CC BY
19
Литература
1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: учебник для вузов. - изд. 3-е, переработ. и доп. - М.: КолосС, 2006. - 656 с.
2. Ухин Б.В. Гидравлика: учебное пособие. - М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА - М, 2009. - 464 с.
3. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов. - 7-е изд., исп. - М.: Дрофа, 2003. - 840 с.
4. Коваленко В.П., Класнер Г.Г. Состав и свойства бесподстилочного свиного навоза: материалы всероссийской научно-практической конференции «Проблемы механизации и электрофикации сельского хозяйства» / Кубанский государственный аграрный университет. - Краснодар, 2014. - С. 105-108.
5. Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: учебник. - Ч. 1: Основы механики жидкости и газа. - 6-е изд., стереотип. - М.: МГИУ, 2007. - 264 с.
Literatura
1. SHterenliht D.V. Gidravlika: uchebnik dlya vuzov. - izd. 3-e, pererabot. i dop. - M.: KolosS, 2006. - 656 s.
2. Uhin B.V. Gidravlika: uchebnoe posobie. - M.: ID «FORUM»: INFRA - M, 2009. - 464 s.
3. Lojcyanskij L.G. Mekhanika zhidkosti i gaza: ucheb. dlya vuzov. - 7-e izd., isp. - M.: Drofa, 2003. - 840 s.
4. Kovalenko V.P., Klasner G.G. Sostav i svojstva bespodstilochnogo svinogo navoza: materialy vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Problemy mekhanizacii i ehlektrofikacii sel'skogo hozyajstva» / Kubanskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet. - Krasnodar, 2014. - S. 105-108.
5. SHejpak A.A. Gidravlika i gidropnevmoprivod: uchebnik. - CH. 1: Osnovy mekhaniki zhidkosti i gaza. - 6-e izd., stereotip. - M.: MGIU, 2007. - 264 s.
УДК 631.22 Б01 10.24411/2078-1318-2019-11147
Науч. сотрудник Т.Ю. МИРОНОВА (ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, [email protected])
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА НАВОЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ ДОИЛЬНЫХ ЗАЛОВ И ПЛОЩАДИ ТЕПЛИЦЫ ДЛЯ ИХ УТИЛИЗАЦИИ
Во всех странах мира отмечается увеличение количества и мощности животноводческих комплексов на промышленной основе, что приводит к значительному сосредоточению отходов в одном месте. Это касается и навозосодержащих стоков доильных залов, увеличению которых способствует переход современных сельхозпредприятий на беспривязный способ содержания с доением коров в автоматизированных доильных залах.
Вместе с тем на сегодняшний день одной из основных проблем крупных животноводческих комплексов является отсутствие достаточного количества земельных угодий сельскохозяйственного назначения для внесения всего получаемого органического удобрения [1]. При интенсивном, специализированном и концентрированном животноводстве наблюдается изменение баланса между растениеводством и животноводством и нарушается цикл оборота питательных веществ [2]. Решение этой проблемы следует искать в рациональном сочетании животноводства с интенсивным растениеводством, что позволит утилизировать отходы животноводства с наибольшим эффектом [3].
Цель исследования - определение суточного количества навозосодержащих стоков доильного зала и площади теплицы для их утилизации.
Материалы, методы и объекты исследования. Навозосодержащие стоки доильного зала (НСДЗ) характеризуются высокой влажностью - до 99,5% с концентрацией питательных
веществ около 1,5 г/л, что близко к стандартным питательным растворам (0,5-1,04 г/л), применяемым в защищенном грунте [4]. Защищенный грунт является очень ёмким потребителем жидких удобрений, так как значительное количество питательных веществ уносится с урожаем и вымывается через водосток при орошении. Вследствие этого способ утилизации НСДЗ молочных ферм в качестве жидких удобрений в защищенном грунте является одним из рациональных приемов [4, 5]. Исходя из концепции сочетания животноводства с интенсивным растениеводством, которое обеспечит утилизацию отходов в замкнутом цикле предприятия.
Животноводческий комплекс должен включать в себя культивационные сооружения -теплицы или оранжереи, так как их микроклимат наиболее благоприятен для усвоения всех питательных веществ растениями, а эксплуатация их может осуществляться круглый год.
Внесение НСДЗ имеет ряд преимуществ перед внесением минеральных удобрений, традиционно используемых в теплицах. Результаты производственной проверки на розах в тепличном хозяйстве учебно-экспериментальной базы Ленинградского государственного университета им. А.С. Пушкина показали положительное влияние внутрипочвенных подкормок навозосодержащими стоками доильных залов на рост и развитие растений, при этом у роз наблюдалось повышение сбора цветов на 18,9% и увеличение высоты растений на 7,2% по сравнению с поверхностным внесением и на 26,7% и 10,4% соответственно по сравнению с подкормками минеральными удобрениями, применяемыми в теплице [4].
Для определения требуемых площадей и затрат на строительство прифермской теплицы для утилизации навозосодержащих стоков доильных залов, уже на этапе проектирования необходимо знать их суточное количество, образующееся от предполагаемого поголовья дойного стада.
Результаты исследования. НСДЗ состоят из экскрементов, оставляемых в доильном зале коровами, раствора для обработки копыт, если её проводят в доильном зале, технологической воды, преимущественно используемой для регулярной уборки полов. Количество НСДЗ можно определить по следующей зависимости [6]:
У = У + У + Х У (1)
сут экс. коп. 3 пол "> V /
где У экс - количество экскрементов, оставляемых в доильном зале коровами, м3;
У коп. - количество раствора для обработки копыт, поступающего в навозосодержащие стоки доильного зала, м3;
Хз - количество моек пола, раз;
Упол - количество воды для регулярной уборки полов, поступающей в навозосодержащие стоки, м .
Расчет количества экскрементов, оставляемых в доильном зале коровами, и раствора для обработки копыт исходит от общего количества животных.
Количество экскрементов, поступающих в навозосодержащие стоки доильного зала:
Уэкс С'Шсут. , (2)
где О - поголовье дойного стада, гол.;
тсут. - среднесуточное количество экскрементов, оставляемых в доильном зале одной коровой, м3. Согласно методическим рекомендациям [7] составляет 2-3% от среднесуточного выхода экскрементов при влажности 88%.
Количество раствора для обработки копыт, поступающего в навозосодержащие стоки доильного зала:
2 • V а
У = о. Уеан • а , (3)
коп. 7 ' V /
где Veaн. - объем воды в одной ванне для обработки копыт, л;
0 - количество животных, после которых меняется раствор для обработки копыт,
гол.;
а - количество дней обработки копыт в неделю, дней.
Зная площади зоны ожидания (преддоильная площадка), санитарной зоны, зоны доения и выхода, а также расход воды, требующийся для их уборки можно рассчитать количество образующихся стоков на этой площади:
= (8п .п. +8сан. зоны +8д.з.)-Ув , (4)
где 8п. п. - площадь преддоильной площадки, м2;
8сан. зоны - площадь санитарной зоны, м2;
8д.з. - площадь зоны доения, м2;
У в - количество воды, расходуемой на регулярную уборку пола, л/м2.
Площадь преддоильной площадки определяется размером технологической группы и принимается 1,8-2,0 м2 на гол. [8]. При одинаковом поголовье с увеличением количества коров в группе увеличивается объем образующихся навозосодержащих стоков, за счет увеличения преддоильной площадки, и время ожидания доения, что отрицательно сказывается на уровне комфорта коров [6].
Площадь зоны доения и выхода зависит от типа и размера доильной установки, которые выбираются исходя из количества дойных коров и планируемой продолжительности разового доения стада.
Основное количество воды, образующей впоследствии навозосодержащие стоки, расходуется на регулярную мойку [6].
С учетом вышесказанного и формул (2) - (4) выражение (1) для определения суточного выхода навозосодержащих стоков можно записать:
О т/
^ = О ■ Шу,т + О ■ • 7 + Хз • Гв • (8„.„. + 8сан.зоны+8д.з.). (5)
Площадь прифермской теплицы должна обеспечивать полную утилизацию предварительно подготовленных навозосодержащих стоков в соответствии с рекомендуемыми для выращиваемых культур нормами полива и подкормки. Представленная на рисунке блок-схема алгоритма расчета площади прифермской теплицы для утилизации стоков позволяет определить площадь прифермской теплицы для утилизации навозосодержащих стоков, норму поливной воды на эту площадь и дозу дополнительного внесения минеральных удобрений в зависимости от концентрации питательных веществ в этих стоках, выноса питательных веществ растениями.
Первоначально рассчитывается годовая норма внесения стоков Мы,р,к по каждому биогенному элементу и принимается равная минимальному значению Мс. Также рассчитывается увлажнительная поливная норма Мв, которая сравнивается с нормой внесения навозосодержащих стоков Мс, и для расчета площади теплицы принимается минимальная из них.
Площадь прифермской теплицы определяется из условия годовой нормы внесения навозосодержащих стоков с учетом водопотребления выращиваемых культур. Далее проводится расчет дозы дополнительного внесения удобрений на полученную площадь в пересчете на действующее вещество Ы, Р, К для каждого биогенного элемента. Если кроме внесения навозосодержащих стоков требуются дополнительные увлажнительные поливы, то рассчитывается и их норма Ув.
Полученная в результате площадь прифермской теплицы позволит не только безопасно утилизировать весь объем стоков, образующихся в доильном зале, но и получить дополнительную продукцию, выращенную на данных площадях.
При этом нужно помнить, что внесение навозосодержащих стоков доильных залов возможно не под все виды культур. Для безопасности, с санитарной точки зрения, необходимо предусмотреть предварительную подготовку НСДЗ, а растения выбирать лучше не употребляющиеся в пищу, например, цветочные культуры.
Используя приведенные формулы и алгоритмы расчета, можно определить суточный выход НСДЗ и площадь теплицы для их утилизации. Так, суточный объем навозосодержащих стоков для молочной фермы с поголовьем дойного стада 200 голов, размером технологической группы 50 голов и доильной установкой «Ёлочка 2х10», исходя из данных нормативных
документов [7, 8] и среднестатистических методов ведения хозяйства [6], согласно формуле (5), составит 2,2 м3. Тогда минимальная полезная площадь прифермской теплицы для полной утилизации этого объема навозосодержащих стоков при выращивании роз будет равна 1141 м2. Каждый квадратный метр данной площади теплицы позволит получить 260 шт. среза цветов в год, для этого в течение года дополнительно потребуется внести: азота - 1067 г/м2, калия - 202 г/м2; воды для увлажнительных поливов - 671 л/м2.
^ Конец ^
Рис. Блок-схема алгоритма расчета площади прифермской теплицы для утилизации стоков
Выводы. Используя приведенные формулы и алгоритмы расчета, можно определить суточный выход навозосодержащих стоков доильных залов, требуемые объемы для их хранения и площади для утилизации. Это позволит уже на этапе принятия планировочных и технологических решений ферм рассчитать примерные затраты на хранение и утилизацию навозосодержащих стоков.
Например, на ферме с поголовьем дойного стада 200 голов, по расчетным данным, ежегодно образуется 803 м3 навозосодержащих стоков доильных залов. Минимальная полезная площадь прифермской теплицы для полной их утилизации в течение года при выращивании роз составит 1141 м2. Данная площадь теплицы позволит не только безопасно утилизировать весь объем стоков, образующихся в доильном зале, но и получить 297 тыс. шт. среза цветов в год. Для этого в течение года на эту площадь дополнительно потребуется внести около 1217 кг азотных и 230 кг калийных удобрений, 766 м3 воды для полива.
Литература
1. Шалавина Е.В., Брюханов А.Ю., Субботин И.А., Васильев Э.В., Козлова Н.П., Оглуздин А.С. Результаты расчетного и аналитического методов определения количественных и качественных характеристик навоза крупного рогатого скота // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2018. - № 4(97). - С.269-279.
2. Dairy freestall housing and equipment ''MWPS 7''/ W.G. Bickert, B. Holmes, K. Janni, D. Kammel, R. Stowell, J. Zulovich [et al.]. - 7th ed. - 2000. - p. 154. - ISBN 0-89373-095-5.
3. Хазанов Е.Е., Гордеев В.В., Хазанов В.Е. Технология и механизация молочного животноводства: учебное пособие / Под общ. ред. Е.Е. Хазанова. - 2-е изд., стер. - СПб.: Издательство «Лань», 2016. - 352 с.
4. Миронова Т.Ю., Миронов В.Н. Прифермская теплица для утилизации навозосодержащих стоков доильных залов // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. - 2013. - № 4 (12). - С. 168-172.
5. Гордеев В.В., Гордеева Т.И. Интенсивные технологии в животноводстве и обеспечение экологических требований // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. - 2013. - № 4 (12). - С. 159-163.
6. Гордеев В.В., Миронова Т.Ю., Миронов В.Н. Методика определения количества навозосодержащих стоков доильных залов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2018.
- № 4(97). - С. 241-250.
7. 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.
8. РД-АПК 1.10.01.01-18 Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота. М. Росинформагротех. - 2018. - 166 с.
Literatura
1. SHalavina E.V., Bryuhanov A.YU., Subbotin I.A., Vasil'ev EH.V., Kozlova N.P., Ogluzdin
A.S. Rezul'taty raschetnogo i analiticheskogo metodov opredeleniya kolichestvennyh i kachestvennyh harakteristik navoza krupnogo rogatogo skota // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2018.
- № 4(97). - S.269-279.
2. Dairy freestall housing and equipment ''MWPS 7''/ W.G. Bickert, B. Holmes, K. Janni, D. Kammel, R. Stowell, J. Zulovich [et al.]. - 7th ed. - 2000. - p. 154. - ISBN 0-89373-095-5.
3. Hazanov E.E., Gordeev V.V., Hazanov V.E. Tekhnologiya i mekhanizaciya molochnogo zhivotnovodstva: uchebnoe posobie / Pod obshch. red. E.E. Hazanova. - 2-e izd., ster.
- SPb.: Izdatel'stvo «Lan'», 2016. - 352 s.
4. Mironova T.YU., Mironov V.N. Prifermskaya teplica dlya utilizacii navozosoderzhashchih stokov doil'nyh zalov // Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. - 2013. - № 4 (12). - S. 168-172.
5. Gordeev V.V., Gordeeva T.I. Intensivnye tekhnologii v zhivotnovodstve i obespechenie ehkologicheskih trebovanij // Vestnik Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta mekhanizacii zhivotnovodstva. - 2013. - № 4 (12). - S. 159-163.
6. Gordeev V.V., Mironova T.YU., Mironov V.N. Metodika opredeleniya kolichestva navozosoderzhashchih stokov doil'nyh zalov // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2018. -№ 4(97). - S. 241-250.
7. RD-APK 1.10.15.02-17 Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu sistem udaleniya i podgotovki k ispol'zovaniyu navoza i pometa. M. Rosinformagrotekh.
- 2017. - 173 s.
8. RD-APK 1.10.01.01-18 Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu ferm i kompleksov krupnogo rogatogo skota. M. Rosinformagrotekh. - 2018. - 166 s.
