Технологии и технические средства подготовки и использования побочных продуктов животноводства
Аннотация. В статье рассматриваются технологии и технические средства подготовки и использования побочных продуктов животноводства, применяемых в РФ. Дана сравнительная экономическая оценка применения шланговых систем с буксируемым шлангом. Освещены вопросы необходимости перемешивания всех видов жидкого навоза (неразделенного и сепарированного), приведен перечень типов перемешивающих устройств для открытых навозохранилищ. Рассмотрены варианты шланговых систем разной производительности и длины, ассортимент моделей инжекторов для внутрипочвенного внесения. Подведен итог об успешности решения технических вопросов использования побочных продуктов животноводства вне зависимости от ограничений поставок импортного оборудования и комплектующих. Ключевые слова: шланговые системы, перемешивание, насосная станция, инжектор, насос.
Шланговые системы для транспортирования и внесения жидкого навоза (в современной терминологии, побочных продуктов животноводства, получаемых в жидком виде) в настоящее время бесспорно занимают лидирующее положение. Это обусловлено мобильностью, дающей возможность охватить большие площади, достаточно высокой производительностью, надежностью в работе не только с сепарированным навозом, но и с навозом, неразделённым на фракции.
Первая шланговая система в нашей стране почти два десятилетия назад появилась в Московской области на свинокомплексе Останкинского мясокомбината в Тропарево, построенном по канадской технологии с подпольным хранением навоза. Там шланговая система для внесения навоза была сразу заложена в проект.
Во времена СССР возникали идеи использования устройств со шлангами. Так, в 1949 г. было получено авторское свидетельство на изобретение. «Устройство для подпочвенного орошения», основанное на подводе воды к устройству по гибкому шлангу, полученное советским ученым - Г. И. Фищенко (г. Харьков).
В 80-х годах во ВНПО «Прогресс» Щеголевым И. П. была разработана установка внутрипочвенного внесения жидкого навоза с рабочими органами диск, кротователь с питателем и каток [1]. Сейчас мы видим подобные рабочие органы в инжекторах Дитрих.
Наибольшее распространение получила технология шланговых систем с буксируемым шлангом. Шланговые системы с самоходными машинами с катушками для шлангов имеют преимущества по применению для расширенного списка вегетирующих культур, но не получили распространении из-за высокой стоимости. И в нынешнее время еще добавляется то, что в РФ самоходные машины с катушками для внесения навоза не производятся.
Размеры животноводческих предприятий в нашей стране не дают никаких шансов для широкого использования мобильных агрегатов с цистернами, которые экономически в разы проигрывают шланговым системам. Так, расчеты показывают, что эксплуатационные затраты на внесение побочных продуктов животноводства в радиусе 4 км ориентировочно в 3 раза меньше при использовании шланговых систем [2]. Внесении кубометра жидкой фракции навоза после сепарации шланговыми системами (из-за меньшей вязкости) обходится несколько дешевле, чем неразделенного навоза, но не суrnественно. Внесение же твердой фракции мобильным транспортом добавляет дополнительные расходы. Расчеты показывают, что внесение всего объема неразделенного навоза шланговыми системами примерно на 20-30 % выгодней, чем раздельно жидкой фракции шланговой системой и твердой мобильным транспортом (в расчётах учтено, что внесение жидкой фракции шланговыми системами дешевле, чем неразделенного). И тут еще надо иметь ввиду, что сама сепарация и обработка твердой фракцией несут значительные затраты.
Применение дождевальной техники для внесения навоза в современных условиях также не может получить широкого распространения. Это обусловлено потребностями в больших площадях для внесения побочных продуктов животноводства.
Круговые дождевальные машины (пивоты) не отличаются мобильностью - их перемещение с позиции на позицию проблематично.
Барабанные дождевальные машины, как правило, имеют дальнеструйный дождевальный аппарат и требуют высокого давления, а производительность у них небольшая. Барабанные дождевальные машины для внесения жидкой фракции навоза имеют ограниченное применение на некрупных животноводческих предприятиях.
Использование дождевальных машин целесообразно при использовании дополнительной природной воды для орошения, для чего требуются большие диаметры напорных линий, что можно обеспечить применением стационарных трубопроводов, а не шлангов.
Использование дождевальных машин возможно только для полива жидкой фракцией после разделения бесподстилочного навоза. И перемешивание содержимого лагуны (о его необходимости будет говориться далее) при подаче в дождевальные машины из-за попадания сгустков осадка может вызвать забивание дождевальных насадок.
Работа шланговых систем неразрывно связана с перемешиванием (гомогенизацией) жидкого навоза в процессе всего периода работ по его откачиванию из навозохранилищ. После окончания перемешивания осаждение взвешенных веществ начинается мгновенно, поэтому периодическое перемешивание и только перед внесением бесполезно.
Перемешивание необходимо, как при работе с неразделенным жидким навозом, так и жидкой фракцией после сепарации. В редакции РД-АПК 1.10.15.02-17* [3], наконец, было убрано положение родом из СССР, что для хранения жидкой фракции перемешивание не предусматривается.
В советское время жидкая фракция не перемешивалась – при гидросмыве были миллионные объемы прудов-накопителей и речи об перемешивании навозных стоков в них быть не могло, да и техники для перемешивания не было. Для заиления таких объемов понадобились десятилетия – ведь концентрация взвешенных веществ в жидкой фракции при гидросмыве была в разы меньше, чем теперь при сепарации навоза после самосплава. Без перемешивания при хранении жидкой фракции остаточные взвешенные вещества выпадают в осадок и сокращается рабочий объем лагун, причем осадок сепарированного навоза более плотный и тяжелее поддается перемешиванию.
Положение о недопустимости хранения неразделенного навоза свиней теперь объясняют тем, что такой вид навоза нужно перемешивать и возрастают выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Как было сказано выше, перемешивать нужно все виды навоза и разница степени загрязнении атмосферы при этом под вопросом. При хранении неразделенного навоза, как отмечал Лукьяненков И.И. [4], сверху образуется довольно плотная корка, препятствующая свободному улетучиванию газов.
Современная техника для гомогенизации в лагунах и внесения на поля побочных продуктов животноводства дает возможность предприятиям исключить технологию сепарации. Многие свиноводческие предприятия, где сепарация была устроена из-за требований при их проектировании, отказываются от этого дополнительного затратного этапа.
Сепарацию принято применять на предприятиях, где плохо обстоит дело с площадями для внесения побочных продуктов животноводства. При этом выигрыш в площадях для внесения жидкой фракции будет всего 20-30%, ведь после сепарации в жидкую фракцию навоза переходит от общего количества до 70-80 % азота общего, до 90% калия, а фосфор по фракциям навоза распределяется примерно пополам. Для твердой фракции также требуются площади.
Мы сталкиваемся с мнениями на местах, что жидкая фракция навоза после сепарации - «серая вода», но серая вода - это мало загрязненные сточные воды и без туалетных отходов. Как уже было сказано выше, большая часть питательных веществ переходит в жидкую фракцию, и она в дальнейшем использовании принципиально не отличается от несепарированного навоза.
В конечном итоге, решение о применении технологии сепарации должны принимать только там, где требуется получение твердой фракции навоза. На предприятиях по производству молока иногда стоит цель получения подстилки для животных из твердой фракции навоза. Но влажность твердой фракции навоза при сепарации без добавления химических веществ физически нельзя получить ниже примерно 65%. Подсушка на БРУ не дает внушительных результатов. И масса такой влажности не может впитать значительное количество жидкости. По нашим исследованиям, водопоглощаемость от массы подстилки из твердой фракции влажностью 65% составила 173%. Это значит, что килограмм подстилки может впитать всего 1, 7 литра жидкости, да и то это без надавливания (а коровы ведь лежат на ней). Влажность торфа, применяемого для подстилки, составляет 45%, и у этого материала получается совсем другая водопоглощаемость, хотя влагоемкость на единицу сухого вещества твердой фракции и торфа примерно равны.
В условиях нашего климата, перед тем как принять решение об использовании подстилки из твердой фракции, рекомендуется посетить предприятия в своей зоне, где этот метод используется, причем лучше это сделать зимой.
Насущным остается вопрос достаточности площадей для внесения побочных продуктов животноводства рекомендуемыми нормами. Только соответствие размера площадей для внесения побочных продуктов животноводства поголовью животных на предприятии может обеспечить его экологическую безопасность.
На свинокомплексах встречаются ситуации, когда из-за количества имеющихся площадей нормы внесения на порядок превышают допустимые. Их поля внесения можно классифицировать только как поля фильтрации, что по отношению к навозу недопустимо – это приводит к загрязнению подземных вод. При выращивании КРС с площадями, как правило, все нормально – ведь изначально при определении места комплекса думают о производстве зеленых кормов.
Кроме наличия достаточного количества площадей земель сельскохозяйственного назначения, пригодных для утилизации ППЖ, необходимы технические средства, обеспечивающие их перемешивание, транспортировку и внесение на поля заданными нормами и в оптимальные сроки.
В настоящее время есть технические средства перемешивания навоза в открытых навозохранилищах (лагунах) разных объемов, в том числе и российского производства. Стационарное перемешивающее оборудование эффективно в маленьких объемах, таких как приемная камера канализационной насосной станции, где для перемешивания навоза в лагунах применяются передвижные устройства, работающие от вала отбора мощности трактора (миксеры, лагунные помпы) или плавающее оборудование (электрические миксеры-аэраторы, мешалки-амфибии с дизельным двигателем). [5]
Комплектации шланговых систем с разными диаметрами шлангов и соответствующей насосной станцией позволяют подобрать оптимальный вариант для обеспечения внесения годового объема образующихся жидких видов побочных продуктов животноводства. При относительно небольших объемах и достаточности времени для внесения применяются шланговые системы с диаметрами магистральных шлангов 154 мм и буксируемых 127 мм. При годовых объемах от 150-200 тыс. м3встает вопрос о повышении производительности, а этого можно добиться только увеличением диаметров шлангов до 203 и 154 мм и применения соответствующего насоса, обеспечивающего забор жидкости при глубине лагун до 5-6 м без угрозы кавитации.
Одна насосная станция обеспечивает работу шланговой системы длиной в среднем 4 км. При подаче жидкого навоза на большие расстояния стоимость внесения значительно возрастает как по капитальным, так и эксплуатационным затратам - требуются дополнительные насосные станции: две при длине около 8 км, три при длине 12 км.
Все больше предприятий переходит на использование инжекторов для внутрипочвенного внесения побочных продуктов животноводства, которые имеют экологические и агротехнические преимущества по сравнению с использованием аппликаторов для поверхностного внесения. Варианты применяющихся систем обработки почвы потребовали разработки и производства разных типов устройств для внутрипочвенного внесения – глубокорыхлителя, культиваторов с различными рабочими органами, бороны дисковой, применение шланговых систем с диаметрами шлангов 8 и 6 дюймов, имеющих двукратное увеличение производительности по сравнению с системами 6 и 5 дюймов, для возможности снижения норм внесения - широких устройств. МЗ «ПОТОК» выпускает культиваторы различной ширины с захватом до 9 метров.
В настоящее время мы добились независимости от импортных поставок техники для использования жидкого навоза при производстве растениеводческой продукции. Несколько предприятий в нашей стране собирают специализированные насосные станции, производят транспортировщики для шлангов, оборудование для перемешивания и внесения навоза. До последнего времени на рынке не было альтернативы американским агрегатам для сборки насосных станций для шланговых систем, но в 2021 году МЗ ПОТОК приступил к серийному производству насосов ZvezdaRUS – аналог CornellPump для навоза. Их эксплуатация показала полное соответствие техническим характеристикам.
Таким образом, технические вопросы перемешивания, транспортировки и внесения на поля побочных продуктов животноводства на основе жидких видов навоза в настоящее время успешно решаются.
Список литературы:
1. Установка внутрипочвенного внесения навоза: проспект. М., 1985. 4 с.
2. Леонов М., Щеголева И., Хавруник Н. Экономическая эффективность использования шланговых систем для транспортирования и внесения жидких органических удобрений// «Сельская Сибирь». 2020. № 3(17). с. 22-25
3. РД-АПК 1.10.15.02-17* Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета. М.: Минсельхоз России, 2020, 180 с. (изменение №1).
4. Лукьяненков И.И. Приготовление и использование органических удобрений.- М.: Россельхозиздат, 1982.207 с., ил.
5. Технологические процессы и оборудование, применяемые при интенсивном разведении свиней: науч. аналит. обзор / Федоренко В.Ф. [и др.]. М., ФГБНУ «Росинформагротех», 2016. 172с.
TECНNOLOGIES AND TECНNICAL TOOLS FOR ТНЕ PREPARATION AND USE OF ANIМAL BY-PRODUCTS
М V. Leonov, 1. V. Shchegoleva МZPOTOКLLC, Moscow
E-mail: info@mzpotok
Abstract. The article discusses the technologies and technical means for the preparation and use of livestock by-products used in the Russian Federation. А comparative economic evaluation of the use of hose systems with а towed hose is given. The issues of the need to mix all types of liquid manure (unseparated and separated) are highlighted, а list of types of mixing devices for ореn manure storage facilities is given. Variants of hose systems of different capacities and lengths, as well as а range of models of injectors for subsoil application are considered. Summed up оп the success of solving the technical issues of using by-products of animal husbandry, regardless of the restrictions оп the supply of imported equipment and components.
Keywords: hose systems, mixing, pumping station, injector, pump.