CC BY
68
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
____________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85._____
УДК [631.223.2:628.8]+631.67
Т.Ю. МИРОНОВА; В.Н. МИРОНОВ, канд. техн. наук; В.В. ГОРДЕЕВ, канд. техн. наук; Т.И. ГОРДЕЕВА, канд. техн. наук
УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ НАВОЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД И ВОЗДУШНЫХ ВЫБРОСОВ МОЛОЧНЫХ ФЕРМ ДЛЯ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ТЕПЛИЦЕ
Изложена экологически безопасная технология очистки навозосодержащих сточных вод и воздушных выбросов животноводческих комплексов, которая позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды, сократить потребность в минеральных удобрениях, положительно влияет на рост и развитие растений.
Ключевые слова: Навозосодержащие стоки, внутрипочвенный полив, подкормка растений, очистка воздуха, экология
T.Yu. MIRONOVA; V.N. MIRONOV, Cand Sc (Eng); V.V. GORDEEV,
Cand Sc (Eng); T.I. GORDEEVA, Cand Sc (Eng),
DEVICE FOR PREPARATION OF MANURE-CARRYING WASTEWATER AND AIR EMISSIONS FROM DAIRY FARMS FOR SUBSEQUENT APPLICATIONIN GREENHOUSES
The environmentally friendly treatment technology of manure-carrying wastewater and air emissions from livestock houses is described. The technology allows to prevent environment pollution and to cut the need for mineral fertilizer; it also has a positive effect of growth and development of plants.
Key words: manure-carrying wastewater, subsoil irrigation, top dressing of plants, air cleaning, ecology
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 навозосодержащими стоками и с вентиляционными выбросами из животноводческих помещений. Корова
160
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.______________________________________
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, часть этих выделений содержат питательные вещества, необходимые растениям.
Проблему экологической безопасности животноводства можно решить путем сочетания животноводства с промышленным растениеводством таким образом, чтобы отходы этих неразрывно связанных отраслей утилизировались с наибольшим эффектом в замкнутом цикле предприятия. Наиболее близок к промышленному растениеводству защищенный грунт - теплицы. Площадь теплиц используется весьма интенсивно почти круглый год. Если связать животноводческие комплексы и теплицы, то можно снизить
нерациональные потери тепловой энергии и решить проблему очистки сточных вод доильных залов, воздуха коровника от вредных веществ за счет его подачи непосредственно в корневую зону растений [2, 3].
В связи с этим перед нами стоит задача создания устройства для очистки навозосодержащих сточных вод и воздушных выбросов с целью улучшения ветеринарно-санитарных условий и защиты окружающей среды.
Задача устройства - полное обеззараживание до нормативов, предъявляемых к удобрениям органическим на основе отходов
животноводства и корректировка химического состава обеззараженных навозосодержащих сточных вод по питательным веществам.
Технический результат достигается за счет того, что на последнем этапе биологической очистки в обрабатываемые сточные воды вводят сильный по своим дезинфицирующим свойствам и экологически безопасный электрохимически активированный раствор - анолит, который получается после прохождения солевого раствора через установку электроактивации. После чего анолит тщательно перемешивается со сточными водами и выдерживается до полного обеззараживания, а уже затем производят контроль содержания в стоках основных элементов питания (азота в форме NO3 и NH4, фосфора - Р2О5, калия - К2О, кальция - СаО, магния - MgO и железа - Бе2Оз и др.) и направляют на корректировку химического состава.
При недостатке одного из элементов минерального питания производят корректировку внесением дополнительно минеральных
161
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
___________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85.________
удобрений или же, при высокой концентрации одного из элементов в стоке, разбавляют водой до требуемого параметра.
Устройство позволяет обеспечить полное круглогодичное использование стоков доильных залов молочных ферм и воздушных выбросов животноводческих помещений в замкнутом цикле предприятия, и, как следствие, способствует снижению загрязнения окружающей среды вокруг животноводческих ферм.
На рисунке изображена функциональная схема устройства для очистки стоков доильных залов и воздушных выбросов
животноводческих комплексов.
Устройство для очистки навозосодержащих стоков доильных залов и воздушных выбросов животноводческих комплексов работает следующим образом: стоки из доильного зала фермы 1 по сливному коллектору 2 самотеком поступают в приемный резервуар 3, который служит для их накопления и временного хранения. В приемном резервуаре 3 расположен датчик уровня 4, который контролирует уровень поступающих в них сточных вод. Затем при помощи насосной станции с мешалкой 5, расположенные в приемном резервуаре 3 стоки, перекачиваются в отстойники 10, 11, 12, где происходит осаждение взвешенных веществ и удаление жировых включений. Когда уровень животноводческих стоков в первом отстойнике 10 достигнет верхнего предельного значения, от датчика уровня 13 на блок управления 70 поступает сигнал о закрытии задвижки 7 в первом отстойнике 10 и открытие в следующих 11, 12. Объем отстойников должен обеспечивать кратковременное хранение стоков в течение 6-ти суток, что соответствует инкубационному периоду инфекционных болезней. По истечении 6 суток, при благополучии комплекса по инфекционным заболеваниям, осветленную часть стоков из отстойников 10, 11, 12 насосом 22, связанным с блоком управления 70, который задает время его работы, перекачивают на биологическую обработку в аэротенк 23 для дезодорации и стабилизации. В отстойниках 10, 11, 12 и аэротенке 23 расположены датчики уровня ила 16, 17, 18 и 24, которые позволяют следить за уровнем отложения. Осадок, образовавшийся в отстойниках 10, 11, 12 и аэротенке 23, поступает на центрифугу 25 для обезвоживания и дальнейшего компостирования на площадке 67. Обезвоженная при этом жидкость с осветленными стоками подается насосом 26 по рециркуляционным трубопроводам обратно в отстойники 10, 11, 12.
162
Рис.1.Функциональная схема устройства для очистки стоков доильных залов и воздушных выбросов животноводческих комплексов
Из аэротенка 23 сточные воды насосом 28 по трубопроводу, в котором расположены селективные датчики 29 по наиболее характерным загрязняющим веществам, поступают в емкость обработки 31. Показания селективных датчиков 29 и количество поступивших сточных вод, которое контролируется расходомером 30, поступают в блок управления 70. На основании этих данных блок управления 70 задает количество дезинфицирующего электрохимически активированного раствора -анолита 34, который получается после прохождения солевого раствора через установку электроактивации 35. При помощи насоса 32 заданное количество анолита, регулируемое расходомером 33, поступает в емкость обработки 31, после чего перемешивается со стоками мешалкой 40 и выдерживается требуемое время. При электроактивации образуется католит 36, который может отдельно подаваться в теплицу для полива или смешиваться как с обеззараженными стоками, так и водой, а затем направляться в узел корректировки химического состава.
В обработанных и обеззараженных стоках датчиками 41 замеряется концентрация питательных веществ и сравнивается с нормативными, в
163
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
____________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85._______
случае расхождения показателей концентраций стоки направляются в узел корректировки химического состава.
Из-за химической несовместимости различных компонентов раствор минеральных удобрений готовится поэтапно, с поочередным растворением отдельных составляющих. В зависимости от сложности химического состава в стоки или поливную воду добавляют от 1 до 10 компонентов. Каждый компонент, в свою очередь, представляет собой концентрированный раствор минеральных солей, приготовленный по определенному рецепту (маточные растворы 49, 50, 51). Для получения оптимальной для растений кислотности добавляется кислота/щелочь 55.
Принцип работы узла корректировки химического состава заключается в следующем. Навозосодержащие стоки после обеззараживания при необходимости смешиваются с водой и питающими насосами 39 и/или 43 подаются в узел корректировки химического состава. Второе реле переключения потока жидкости 42 пропускает обеззараженные стоки, воду, католит или полученную из них смесь их к инжекторам 46, 47, 48, которые добавляют соответственно маточные растворы 49, 50, 51. Инжекторы 46, 47, 48 за счет управляемого перепада давлений обеспечивают всасывание маточных растворов из емкостей 49, 50, 51.
Далее полученные растворы поступают в смесительную емкость 52, где происходит их взаимное смешивание.
Из смесительной емкости 52 насос 56 на основании датчиков влажности почвы 69 подает с необходимым напором питательный раствор или поливную воду к секциям полива 68 в теплицу. При этом питательный раствор проходит через сетчатый фильтр 57, что необходимо для исключения засорения системы полива и нагревательное устройство 59 для поддержания оптимальной температуры для полива на основании датчика температуры 58. Для лучшего смешивания часть питательного раствора после насоса 56 отбирается в рецикл через смесительную емкость 52, насос 56 и инжектор 54. Здесь же происходит добавление при необходимости нужного количества кислоты/щелочи 55 в питательный раствор с помощью инжектора 54.
Если необходимо осуществить полив растений чистой водой, то открываются во втором реле переключения потока жидкости 42 второй вход и первый выход, а так же первые входы третьего и четвертого реле переключения потока жидкости 45 и 61. Включение секционных
164
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.______________________________________
задвижек и реле переключения потоков жидкости в системе полива синхронизировано с работой узла корректировки химического состава.
Вентиляционные выбросы с помощью вытяжного вентилятора 66 по воздуховодам расположенным в нижней части животноводческого помещения подают к секциям подкормки растений 68 по тем же трубопроводам, что и обеззараженные сточные воды. В периоды между культурооборотами и поливами, а также в ночное время выбросы подаются трубопроводом на площадки компостирования 67 для приготовления субстратов из органических материалов. В результате подкормки вентиляционными выбросами в теплице происходит осушение почвы, при достижении нижней границы заданной влажности система переключается на полив. Когда температура вентиляционных выбросов ниже требуемой для оптимального роста растений подключают нагревательное устройство 64 и регулируют температуру подаваемого воздуха в почву на уровне оптимальной для растений. Для очистки поступающих из животноводческого помещения в теплицу
вентиляционных выбросов от пыли установлен фильтр 63, находящийся в воздуховоде между животноводческим помещением и теплицей. Количество подаваемых вентиляционных выбросов из животноводческого помещения в теплицу регулируется с помощью расходомера 62.
Вся система включается и выключается по программе заложенной в блоке управления 70 на основании показаний расходомеров 30, 33, 60, 62 и датчиков 4, 13, 14, 15,16, 17, 18, 24, 29, 41, 53, 58, 69. В блоке управления 70 задаются: режимы подкормок растений, требуемая влажность субстрата, концентрация питательных веществ, температуры, рН, уровень показателей, предъявляемых к удобрениям органическим на основе отходов животноводства, время работы насоса 22 и мешалки 40.
Использование предлагаемого устройства для очистки
навозосодержащих сточных вод и воздушных выбросов
животноводческих комплексов позволяет произвести полное обеззараживание до нормативов, предъявляемых к удобрениям органическим на основе отходов животноводства с корректировкой химического состава очищенных навозосодержащих сточных вод по питательным веществам и утилизировать воздушные выбросы в теплице, что способствует повышению урожайности выращиваемых в теплице растений и, что самое главное, обеспечивает работу фермы с минимальной антропогенной нагрузкой на окружающую среду.
165
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
___________ГНУ СЗНИИМЭСХРосселъхозакадемии. 2014. Вып. 85._______
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. РД-АПК 1.10.01.02-10 Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота. М., 2010. 109 с.
2. Хазанов Е.Е., Гордеев В.В., Хазанов В.Е. Технология и механизация производства молока: Учебное пособие. СПб.: Издательство «Лань», 2010. 336 с.
3. Миронов В.Н., Гордеев В.В., Миронова Т.Ю. Устройство для очистки воздуха животноводческого помещения // Техника в сельском хозяйстве. 2011. №4. С. 10-12.
УДК 631.862
Э.В. ВАСИЛЬЕВ; Е.В. ШАЛАВИНА
ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА И ФОСФОРА В ЖИДКОЙ ФРАКЦИИ СВИНОГО НАВОЗА ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ
Описаны этапы технологии биологической очистки жидкого свиного навоза, показано распределение общего азота и общего фосфора на каждом из этапов, определены этапы технологии, на которых происходит максимальное уменьшение количества биогенов.
Ключевые слова: свиной навоз; биологическая очистка; содержание азота и фосфора; отстойник; аэротенк.
E.V. VASILEV, E.V. SHALAVINA
CHANGE IN NITROGEN AND PHOSPHORUS CONTENT DURING BIOLOGICAL TREATMENT OF LIQUID FRACTION OF PIG MANURE
The stages of biological treatment technology of liquid pig manure are described; distribution of total nitrogen and total phosphorus on each stage is shown; the stages with maximum reduction of nutrients are identified.
Keywords: pig manure, biological treatment, nitrogen and phosphorus content; sedimentation tank; aeration tank.
166
