into account the time slots.
Keywords: ecological and technological model, the ecological profile, monitoring, and environmental protection.
МОЛОЧНАЯ ФЕРМА С ТЕПЛИЦЕЙ
В.В. Гордеев, кандидат технических наук, зав. отделом
В.Е. Хазанов, кандидат технических наук, зав. сектором
В.Н. Миронов, кандидат технических наук
Т.И. Гордеева, кандидат технических наук
Т.Ю. Миронова, научный сотрудник
ГНУ Северо-Западный НИИМЭСХ
E-mail: [email protected]
В статье рассмотрена молочная ферма на 100 коров с теплицей, обеспечивающая минимальную антропогенную нагрузку на окружающую среду и способствующая повышению эффективности и конкурентоспособности производства молока.
Ключевые слова: КРС, вентиляционные выбросы, теплица, навозосодержащие стоки.
Современные технологии в молочном скотоводстве предусматривают использование специализированных помещений с механизмами и оборудованием, которые должны
обеспечивать комфортные условия для животных и получение высококачественной продукции при минимальной степени воздействия на окружающую среду отходами жизнедеятельности животноводства.
Особое внимание должно быть уделено работе с навозом и навозосодержащими стоками, а также с вентиляционными выбросами из животноводческих помещений и сооружений для обработки и хранения навоза. Корова продуктивностью 25 л/сутки и живой массой 600 кг выделяет 35 кг кала и 29 л мочи в сутки, 429 г водяных паров, 0,6 г аммиака, 154 л углекислоты, 2700 кДж свободной теплоты в час, сероводород и др. [1]. Вместе с тем, все эти отходы животноводства содержат питательные вещества, необходимые растениям. В связи с этим разработка совершенной системы содержания, кормления, доения, поения и удаления навоза при производстве молока на фермах КРС с минимальной антропогенной нагрузкой на окружающую среду является актуальной задачей.
На основе изучения отечественного и зарубежного опыта строительства и реконструкции молочных ферм, а также на основании НИР и ОКР, проведённых в ГНУ СЗНИИМЭСХ, был разработан технологический проект фермы на 100 коров с выращиванием ремонтного молодняка. Молочная ферма на 100 коров включает весь комплекс необходимых производственных и вспомогательных зданий и сооружений. Производственное здание соединено технологической галереей с теплицей в единый блок (рис. 1).
Это позволяет решить вопросы утилизации стоков доильного зала и вентиляционных выбросов из коровника в теплице с одновременной подкормкой растений. Содержащееся в стоках большое количество воды и питательных веществ позволяет использовать НСДЗ для полива растений в теплице, например, роз.
Розы положительно реагируют на органические удобрения повышением сбора цветов, к тому же этот вариант наиболее безопасен с санитарной точки зрения, т.к. цветы не
употребляются в пищу. При этом можно принять заниженные требования по обработке и дезинфекции сточных вод, а правильное распределение в культурооборотах многолетних цветов позволит использовать все сточные воды доильного зала.
По расчетным данным норма внесения стоков составит 1,93 л/м в сутки. Тогда минимальная полезная площадь прифермской теплицы для полной утилизации навозосо-держащих стоков в течение года составляет 772 м2
Рис. 1. Коровник на 100 коров с теплицей
Стоки из доильного зала по сливному коллектору самотеком поступают в три приемных резервуара, которые служат для их накопления, отстаивания и кратковременного хранения в течение 6 суток, что соответствует инкубационному периоду инфекционных болезней. Здесь происходит осаждение взвешенных частей и удаление жировых включений. При отсутствии на комплексе инфекционных заболеваний осадок, образовавшийся при отстаивании, поступает на центрифугу для обезвоживания, осветленную часть стоков перекачивают насосом на биологическую обработку в аэротенк с трубчатым аэратором для дезодорации и стабилизации. Здесь же происходит корректировка химического состава по основным элементам питания и уровню кислотности. После смешивания сетевой насос подает с необходимым напором подготовленные навозосо-держащие стоки к секциям полива. При этом подготовленные навозосодержащие стоки проходят через сетчатый фильтр, что необходимо для исключения засорения системы полива. Кроме того, для предотвращения заиления сети необходимо перед подачей подготовленных навозосодержащих стоков и после подачи пропускать чистую воду, что отвечает также требованиям любых удобрительных поливов - в сухой грунт удобрения вносить нельзя, так как можно обжечь корни растений.
прнфермс кая
продукция
теплицы
подготовка с токов длть для полива
и научный журнал
комфортное с о держание
животных
Система полиэтиленовых увлажнителей состоит из трубопроводов 1-го порядка, транспортирующих стоки от узла корректировки химического состава до участков с растениями, трубопроводов 2-го порядка, обеспечивающих распределение стоков по периметру грунта, и непосредственно полиэтиленовых увлажнителей, подающих питательный раствор под корни цветочных культур. Так как гряда розариев состоит из двух рядов, то внутрипочвенные увлажнители рационально укладывать посередине между двумя соседними растениями параллельно рядам на глубину, предупреждающую просачивание стоков на поверхность почвы. Важной особенностью внутрипочвенной системы полива является возможность осуществления подачи как подготовленных навозосодержащих стоков, так и просто поливочной воды [2].
От животных в атмосферу выделяются: микроорганизмы, аммиак, пыль меховая, амины, карбонильные соединения, карбоно-вые кислоты, меркаптаны, сероводород, сульфиды, фенолы. Вентиляционные выбросы из животноводческих помещений также могут быть частично утилизированы в при-фермской теплице посредством подкормок цветочных культур, так как к ним не предъявляются жесткие санитарные требования, и цветы положительно реагируют на подкормки углекислым газом повышением урожайности. Под коньком крыши животноводческого помещения установлены перфорированные воздуховоды, с помощью всасывающего центробежного вентилятора, расположенного в вентиляционном помещении, воздух нагнетается в теплицу, где расположены растения. При этом воздух из животноводческого помещения подают в теплицу с помощью перфорированных трубопроводов аэрационного дренажа, уложенных на глу-
бину 250 мм от поверхности почвы. В том случае, когда температура ниже требуемой для оптимального роста растений, подключают нагреватель, электрокалорифер и регулируют температуру подаваемого воздуха в почву на уровне оптимальной для растений. Для очистки поступающего из животноводческого помещения в теплицу воздуха от пыли установлен фильтр, находящийся в воздуховоде вентиляционного помещения [3].
Почва с проложенными в ней трубопроводами представляет собой по своей сути водяной скруббер с органическим наполнителем. Обладая высокой растворимостью, содержащиеся в воздухе примеси углекислого газа, аммиака и сероводорода растворяются в почвенной влаге, вступают в биохимические реакции с почвенными компонентами и являются подкормкой для растений. Использование предлагаемой системы подачи вентиляционных выбросов в представленной теплице позволяет утилизировать 9,3 тыс. м3 углекислоты в год, способствует повышению урожайности выращиваемых растений.
Культура роз в защищенном грунте позволяет получать срезанные цветы высокого качества в течение всего года. Розы занимают ведущее место среди срезочных культур. Выращивание розы в теплице предполагается в грунтовой культуре. Для выращивания цветов выбираем стандартную промышленную теплицу блочного типа, которая не допускает дополнительных технологических нагрузок, кроме систем отопления, полива, зашторивания и электродосвечивания. Ширина блока теплицы составляет 9,6 м, что при принятом способе посадки позволяет разместить 6 лент. Приняв полезную длину ленты 60 м, получаем 288 м полезной площади в блоке. Исходя из необходимой площади (772 м ), для полной утилизации НСДЗ необходимо иметь 3 таких блока. Согласно принятой схеме посадки при длине ленты 60 м потребуется 480 саженцев роз на 1 ленту или 2880 саженцев на один блок.
При соблюдении всех необходимых режимов (температура, влажность, освещенность, питание и т.д.) рекомендуемая система выращивания роз позволяет получать в
2
год по 85-100 шт. среза цветов с 1 м инвентарной площади или более 140 тыс. роз в год.
В целях предотвращения загрязнения окружающей среды отходами животноводства предусмотрена экологически безопасная система уборки, накопления и выгрузки навоза, которая при соблюдении правил эксплуатации обеспечивает подачу всей массы навоза в цех компостирования, предотвращая загрязнение территории фермы.
Уборка навоза из навозных и кормонавоз-ных проходов предусмотрена скреперными установками с автоматическим управлением в поперечный канал шнековым конвейером. Использование автоматизированных скреперных установок обеспечивает регулярное удаление навоза из продольных проходов и, тем самым, поддержание чистоты в помещении, снижение вредных выбросов, создание оптимального микроклимата.
При содержании коров и молодняка на матах или матрасах с использованием подстилки не более 1 кг на голову лишь для подсушивания лежаков влажность получаемого навоза составляет 87-88%. В 1 т экскрементов при влажности 88% содержится 3,96 кг азота, 2,16 кг фосфора и 3,0 кг калия. В то же время в свежем навозе содержатся семена сорняков, болезнетворная микрофлора, яйца гельминтов, личинки мух. Согласно Федеральному классификационному кодексу, свежий навоз КРС отнесён к четвёртому классу опасности, поэтому перед использованием он должен быть обработан.
Для переработки навоза предусмотрено строительство цеха ускоренного компостирования. В цехе компостирования поступающий полужидкий навоз смешивается с торфом до влажности 70-75%, и полученная торфонавозная смесь подается в барабанный ферментатор для аэробного компостирования. Ускоренное компостирование протекает в условиях непрерывной аэрации поступающего в барабанный ферментатор навоза путем принудительной подачи воздуха в слой массы и активного перемешивания компостируемого навоза. В процессе компостирования масса нагревается до 70-80°С. За счет этого происходит полное обеззараживание
компоста. Полученный продукт может быть частично использован в качестве грунта в прифермской теплице, а также в качестве подстилки для животных. Оставшаяся часть полученных компостов используется в качестве органического удобрения при пере-залужении кормоугодий. Весь подстилочный твердый навоз с выгульных бетонных площадок может загружаться в навозоразбрасыватель и также подаваться в ферментатор.
Годовой выход навоза и стоков по ферме в целом составит 3581 т. Общая потребность в подстилке составляет около 210 кг в сутки или 80,3 т в год. В год потребуется 1500 т торфа влажностью не более 50%. Количество получаемого компоста составит около 4,5 тыс. т в год или 12,3 т в сутки. Учитывая, что на подстилку животным потребуется всего 80,3 т, необходимо использовать в качестве органического удобрения 4420 т компостов в год. При норме внесения до 60 т на 1 га общая площадь для внесения составит 74 га.
Содержание коров круглогодичное стойловое, беспривязное. Все коровы содержатся в секциях, оборудованных боксами для отдыха, на матрасах с использованием косметической подстилки из подсушенного компоста при норме около 1 кг на голову в сутки.
Кормление коров и молодняка осуществляется с помощью прицепных кормораздатчиков-миксеров, оснащенных тензовесами с компьютером и позволяющих хранить информацию о составе рационов для каждой технологической группы, контролировать оператору по кормлению состав рациона при загрузке. Кроме того, они сигнализируют о готовности смеси, ведут учет количества выданных кормов в блоке памяти с дальнейшей распечаткой сохраняемой информации.
Доение коров производится в доильном зале на автоматизированной доильной установке типа «Елочка», оборудованной компьютерной системой идентификации животных и управления стадом. Поение коров осуществляется из групповых поилок с подогревом. Каждая поилка оснащена блоком нагрева воды с термодатчиками, что обеспечивает в автоматическом режиме заданную
Ежеквартальный научный журнал
температуру, а также системой защиты от возможного воздействия электрического тока.
При расчётной продуктивности 8000 кг молока на корову в год производство молока составит 800 т/год или около 2,2 т/сутки. Кроме молока ферма даст 30 голов/год выбракованных и выранжированных на мясо коров, что составит около 18 т мяса/год в живом весе. Из выращенного на ферме молодняка ежегодно можно будет реализовывать 3 годовалых телки и 16 голов сверхремонтных нетелей в качестве племенной продажи, а также 54 бычка в возрасте 15 дней для дальнейшего откорма. Ценной побочной продукцией является получаемый в результате переработки навоза компост, выход которого составит около 4,5 тыс. т/год, и растениеводческая продукция - более 140 тыс. роз/год.
Ферму могут обслужить 7 человек, включая управляющего, подменных и работника теплицы. Затраты труда персонала, непосредственно занятого обслуживанием коров, составят в этом случае около 1,45 чел-ч на центнер молока, что соответствует современному уровню производительности труда на молочных фермах. Общий расход воды по коровнику составляет около 12,62 м3/сутки, при этом часовой расход составляет 3 м3/час. Суммарная установленная мощность потребителей в коровнике составляет 55 кВт. При
коэффициенте использования электрооборудования 0,4 удельные затраты электроэнергии составят 8,03 кВт-ч/ц молока.
Использование предлагаемой системы утилизации вентиляционных выбросов и стоков доильного зала в представленной теплице позволяет утилизировать 9,3 тыс. м3 углекислоты в год и 100% стоков (1,49 м3/сут.), способствует повышению урожайности выращиваемых в теплице растений и обеспечивает работу фермы с минимальной антропогенной нагрузкой на окружающую среду.
Литература:
1. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов КРС. М., 2010.
2. Миронова Т.Ю. Оптимальные параметры системы внутрипочвенного внесения навозосодержащих стоков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2012. №3. С. 25-26.
3. Пат. 2419282 РФ. Устройство для очистки воздуха животноводческого помещения / Миронов В.Н. и др.; Заявл. 19.10.09; Опубл. 27.05.11, Бюл. №15.
Modern dairy cattle breeding technologies make use of special-purpose rooms with mechanisms and equipment, which should provide comfort-table conditions for animals and production of high-quality products with the minimum environmental impact of animal waste. Keywords: cattle, ventilation emissions, greenhouse, manure-bearing waste water.
РЕШЕНИЕ
17-й Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и технические средства производства продукции животноводства с интеллектуальными системами управления
механизированными процессами»
Работа конференции проходила 23-24 апреля 2014 г. в ГНУ ВНИИМЖ (г. Москва, пос. Рязановское, пос. Знамя Октября, д. 31).
Организаторы конференции: ФАНО, Министерство сельского хозяйства РФ, ГНУ ВНИИМЖ, ФГБНУ «Росинформагротех».
В работе конференции приняли участие ученые и специалисты по различным направлениям механизации и автоматизации животноводства России, Казахстана, Узбекистана, специалисты машиноиспытательных станций, фирм, руководители департаментов
федеральных и региональных органов управления АПК и предприятий по производству продукции животноводства:
12 академиков РАН, 6 членов-корреспондентов Россельхозакадемии, более 25 докторов наук из научных организаций ФАНО (ВИЭСХ, ГОСНИТИ, ВИМ, СЗ НИИМЭСХ, СКНИИМЭСХ, ВИЖ, ВИК, ВНИИТИП, Ярославский НИИЖК, НИИСХ СВ им. Н.В. Рудницкого, ВИТиН и др.);
МСХ РФ - ФГБНУ «Росинформагротех», Подольская МИС;
