CC BY
11
УДК 631.95
И.М. Довлатов, Л.Ю. Юферев
СРАВНЕНИЕ РЕЖИМОВ КОМБИНИРОВАННОГО РЕЦИРКУЛЯТОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЭКПОЗИЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ВИМ», МОСКВА, РОССИЯ
I.M. Dovlatov, L.Yu. Yuferev
MODES OF A COMBINED RECIRCULATOR COMPARISON TO DETERMINE THE EXPOSITION TIME FEDERAL STATE BUDGETARY SCIENTIFIC INSTITUTION «FEDERAL SCIENTIFIC AGROENGINEERING CENTER VIM», MOSCOW, RUSSIA
(3 c) fei
Игорь Мамедяревич Довлатов
Igor Mamedyarevich Dovlatov [email protected]
Леонид Юрьевич Юферев
Leonid Yurevich Yuferev
доктор технических наук, доцент
Аннотация: В птицеводческих помещениях первостепенной задачей фермера является минимизация финансовых потерь, вызываемых незапланированной смертностью разводимой птицы и недобором максимальной массы к сроку убоя. По этой причине разработан и испытан комбинированный рециркулятор. В статье описываются два основных метода борьбы с проблемой патогенной микрофлоры во время присутствия птиц и персонала, такие как химический и электрофизический. Обоснована необходимость применения обоих методов в одной электроустановке с целью более эффективной борьбы вследствие невозможности формирования резистентности микроорганизмами и при эксплуатации в реальных животноводческих и птицеводческих комплексах. Проведены испытания разработанного комбинированного рециркулятора, проводившиеся совместно двумя институтами ФГБНУ ФНАЦ ВИМ и ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ РАН. Сравнивались необходимое время экспозиции и разница в электропотреблении во время работы комбинированного рециркулятора в первом и втором режимах работы. Первоначально была рассчитана потребляемая энергия при работе разработанного комбинированного рециркулятора 1-го и 2-го режима.
На основе полученных результатов были составлены таблицы, отражающие затраченную электрическую энергию и необходимое время экспозиции для получения заданных значений.
Ключевые слова: эффективность обеззараживания, энергосбережение, инактивация бактерий, микроорганизмы, УФ облучение, аэрозольный распыл.
Abstract. The primary task for the farmer in poultry houses is to minimize the financial losses caused by unplanned mortality of farmed birds and the shortage of maximum weight to the time of slaughter. For this reason a combined recirculator has been developed. The article describes two main methods of dealing with the problem of pathogenic microflora during the presence of birds and personnel, such as chemical and electrophysical. The necessity of using both methods in the same electrical installation for the purpose of more effective control due to the impossibility of the formation of resistance by microorganisms and during operation in real livestock and poultry farms is substantiated. The tests of the developed combined recirculator were carried out jointly by two institutes of the Federal Research Center VIM and the Federal Research Center for Advanced Studies of the Russian Academy of Medical Sciences (Federal State Budget Scientific Institution "Federal Research Center - All-Russian Research Institute of Experimental Veterinary Medicine named after K.I. Skryabin and Ya.R. Kovalenko of the Russian Academy of Sciences "(FSBI FNTS VIIV RAS). Compared the required exposure time and the difference in power consumption during operation of the combined recirculator in the first and second mode of work.
On the basis of the obtained results tables were compiled reflecting the consumed electrical energy and the required exposure time to obtain the specified values.
Keywords: decontamination efficiency, energy saving, inactivation of bacteria, microorganisms, UV radiation, aerosol spray.
Введение. В птицеводческих помещениях создаются благоприятные условия для формирования и размножения патогенной микрофлоры, что влечет за собой инфекционные болезни, пониженный иммунитет и, как следствие, повышенную смертность и недобор массы. В источнике [1] в воздухе предельно допустимая концентрация микроорганизмов у молодняка птиц должна быть не более 150 тыс. микроорганизмов в 1 м3, в то время как у взрослой птицы - не более 250 тыс. микроорганизмов в 1 м3. Количество пыли у взрослой птицы не должно превышать 5 мг/м3 воздуха. Известно, что во время кормления птицы при напольном содержании концентрация микроорганизмов и пыли возрастает в 10 раз.
Существуют три основных метода воздействия, направленных на борьбу с этими факторами, но в присутствии птиц применяются два: электрофизический и химический способ [2-4]. Электрофизический метод борьбы
демонстрирует высокую эффективность в лабораторных условиях до 99,7%, по причине отсутствия запыленности воздуха. Химический метод демонстрирует эффективность в борьбе с микроорганизмами и пылью, но большие концентрации аэрозольных частиц оказывают негативное влияние на разводимую птицу и обслуживающий персонал [5, 6]. На каждый выбранный способ для решения данной задачи в отдельности микроорганизмы могут вырабатывать резистентность, по этой причине предлагается объединять несколько способов воздействия, предпочтительнее - несколько методов [7, 10-17].
Большие концентрации доз облучения, количеств аэрозоли в течение большого времени экспозиции, затраченного для инактивации вредоносных микроорганизмов, способны негативно влиять на птиц и обслуживающий персонал. По этой причине важным параметром, определяющим целесообразность внедрения разработанной электроуста-
Вестник Курганской ГСХА №1,2019 Технические науки QJ
новки, считается необходимое время экспозиции на инактивацию патогенной микрофлоры в птичниках.
Методика. Для проведения лабораторных исследований в центре камеры объемом 30 м3 на расстоянии 2 м от пола и 1 м от потолка был установлен комбинированный рециркулятор с УФ источником, внизу установлен бак с аэрозольной смесью. Суть испытания заключалась в инактивации микроорганизмов 1-4 групп устойчивости при использовании одного и двух компонентов до заданных величин. Целью являлось выявление необходимого времени облучения. Опыты проведены в трехкратной повторности.
Результаты. Для сравнения эффективности работы, необходимого времени экспозиции и разницы в электропотреблении одного и двух компонентов был разработан комбинированный рециркулятор (рисунок 1) [8] и проведены камерные испытания (рисунок 2). Данное исследование проводилось совместно двумя институтами ФГБНУ ФНАЦ ВИМ и ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ РАН.
7
1 - УФ источник; 2 - бак с аэрозольной смесью Рисунок 1 - Внешний вид комбинированного рециркулятора
Рисунок 2 - Камерный бокс для испытаний
Зная задействованные источники потребления электрической энергии при работе разработанного комбинированного рециркулятора в каждом из рассматриваемых
режимов, можно найти потребляемое количество электрической энергии при разных режимах работы.
В 1-м режиме работы одного компонента потребляемая электрическая энергия будет складываться из суммы потребления пускорегулирующей аппаратуры, УФ источника и вентилятора (формула 1).
W1=WnPA+WyO+WBEHT = 140,4 [Вт ч], (1)
где WnpA- потребляемая мощность пускорегулирующей аппаратуры (%-ное соотношение от пропускаемой электрической энергией);
Wy0 - потребляемая мощность УФ источника (95 Вт ч);
WBEHT-мощность, потребляемая вентилятором (22 Вт ч).
Во время работы 2-го режима при совместной работе двух компонентов потребляемая электрическая энергия будет складываться из суммы пускорегулирующей аппаратуры, УФ источника, насоса и вентилятора (формула 2).
W =W +W +W +W = 350 4 ГВт ч1 (2)
2 ПРА УФ ВЕНТ НАСОС L ^J'
где WHAC0C- мощность, потребляемая вибрационным насосом (210 Вт ч).
Задачей опытов было проведение испытаний по изысканию режимов инактивации микроорганизмов 1-4 групп устойчивости новым комбинированным рециркулятором «АрУФ» на примере бактерий E.coli и Mycobacterium В-5.
Разработка представляет собой комбинированный рециркулятор вентилируемого воздуха, содержащего воздушный фильтр, соединенный с впускным отверстием воздуха, вентилятор, камеру с ультрафиолетовыми лампами, при этом он дополнительно снабжен датчиком влажности воздуха, водяным насосом, гидравлической камерой, которая снабжена гидравлическим коллектором с обратным патрубком, со встроенными в корпус гидравлической камеры распылительными форсунками, дренажным желобом, вход которого соединен с корпусом гидравлической камеры и выполнен под форсунками, а выход дренажного желоба соединен с входом водяного фильтра, выход последнего соединен с входом водяного насоса, а выход водяного насоса соединен с обратным патрубком, который соединен с гидравлическим коллектором [9].
На основании проведенных опытов во время работы комбинированного рециркулятора в 1-м и 2-м режимах для уничтожения конкретных микроорганизмов 1-4 групп устойчивости при контаминировании были получены следующие зависимости (рисунок 3, 4).
Испытания с микроорганизмами E.coli.
120
Ф 1 компонент ^ 2 компонента
Рисунок 3 - Уменьшение микроорганизмов при работе первого и второго режимов, направленных на инактивацию бактерий E.coli
10 20 время экспозиции, мин
Во время первого опыта в экспериментальную камеру (рисунок 2) было помещено примерно 100 тыс. шт. бактерий E.coli на 1 м3 воздуха. Эксперимент был остановлен, когда значение бактерий E.coli на 1 м3 воздуха оказалось близко к 0.
На основании полученных данных была составлена таблица 1.
чения при работе во 2-м режиме больше, чем при работе в 1-м режиме (на 25-33%) во время уничтожения конкретных микроорганизмов 1-4 групп устойчивости.
На основании рисунка 3 можно составить гистограмму (рисунок 5), в которой отражено процентное соотношение
обеззараживания микроорганизмов при рассматриваемых режимах.
E.coli на 1 м3 воздуха
Таблица 1 - Результаты испытаний с микроорганизмами E.coli
№ режима Конечное количество, тыс. шт./м1 Изначальное количество, тыс. шт./м1 t, мин W, Вт
1 0 100 40 93,6
2 0 100 30 175,2
15 30 45
время экспозиции, мин
-1 компонент
2 компонента
№ режима Конечное количество, тыс. шт./м1 Изначальное количество, тыс. шт./м1 t, мин W, Вт
1 20 400 45 105,3
2 20 400 30 175,2
120
1 100
t - время, за которое количество бактерий E.coli на 1 м3 воздуха достигло заданных значений [мин].
Во время второго опыта в экспериментальную камеру (рисунок 2) было помещено примерно 400 тыс. шт. бактерий Mycobacterium В-5 на 1 м3 воздуха. Эксперимент был остановлен, когда количество бактерий Mycobacterium В-5 на 1 м3 воздуха оказалось близким к 20.
40
^ время экспозиции, мин
■ 1-й режим I 2-й режим
Рисунок 5 - Сравнение обеззараживания микроорганизмов E.coli при разных режимах работы комбинированного рециркулятора
На основании рисунка 4 составлена гистограмма (рисунок 6), в которой отражено процентное соотношение обеззараживания микроорганизмов Mycobacterium В-5 на 1 м3 воздуха при рассматриваемых режимах.
Рисунок 4 - Уменьшение микроорганизмов при работе первого и второго режимов, направленных на инактивацию бактерий Mycobacterium В-5
На основании полученных данных была составлена таблица 2.
Таблица 2 - Результаты испытаний с микроорганизмами MycobacteriumB-5
время экспозиции, мин
1-й режим 2-й режим
Рисунок 6 - Сравнение обеззараживания микроорганизмов Mycobacterium В-5 при разных режимах работы комбинированного рециркулятора
Зная полученные значения потребляемой электрической энергии при работе 1-го и 2-го режимов комбинированного рециркулятора, можно сделать вывод о том, что во время работы в первом режиме электроэффективность составляет 40% относительно второго режима. Известно, что потребление электрической энергии облучательными установками для обеззараживания воздуха незначительно, по сравнению с потреблением электрической энергии всем птицекомплексом в целом.
Важным фактором является уменьшение времени экспозиции обеззараживающими установками по причине их негативного влияния на птиц и персонал при большом времени экспозиции. На основе проведенных испытаний можно сделать вывод о том, что эффективность времени облу-
Выводы. Во время испытаний с разработанным комбинированным рециркулятором во втором режиме время экспозиции уменьшается на 25-33%, что подтверждает уменьшение времени экспозиции работы, а следовательно, и уменьшение негативного воздействия на животных, птиц и персонал.
Список литературы:
1 «РД-АПК 1.10.05.04-13 Методические рекомендации по технологическому проектированию птицеводческих предприятий». Москва: ФГБН «Росинформагротех», 2013. 211 с.
2 Прокопенко A.A., Новикова С.И., Соломина М.П. Обеззараживание воздуха бактерицидным УФ излучением // Птицеводство. 2016. № 6. С. 55-59.
Вестник Курганской ГСХА №1,2019 Технические науки Q9
3 Довлатов И.М. Обеззараживание воздуха в птицеводческих помещениях ультрафиолетовым излучением // Инновации в сельском хозяйстве. 2017. № 1 (22). С. 13-134.
4 Довлатов И.М. Установки для обеззараживания птичников аэрозолем // Инновации в сельском хозяйстве. 2017. №2(23). С. 61-66.
5 Ваннер Н.Э., Прокопенко А.А. Технология дезинфекции помещений инкубаториев и оборудования направленными аэрозолями нейтрального анолита анк при колибактериозе и аспергиллезе птиц// Ветеринария. 2014. № 12. С. 34-36.
6 Морозов В.Ю., Дорожкин В.И., Прокопенко А.А., Колесников P.O., Черников А.Н., Скорых Л.Н. Аэрозольная дезинфекция овцеводческих помещений препаратом роксацин и ее влияние на биохимические показатели крови и продуктивность ягнят // Российский журнал Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. 2017. № 1 (21). С. 38-46.
7 Прокопенко А.А., Новикова С.И., Морозов В.Ю., Юферев Л.Ю. Разработка конструкции нового рециркулятора для обеззараживания воздуха в птицеводческих помещениях // Российский журнал Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. 2017. № 4 (24). С. 46-52.
8 Юферев Л.Ю., Довлатов И.М. Повышение эффективности энерго-ресурсосберегающей системы УФ облучения // Вестник ВИЭСХ. 2017. № 2 (27). С. 70-75.
9 Довлатов И.М., Юферев Л.Ю., Лобачевский Я.П., Качан С.А., Рудзик Э.С. Устройство для комбинированного обеззараживания воздуха в сельскохозяйственных помещениях Патент на полезную модель RUS 179948 09.02.2018.
10 Тихомиров Д.А. Методика теплоэнергетического расчета энергосберегающей вентиляционно-отопительной установки для животноводческих ферм // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2013. №2(119). С. 125-131.
11 Федосова А.Н., Егорычев О.О. Подход к аэродинамическим испытаниям пролетных строений // Научное Обозревание. 2015. № 22. С. 143-147.
12 Довлатов И.М., Качан С.А., Юферева А.А. Инновации обеззараживания помещений для содержания птицы // Инновации в сельском хозяйстве. 2017. № 4 (25). С. 71-75.
13 Юферев Л.Ю., Довлатов И.М., Рудзик Э.С. Автоматизация процесса обеззараживания воздуха и освещения в сельскохозяйственных помещениях // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 5. С. 43-48.
14 Sokoluk V. Формування мкрокл1мату в тваринниць-ких примщеннях // Науковий вюник Львюського нацюналь-ного ушверситету ветеринарноТ медицини та бютехнолопй ¡меш С.З. Гжицького. 2014. Т. 16. № 3-3. С. 394-398.
15 Mohammed Н.А., Salleh Н, Yusoff M.Z. Thermal product estimation method for aerodynamics experiments // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84. № 4. С. 785-794.
16 Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Интенсивные машинные технологии и техника нового поколения для производства основных групп сельскохозяйственной продукции // Техника и оборудование для села. 2017. № 7. С. 2-6.
17 Стребков Д.С., Шогенов Ю.Х. Развитие систем энергообеспечения, энергоресурсосбережения и возобновляемой энергетики в агропромышленном комплексе // Техника и оборудование для села. 2017. № 8. С. 10-13.
List of references
1 "RD-AIC 1.10.05.04-13 Methodical recommendations on the technological design of poultry enterprises." Moscow: Federal State Scientific Institution Rosinformagrotech, 2013. 211 p.
2 Prokopenko A.A., Novikova S.I., Solomin M.P. Air disinfection with antibacterial UV radiation // Poultry farming. 2016. № 6. Pp. 55-59.
3 Dovlatov I.M. Disinfection of air in poultry farms with ultraviolet radiation // Innovations in agriculture. 2017. № 1 (22). Pp. 13-134.
4 Dovlatov I.M. Installations for the disinfection of poultry houses with aerosol // Innovations in agriculture. 2017. № 2 (23). Pp. 61-66.
5 Vanner N.E., Prokopenko A.A. Technology of hatchery premises and equipment disinfection with directed aerosols of neutral anolyte ank for colibacillosis and aspergillosis of birds // Veterinary science. 2014. № 12. Pp. 34-36.
6 Morozov V.Yu., Dorozhkin V.I., Prokopenko A.A., Kole-snikov R.O., Chernikov A.N., Skorykh L.N. Aerosol disinfection of sheep premises with roxacin and its effect on blood biochemical parameters and lamb productivity // Russian Journal of Veterinary Sanitation, Hygiene and Ecology. 2017. № 1 (21). Pp. 38-46.
7 Prokopenko A.A., Novikova S.I., Morozov V.Yu., Yuferev L.Yu. Development of a new recirculator design for disinfecting air in poultry houses // Russian Journal of Veterinary Sanitation, Hygiene and Ecology. 2017. № 4 (24). Pp. 46-52
8 Yuferev L.Yu., Dovlatov I.M. Improving of energy-saving system efficiency of UV radiation // Vestnik VIESH. 2017. № 2 (27). Pp. 70-75.
9 Dovlatov I.M., Yuferev L.Yu., Lobachevsky Y.P, Kachan S.A., Rudzik E.S. Device for combined air disinfection in agricultural premises. Utility model patent RUS 179948 09.02.2018.
10 Tikhomirov D.A. Methods of heat and energy calculation of an energy-saving ventilation and heating installation for livestock farms // International Journal of Alternative Energy and Ecology. 2013. №2 (119). Pp. 125-131.
11 Fedosova A.N., Egorychev O.O. Approach to aerodynamic testing of spans // Scientific Review. 2015. № 22. Pp. 143-147.
12 Dovlatov I.M., Kachan S.A., Yufereva A.A. Innovations of disinfection of premises for the maintenance of poultry // Innovations in agriculture. 2017. № 4 (25). Pp. 71-75.
13 Yuferev L.Yu., Dovlatov I.M., Rudzik E.S. Automation of the process of disinfecting air and lighting in agricultural premises //Agricultural machinery and technology. 2017. № 5. Pp. 43-48.
14 Sokoluk V. Formulary to the microscopic office in Tvarin-nitskie primishchennyakh // Science Bulletin of the Lviv National National University of Veterinary Medicine and Biotechnology imeni S.Z. Zhitsky 2014. V. 16. №3-3. Pp. 394-398.
15 Mohammed H.A., Salleh H, Yusoff M.Z. Thermal product estimation method for aerodynamics experiments // Engineering-Physical Journal. 2011. V. 84. № 4. Pp. 785-794.
16 IzmailovA.Yu., ShogenovYu.H. Intensive machine technologies and new generation equipment for the production of major groups of agricultural products // Technics and equipment for the village. 2017. №7. Pp2-6.
17 Strebkov DS, Shogenov Yu.H. Development of energy supply systems, energy saving and renewable energy in the agro-industrial complex // Technique and equipment for the village. 2017. №8. Pp. 10-13.
