Минимальная требуемая интенсивность дождевания животноводческими стоками

Размещено на http://www.allbest.ru/

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Беларусь

Минимальная требуемая интенсивность дождевания животноводческими стоками

А.С. Анженков

кандидат технических наук

старший преподаватель

В республике построены и функционируют множество крупных животноводческих комплексов: 107 по выращиванию и откорму свиней и 94 - крупного рогатого скота [1]. Животноводческие комплексы являются крупными антропогенными объектами, оказывающими существенное влияние на состояние окружающей среды. Химическое и биологическое загрязнение в районе расположения таких комплексов во много раз превышает естественный фон.

В процессе производства животноводческой продукции происходит накопление побочных продуктов, подлежащих утилизации, в частности, навозных стоков. В целях экологической безопасности окружающей среды, интенсивность утилизации стоков должна соответствовать или превышать интенсивность их образования.

При несоблюдении этого требования произойдет переполнение емкостей и хранилищ предприятия и в дальнейшем, либо аварийный сброс стоков в водоприемники, либо самопроизвольное растекание по прилежащей территории. И в том и в другом случае окружающей среде будет нанесен экологический ущерб, сравнимый по своим масштабам с техногенной катастрофой, а на предприятие наложены штрафные санкции.

Кроме того, в процессе утилизации, при назначении поливов, необходимо учитывать качество создаваемого дождя с двух позиций: во-первых, это регулирование водного режима почвы в соответствии с требованиями периода вегетации растений путем проведения своевременных поливов необходимыми нормами, достаточными для поддержания оптимальной влажности корнеобитаемого слоя почвы; во-вторых, это равномерное увлажнение орошаемой площади такими нормами и интенсивностью дождя, при которых на поверхности почвы не наблюдаются лужи и сток, не повреждаются растения и почва, а потери на испарение минимальные [2].

Водопотребление сельскохозяйственных культур определяется видом орошаемой культуры и погодно-климатическими условиями, характеризуемыми величиной испаряемости, влагозапасами почвы, осадками.

Особенностью назначения поливов на системах утилизации является необходимость учитывать не только потребность растений в воде и питательных веществах, но и интенсивность производства сельхозпредприятием стоков, подлежащих утилизации.

За период вегетации необходимо обеспечить утилизацию накопленного объема навозных стоков, определяемого соображениями природоохранного характера, и сделать это независимо от климатических условий[3].

Утилизация стоков животноводческих комплексов характеризуется объемной интенсивностью по времени, величину которой предлагается определяемой зависимостью

I_у^в =W_г/t_пп,

где I_у^в - необходимая объемная интенсивность утилизации по времени, м³/сут;

W_г - годовой объем производства стоков сельхозпредприятием, м³;

t_пп - поливной период, сут.

Формула показывает, какая средняя за поливной период, объемная интенсивность утилизации необходима, чтобы полностью утилизировать стоки производимые предприятием за год.

Годовой объем производства стоков сельхозпредприятием определяется поголовьем и видом выращиваемого скота, способом содержания, способом удаления навоза.

Ориентировочные значения годового производства экскрементов могут быть получены по зависимости:

W_г = ?(W_вид•n_вид)•d_c ,

где W_вид - среднее значение суточного выхода экскрементов конкретного вида и возраста животных, кг/сут;

n_вид - количество конкретного вида и возраста животных, шт.;

d_c - количество дней стойлового содержания в году, дней.

Для получения стоков, пригодных для орошения, навоз смешивают с водой в объемной пропорции 1 к 5-10 (навоз/вода), обычно получая влажность не менее 98%.

Объемная интенсивность утилизации по времени, предполагает непрерывную утилизацию стоков на протяжении всего поливного периода, однако на практике, оросительные системы функционируют только в течение вегетационного периода с учетом дополнительных, специальных поливов (влагозарядковых, провокационных, противозаморозковых и т.п.) с исключением неполивных промежутков (перед укосами, сбором урожая, химической обработки и т.п.). Поэтому, формула объемной интенсивности примет вид

I_у^в =W_г/t_вп,

где t_вп - вегитационный период с учетом перерывов и специальных поливов, сут.

Следует заметить: во влажный год, при соответствующих емкостях накопительных водоемов и резервуаров, возможна не полная утилизация годового объема стоков. Существует вероятность того, что в последующий, более сухой год, будет возможна утилизация стоков с меньшим неблагоприятным воздействием на окружающую среду. Но, в случае подряд идущих двух и более влажных лет ситуация с потребностью утилизации будет усугубляться.

С целью предотвращения возможного

Зная годовой выход стоков предприятия и характеристики территории, используемой для орошения, можно получить минимально необходимую интенсивность искусственного дождя, позволяющую весь годовой объем стоков утилизировать дождеванием.

При определении необходимой минимальной средней интенсивности следует учитывать допустимую площадь, подлежащую орошению, и уменьшение времени полива по предлагаемой формуле:

i_мс =1,44•10^-4•W_г /(К_в•t_вп•A) ,

где i_мс - необходимая минимальная средняя интенсивность утилизации, мм/мин;

К_в - коэффициент уменьшения времени полива;

А - площадь сельхозугодий, обслуживаемых оросительной сетью, га.

Допустимая площадь ограничена возможностями оросительной сети, т.е. площадью, охватываемой сетью.

Уменьшение времени полива характеризуют сменный режим работы оросительного оборудования - К_см; технологические особенности дождевальной техники (например, затраты времени на перепозиционирование) - К_т; санитарные перерывы перед уборкой урожая - К_у ; перерывы на химигацию - К_х; простои в периоды естественных осадков - К_о.

К_в= К_см•К_т•К_у•К_х•К_о.

Для определения необходимой интенсивности дождя создаваемой непосредственно дождевальной техникой, необходимо соотнести площади сельхозугодий обслуживаемых оросительной сетью и одновременно орошаемую площадь - площадь дождевания.

Площадь дождевания определяется, как сумма площадей одновременно работающих дождевальных установок и ограничена количеством и типом последних, а так же пропускной способностью сети и производительностью насосных станций

А_д=УА_ду,

где А_д - площадь дождевания, га;

А_ду - площадь орошаемая дождевальной установкой, га;

Таким образом, совместно решив вышеприведенные формулы получим минимально необходимую среднюю интенсивность создаваемую дождевальной установкой в единицах размерности общепринятых в отрасли:

i_мс =1,44•10^-4•W_г/(К_в•t_вп•A_д).

При использовании дождевальной техники с меньшей средней интенсивностью искусственного дождя утилизация всего накопленного за год объема стоков невозможна. Потребная интенсивность искусственного дождя, создаваемая дождевальной установкой, прямо пропорциональна объемной интенсивности утилизации по времени.

С другой стороны, интенсивность утилизации ограничена допустимой интенсивностью искусственного дождя, зависящей от культуры, периода вегетации, типа почвы, рельефа и других факторов.

Пример расчета для комплекса по выращиванию свиней расчетной мощностью 54 тысячи голов: выход стоков составляет около W_г = 540 м³ в год, при использовании дождевальных машины для полива загрязнёнными жидкостями ДКН-80-600, коэффициент уменьшения времени полива составляет порядка К_в=0,7, вегетационный период с учетом перерывов и специальных поливов при выращивании многолетних трав на корм t_вп=55 сут., с закрытой оросительной сетью рассчитанной на одновременную работу 4х машин A_д = 1,6•4 = 6,4 га.

i_мс =1,44•10^-4•540/(07•55•6,4)=0,32 мм/мин 5,26•10^-6 м/с.

Литература

орошаемый почва полив влажность

1. Полнее использовать резервы ферм. Итоги работы в животноводстве за январь - июнь 2009 года / Минсельхозпрод и «БН» // Белорусская нива. - 2009. - 11 августа - С. 4-5.

2. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации: учеб. / Г.И. Афанасик, М.Г. Голченко, А.П. Лихацевич, Г.И. Михайлов; под ред. А.П. Лихацевича. - Минск: Тэхналогiя, 2000. - 436 с.

3. Желязко, В.И. Эколого-мелиоративные основы орошения земель стоками свиноводческих комплексов: монография / В.И. Желязко; БГСХА. - Горки, 2003. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru