CC BY
29
6.Shalavina E.V., Bryukhanov A.Yu., Valge A.M. Matematicheskaya model' processa transportirovki organicheskih udobrenij [Mathematical model of organic fertiliser transportation]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 88:161-171.
7.Sbornik Rekomendacij Hel'sinkskoj komissii. Spravochno-metodicheskoe posobie. Pod red. Korovina L.K. [Collection of Recommendations of the Helsinki Commission. Reference and methodical manual. Ed. Korovin L.K.]. SPb.: Ekologiya i biznes, 2014: 376 p.
8.Statistics in Focus. Agriculture and Fisheries. Available at:
http://ec.europa.eu/eurostat/documents/3433488/ 5515108/KS-NN-02-025-EN.PDF(Accessed 10.10.17)
9.Vasil'ev E.V. Analiz sovremennyh sposobov vneseniya zhidkogo navoza KRS v pochvu [Survey of up-to-date practices of liquid cattle manure application into soil]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2010; 82: 141-149.
10.Uvarov R.A. Rezul'taty issledovanij poter' pitatel'nyh veshchestv pri biokonversii podstilochnogo ptich'ego pomyota v biofermentacionnoj ustanovke kamernogo tipa [Research results of nutrient loss during bedding poultry manure bioconversion in closed installation]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015; 86: 139-147.
УДК 631.22 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10044
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДОИЛЬНО-МОЛОЧНОГО БЛОКА НА ВЫХОД НАВОЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ
В.В. Гордеев, канд. техн. наук; В.Е. Хазанов, канд. техн. наук;
Т.Ю. Миронова; Т.И. Гордеева, канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Для шести вариантов размещения дойного стада на примере фермы на 1200 дойных коров с беспривязно-боксовым содержанием проанализирован выход сточных вод из доильного зала в зависимости от типа доильной установки и технологических решений доильно-молочного блока. Расчеты проведены для 2-х разового доения коров на доильных установках типа «Параллель» (с односторонним и двухсторонним выходами) и «Карусель». Наибольшая часть стоков, образующихся в доильном зале, являются навозосодержащими и составляют 83-87% от общего объема. Из них основная доля, от 50 до 60%, в зависимости от принятого технологического решения, образуется от технологической воды, расходуемой на регулярную уборку пола преддоильных, доильных и последоильных площадок. В зависимости от размера технологических групп, планировочных решений и типа доильной установки количество образующихся стоков может отличаться до 25%, что ежегодно составляет около 1489 м3. Наименьшее количество навозосодержащих стоков образуется в вариантах с типом доильной установки «Параллель» с односторонним выходом. При использовании доильной установки типа «Параллель» с двухсторонним выходом объем навозосодержащих стоков увеличивается на 2-4,9%, что составляет в год 121-310 м3, а при использовании доильной установки
167
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
типа «Карусель» - на 9,3-12% (632-763 м3/год). Правильная организация производства, в том числе на этапе принятия планировочных и технологических решений, поможет снизить объем навозосодержащих стоков доильных залов, а следовательно и удельные затраты, и антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Ключевые слова: навозосодержащие стоки, доильно-молочный блок, доильная установка, технологическое решение, беспривязное содержание.
INFLUENCE ASSESSMENT OF TECHNOLOGICAL SOLUTIONS FOR MILKING AND MILK HANDLING BLOCK ON MANURE-BEARING WASTEWATER
AMOUNT
V.V. Gordeev, Cand. Sc. (Engineering); V.E. Khazanov, Cand.Sc. (Engineering);
T.Yu. Mironova; T.I. Gordeeva, Cand.Sc. (Engineering)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSBSI FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
The output of waste water from the milking parlour, depending on the type of milking equipment and technological solutions of the milking and milk handling block, was considered for six variants of dairy herd housing in a farm for 1200 dairy cows with loose cubicle housing. Calculations were made for twice a day milking of cows on the milking installations "Parallel" (with one or two exits) and "Carousel". The most part of the wastewater produced in the milking parlour contain manure and constitute 83-87% of the total volume. Of these, the main share, from 50 to 60%, is formed by the process water used for regular cleaning of the floor in pre-milking, milking and post-milking areas and depends on the adopted technological solution. Depending on the size of technological groups, the layout options and the milking installation type, the amount of wastewater produced can vary up to 25%, which is about 1,489 m3 per year. The least amount of manure-bearing wastewater is formed in the variants with "Parallel" milking installation with one exit. When using "Parallel" milking installation with the two exits, the volume of manure-bearing wastewater increases by 2-4.9%, which is 121-310 m3/ year, while "Carousel" milking machine increases the volume of manure-bearing wastewater by 9.3-12% ( 632-763 m3 / year). Proper organisation of production, as early as at the stage of planning and technological decision-making, will help reduce the volume of manure-bearing wastewater from the milking parlours, and consequently, the unit costs and anthropogenic load on the environment.
Key words: manure-bearing wastewater, milking and milk handling block, milking installation, technological solution, loose housing
Введение
Переход к беспривязному способу содержания коров с доением их в автоматизированных доильных залах влечет за собой образование большого количества навозосодержащих стоков и, во многих случаях, недостаток площади полей орошения, на которых происходит их утилизация.
В погоне за максимальной прибылью при минимальных затратах на строительство, немногие задумываются, что на этапе принятия планировочных и технологических решений можно уменьшить и отходы производства. Это касается и образующихся навозосодержащих стоков, уменьшение выхода которых в дальнейшем влечет за собой снижение расходов по их транспортировке и внесению, экономию 168
денежных средств на строительство накопителей.
В ранее опубликованных материалах были рассмотрены несколько вариантов размещения дойного стада на примере фермы на 1200 дойных коров с беспривязно-боксовым содержанием [1]:
1. Два шестирядных коровника по 600 гол. (8 секций по 150 гол.).
2. Три шестирядных коровника по 400 гол. (12 секций по 100 гол.).
3. Два шестирядных коровника по 600 гол. (16 секций по 75 гол.).
4. Три шестирядных коровника по 480 гол. (10 секций по 120 гол. - дойные + 2 секции -сухостой и нетели).
5. Три четырехрядных коровника по 400 гол. (12 секций по 100 гол.).
6. Два шестирядных коровника по 480 голов (8 групп по 120 голов) и четырехрядный коровник на 240 голов (4 группы по 60 голов).
Для доения стада в 1200 голов наиболее подходят доильные установки типа «Параллель» или «Карусель», доильная установка типа «Ёлочка» из-за более низкой производительности для стада более 1000 голов не рассматривается [2].
Проанализируем представленные
варианты по выходу сточных вод из доильного зала при 2-х разовом доении коров, в зависимости от типа доильной установки и технологических решений доильно-молочного блока. Материалы и методы Стоки доильных залов включают в себя технологическую воду, экскременты животных и моющие средства [3, 4] и должны разделяться на производственно-бытовые и навозные..
Производственно-бытовые стоки
образуются после мытья доильной установки и молочных резервуаров, в данном случае это танки-охладители на 1 и 10 т, а также два танка-охладителя на 15 т и включают в себя
технологическую воду и моющие средства. Для отвода производственно-бытовых сточных вод должна быть оборудована канализация [5].
Навозосодержащие стоки доильного зала представляют собой смесь естественных выделений животных и технологической воды. Они поступают в навозоприемник (приемный резервуар) и далее в общую систему навозоудаления. Поэтому количество таких стоков влияет на общий объем навоза, поступающего с фермы, и на затраты по его накоплению, переработке и утилизации. Основное количество воды расходуется на регулярную уборку пола преддоильных, доильных и последоильных площадок, а также на подмывание вымени у коров перед доением и по РД-АПК 1.10.01.02-10 [5] составляет 5 л/м2 и 2 л на голову соответственно.
Кроме того, каждый выход из доильного зала оборудован ваннами для обработки копыт, которую, по рекомендациям производителей [6], необходимо опорожнять и промывать после 150-250 животных. Организационно, в том числе и для контроля количества проходящих животных, это делать удобнее между сменой групп, поэтому такой вариант принят и для расчета. Считаем, что смена воды для вариантов с размером групп 150 гол. происходит после каждой группы, для групп 120 и 100 гол. -после двух групп, а для групп 75 гол. - после трех групп, так как полученные значения вписываются в рекомендованные нормы.
Экскременты, оставляемые в доильных залах коровами, составляют 2-3% от их среднесуточного выхода при влажности 88%
[7].
Результаты и обсуждение
Общий объем образующихся стоков в доильном зале составляет 19,4-23,2 м3/сут. в зависимости от варианта размещения 1200 голов дойного стада, типа доильной установки и технологического решения
доильно-молочного блока (таблица). Производственно-бытовые стоки от общего объема составляют небольшую часть (1317%) и незначительно отличаются в
зависимости от принятого типа доильнои установки. Наибольшая часть приходится на навозосодержащие стоки, доля которых составляет 83-87%.
Таблица
Количество стоков из доильного зала
Параметры Варианты
1 2 3 4 5 6
Размер технологической группы, гол. 150 100 75 120 100 120
"Параллель" (односторонний выход)
Производственно-бытовые стоки, м /сут. 3,22
- вода для мойки оборудования, м /сут. 3,21
- моющие средства, м /сут. 0,0056
Навозосодержащие стоки, м3/сут. 18,547 17,51 16,19 17,73 17,51 17,73
- вода для уборки полов, м /сут. 9,567 9,25 8,17 9,83 9,25 9,83
- экскременты, м /сут. 1,3
- вода для обмыва вымени коров, м /сут. 4,8
- раствор для обработки копыт, м3/сут. 2,88 2,16 1,92 1,8 2,16 1,8
Общий объем стоков, м /сут. 21,76 20,73 19,41 20,95 20,73 20,95
"Параллель" (двусторонний выход)
Производственно-бытовые стоки, м /сут. 3,22
- вода для мойки оборудования, м /сут. 3,21
- моющие средства, м3/сут. 0,0056
Навозосодержащие стоки, м /сут. 19,246 18,36 16,52 18,43 18,36 18,43
- вода для уборки полов, м /сут. 10,266 10,1 8,5 10,53 10,1 10,53
- экскременты, м /сут. 1,3
- вода для обмыва вымени коров, м3/сут. 4,8
- раствор для обработки копыт, м /сут. 2,88 2,16 1,92 1,8 2,16 1,8
Общий объем стоков, м /сут. 22,46 21,58 19,74 21,65 21,58 21,65
"Карусель"
Производственно-бытовые стоки, м /сут. 3,04
- вода для мойки оборудования, м3/сут. 3,03
- моющие средства, м /сут. 0,0053
Навозосодержащие стоки, м /сут. 20,18 19,56 17,72 19,6 19,56 19,6
- вода для уборки полов, м /сут. 11,2 11,3 9,7 11,7 11,3 11,7
- экскременты, м3/сут. 1,3
- вода для обмыва вымени коров, м /сут. 4,8
- раствор для обработки копыт, м /сут. 2,88 2,16 1,92 1,8 2,16 1,8
Общий объем стоков, м /сут. 23,22 22,60 20,76 22,64 22,60 22,64
Из стоков, поступающих в навозоприемник, наибольшее количество воды расходуется на регулярную уборку пола преддоильных, доильных и последоильных площадок и составляет от 50
до 60% в зависимости от принятого планировочного решения.
Расход воды, направленный на обработку копыт животных, составляет 9,215,5% от объема навозосодержащих стоков и минимален при группе 120 гол., за счет
использования рекомендуемых
производителем норм максимального количества животных при смене после двух групп, то есть после 240 животных.
Для стада в 1200 дойных коров объем воды, используемой для подмывания вымени коров перед доением, составляет 4,8 м3/сут., минимальное количество экскрементов, оставляемых коровами в доильных залах -1,3 м3/сут. Расчет этих показателей исходит от общего количества животных и поэтому для всех вариантов они одинаковы.
Тип доильной установки влияет на планировочное решение доильного зала, соответственно, на площадь помещения.
При любом из рассмотренных типов доильного зала минимальный объем стоков образуется в варианте 3 и при «параллели» с односторонним выходом составляет 19,41 м3, в том числе навозосодержащих -16,19 м . Этот вариант размещения дойного стада в двух шестирядных коровниках на 600 гол. по 8 секций в каждом является наиболее предпочтительным и по мнению [1] и обеспечивает оптимальный ритм
комплектации и размер секций.
Как было отмечено выше, наименьшее количество навозосодержащих стоков образуется при типе доильной установки
Наименьшая площадь пола, требующая уборки, при использовании доильной установки типа «Параллель» с односторонним выходом, соответственно здесь получается и наименьший объем навозосодержащих стоков.
Сравнивая представленные варианты между собой по объему образующихся стоков (рисунок), нужно отметить, что варианты 2 и 5, а также 4 и 6 имеют одинаковые размеры технологических групп при одинаковом количестве коровников и, как следствие, одинаковые площади пола, требующие уборки, и поэтому и выход стоков в них одинаковый.
«Параллель» с односторонним выходом. По сравнению с ним, при использовании доильной установки типа «Параллель» с двухсторонним выходом, объем
навозосодержащих стоков увеличивается на 2-4,9%, что составляет 0,33-0,85 м3/сут., а при использовании доильной установки типа «Карусель» - на 9,3-12 % (1,73-2,09 м3/сут.).
В вариантах с одинаковым количеством коровников с увеличением размера технологической группы количество образующихся навозосодержащих стоков увеличивается, преимущественно за счет увеличения площадей преддоильных и
Рис. 1. Анализ вариантов по объему навозосодержащих стоков
последоильных площадок, требующих уборки.
Выводы
Разница в количестве образующихся стоков, в зависимости от размера технологических групп, планировочных решений и типа доильной установки может достигать 25%, что ежегодно составляет около 1489 м . Соответственно, дополнительные затраты на строительство лагун для хранения этого количества навозосодержащих стоков в течение шести
месяцев, при примерной стоимости 1 м3 бетонной лагуны - 15000 руб., могут достигать 11 167,5 тыс. руб.
Правильная организация производства, в том числе на этапе принятия планировочных и технологических решений, поможет снизить объем навозосодержащих стоков
доильных залов, а, уменьшить удельные антропогенную нагрузку среду.
следовательно, затраты и на окружающую
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. В.В. Гордеев, В.Е. Хазанов, А.В. Яковлева Анализ планировочных решений коровников для нового строительства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015. №87. С 186-195.
2. Е.Е. Хазанов, В.В. Гордеев, В.Е. Хазанов. Модернизация молочных ферм - СПб.:ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. 2008. 380 с.
3. Т.И. Гордеева, Е.Е. Хазанов, В.В. Гордеев, В.А. Бильков. Влияние способов доения коров на количество и состав сточных вод // Экология и сельскохозяйственная техника. Т. 3. Экологические аспекты производства продукции животноводства и электротехнологий: Материалы 5-й международной научно-практической конференции. - СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2007. С. 125-129.
4. Гордеева Т.И. Повышение эффективности молочных ферм путем совершенствования технологии подготовки и использования навозосодержащих стоков: дисс... канд. техн. наук: 05.20.01 - СЗНИИМЭСХ, 2006. -145 с.
5. РД-АПК 1.10.01.02-10. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота. - М.: 2011.
6. Система ванн для копыт PediCuRx. Ванна для копыт с ручным управлением: инструкция по эксплуатации, инструкция по монтажу, перечень запасных частей / Westfalia Surge, 2007. - 58 с.
7. РД-АПК 1.10.15.02-17. Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета. - М.: 2017.- 173с.
REFERENCES
1. Gordeev V.V., Khazanov V.E., Yakovleva A.V. Analiz planirovochnyh reshenij korovnikov dlya novogo stroitel'stva [Analysis of lay-out
solutions for newly constructed cow barns].
Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii
rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015; 87:186195.
2. Khazanov E.E., Gordeev V.V., Khazanov V.E. Modernizaciya molochnyh ferm [Modernisation of dairy farms]. Saint Petersburg:
GNU SZNIIMEHSKH Rossel'hozakademii, 2008: 380.
3. Gordeeva T.I. , Khazanov E.E. , Gordeev V.V. Bil'kov V.A. Vliyanie sposobov doeniya korov na kolichestvo i sostav stochnyh vod [Relation between cow milking method and amount and composition of wastewater]. Ekologiya i sel'skohozyajstvennaya tekhnika. vol. 3. Ekologicheskie aspekty proizvodstva produkcii zhivotnovodstva i ehlektrotekhnologij: Materialy 5-j mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Proc. 5th Int. Sci. and Pract. Conf. "Ecology and Agricultural Machinery". Vol. 3. Environmental aspects of livestock production and agricultural application of electrical technologies]. Saint Petersburg: GNU SZNIIMESH Rossel'hozakademii, 2007:125-129.
4. Gordeeva T.I. Povyshenie ehffektivnosti molochnyh ferm putem sovershenstvovaniya tekhnologii podgotovki i ispol'zovaniya navozosoderzhashchih stokov: diss... kand. tekhn. Nauk [Increasing the efficiency of dairy farms by improving the technology of preparation
and use of manure-bearing wastewater Cand. Sc. (Engineering) diss.]. Saint Petersburg, 2006:145.
5. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu ferm i kompleksov krupnogo rogatogo skota RD-APK 1.10.01.02-10 [Management Directive for Agro-Industrial Complex RD-APK 1.10.01.02-10. Recommended Practice for Engineering Designing of Cattle Farms and Complexes]. Moscow, Rosinformagrotekh Publ., 2011: 108.
6. The system of foot baths PediCuRx. Foot bath with manual operation: instruction manual, installation instructions, spare parts list. Westfalia Surge. 2007: 58.
7. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu sistem udaleniya i podgotovki k ispol'zovaniyu navoza i pomyota RD-APK 1.10.15.02-17 [Management Directive for Agro-Industrial Complex1.10.15.02-17. Recommended Practice for Engineering Designing of Systems for Animal and Poultry Manure Removal and Pre-application Treatment]. Moscow: Rosinformagrotekh, 2017: 173.
УДК 631.22 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10045
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ ЗИМНИХ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА КОНЦЕНТРАЦИЮ АММИАКА В КОРОВНИКАХ
B.Ф. Вторый, д-р техн. наук; Р.М. Ильин
C.В, Вторый, канд. техн. наук;
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП) - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
За зимний период исследований на ферме крупного рогатого скота в коровнике с поголовьем 150 дойных коров привязного содержания с естественной системой вентиляции средние значения концентрации аммиака составили 5-8 мг/м3, что не превышает ПДК 10 мг/м3; при этом естественная фоновая концентрация аммиака в районе фермы составила 0,57-0,60 мг/м3. Также в течение суток наблюдались значительные изменения концентрации аммиака в коровнике с разницей между днем и ночью до 2 раз. Исследования в коровнике с поголовьем 200 дойных коров привязного содержания показали, что внешние погодные условия влияли на перераспределение выделяющегося аммиака по
