Совершенствование способов смешения навозных стоков, минеральных удобрений и поливной воды перед орошением кормовых культур
На правах рукописи
ТАРАСЬЯНЦ Андрей Сергеевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ СМЕШЕНИЯ НАВОЗНЫХ СТОКОВ, МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И ПОЛИВНОЙ ВОДЫ ПЕРЕД ОРОШЕНИЕМ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР Специальность:
06.01.02. – «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Волгоград – 2007 Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО НГМА Новочеркасская государственная мелиоративная академия Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент КОНДРАТЬЕВ Анатолий Георгие вич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, за служенный деятель науки и техники РФ, академик РАСХН ГРИГОРОВ Михаил Стефанович кандидат технических наук СОЛОВЬЕВ Александр Виталье вич Ведущая организация – Федеральное государственное науч ное учреждение «Российский научно исследовательский институт проблем мелиорации»
Защита диссертации состоится 1 октября 2007 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 в ФГОУ ВПО «Волгоградская государ ственная сельскохозяйственная академия» по адресу 400002, г. Волгоград, пр.
Университетский, 26, а. 214.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волго градская государственная сельскохозяйственная академия».
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью пред приятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Автореферат разослан «» 2007 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор, Ряднов А.И.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Общая характеристика работы
Актуальность исследований. Построенные прикомплексные ороси тельные системы в настоящее время большей частью не эксплуатируются или разрушены, а проекты на новые системы хранятся в архивах без возмож ности строительства. Тысячи тонн ценного удобрения – навоза скопилось в местах содержания скота Положение усугубляется отсутствием достаточно изученных и надеж ных технологий утилизации животноводческих стоков и парка машин, пред ставленных в основном центробежными насосами и поливной техникой.
Как известно, при орошении кормовых культур на прикомплексных орошаемых участках в вегетационный период навоз смешивают с водой в не обходимых пропорциях, густую часть мобильным транспортом вывозят на поля, а жидкую (осветленные стоки) подают по трубам в специальные нако пители-смесители, где их смешивают с водой и насосными станциями транс портируют на поля.
При изготовлении смеси в смеситель подают поочередно природную воду и навозные стоки, что требует больших затрат средств и времени. Прак тическое применение других схем с напорным вводом стоков в ороситель ную сеть, с инъекторным или эжекторным вводом в напорный трубопровод также имеет много существенных недостатков и поэтому рассматривается в основном в литературе.
Таким образом, необходимость проведения научно-исследовательских работ, направленных на создание технологии смешения животноводческих стоков, воды и дефицита питательных веществ, является актуальной пробле мой, не разрешенной в достаточной степени до настоящего времени.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей диссертационной ра боты является повышение урожайности орошаемых кормовых культур на прикомплексных участках с помощью разработанной технологии смешения навоза воды и минеральных удобрений на насосных станциях мелиоративно го назначения.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следую щие задачи:
1. Изучить основные факторы, влияющие на возможность забора, сме шения и транспортировки навоза по трубам.
2. Изучить состояние предлагаемых, разрабатываемых и проектируе мых систем смешения животноводческих стоков и поливной воды, насосных установок для транспортировки навоза, норм и методов внесения и разбавле ния навоза, норм внесения минеральных удобрений, методов расчета гидро транспорта навозных стоков.
3. Разработать технологию системы смешения, обеспечивающую вы полнение всех операций по смешению животноводческих стоков, жидких комплексных удобрений и воды.
4. Разработать методы расчета систем смешения, по выносу питатель ных веществ и планируемому урожаю кормовых культур.
5. Изучить влияние орошения смесью воды, навоза и минеральных удобрений с помощью предложенной технологии на растения и почву.
Научная новизна. В работе научно обоснована:
– технология смешения навоза, воды и минеральных удобрений в необ ходимых пропорциях на насосных станциях мелиоративного назначения;
– методика расчета оборудования насосной станции и элементов струйного смесителя;
– математические зависимости для определения расхода навоза подса сываемого смесителем.
На защиту выносится:
– методика расчета системы смешения жидкой фракции навоза, воды и минеральных удобрений вводимых во всасывающий трубопровод центро бежных насосов с помощью струйных насосов;
– технологический процесс смешения навоза, воды и дефицита пита тельных веществ;
– экспериментальные зависимости для расчета струйной системы сме шения;
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Практическая значимость работы состоит в разработке усовершенст вованной технологии смешения навоза, воды и минеральных удобрений в не обходимых пропорциях.
Реализация научно-технических результатов диссертационной работы осуществлена путем разработки рекомендаций по применению усовершенст вованной технологии, а также рекомендаций по проектированию комплекса насосного оборудования. Совместно с научными организациями осуществ лена разработка системы смешения жидкой фракции навоза, воды и мине ральных удобрений на насосных станциях животноводческих комплексов.
Проектные разработки проведены институтами Севкавгипроводхоз и Южводпроект.
Расчетный экономический эффект от внедрения разработанной техно логии и комплекса насосного оборудования составляет 3430 тыс. руб. в ценах 2005 г. по животноводческому комплексу ООО «Калалинское» Ставрополь ского края.
Апробация работы. Диссертационная работа рассмотрена и рекомен дована к защите на научно-техническом совете института Южводпроект. От дельные разделы диссертации рассматривались на научно-техническом сове те объединения «Ставропольводмелиорация»;
на научно-технических конфе ренциях НГМА, ФГНУ «РосНИИПМ» с 1998 по 2005 гг. Рекомендации по проектированию систем смешения животноводческих стоков с поливной во дой и минеральными удобрениями переданы в проектный институт Южвод проект.
Публикации. Основное содержание работы
изложено в 8 печатных ра ботах, из них две работы опубликованы в изданиях рекомендованных ВАК РФ. Общий объем опубликованных работ составляет 2,3 п.л. из них 0,9 п.л.
принадлежит автору.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству.
Работа изложена на 132 страницах, включает 22 таблицы, 30 рисунков и 4 приложения. Список использованной литературы состоит из 128 наименований, из них 5 на иностранных языках.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформули рованы цель и задачи, научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе рассмотрены существующие оросительные системы на стоках животноводческих комплексов.
В настоящее время в практике проектирования орошаемых участков более всего распространена схема подготовки смеси в смесительной камере.
Данными вопросами подготовки смеси перед орошением занимались М.С. Григоров, Д.П. Гостищев, А.М. Буцыкин, Н.Г. Ковалев, О.Е. Ясониди, А.Я. Бугаев и др.
При рассмотрении данной схемы авторы указывают на ряд недостатков : способ очень дорогой, затруднен контроль соотношения между стоками и водой, системы смешения работают циклично, т.е. в смеситель приходится поочередно подавать стоки и воду, после чего включается насосная станция подачи смеси на орошаемый участок. При необходимости изменения концен трации или ввода в смесь минеральных удобрений (дефицита питательных веществ), задача приготовления еще более осложняется и практически невы полнима.
Практика проектирования показывает, что для данных работ необхо дима конструкция, позволяющая смешивать в необходимых пропорциях на воз, воду и минеральные удобрения, в процессе работы менять концентрацию смеси.
В качестве такого механизма смешения в данной работе предлагается струйный смеситель с вводом его напорного патрубка во всасывающие тру бопроводы центробежных насосов.
В качестве контролирующего механизма величины подачи напорных стоков принят манометр.
В настоящей схеме устранены все вышеперечисленные недостатки, схема проста в устройстве и надежна в эксплуатации.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Для расчета норм разбавления водой и внесения жидкого навоза по пи тательным веществам имеется возможность использовать расчетные данные В.А. Никитина и В.И. Дмитриевой (табл. 1).
Таблица 1 – Оросительная норма фракции навоза, рассчитанная по питательным веществам, м3/га Культуры N P2O5 K2O Многолетние травы 216 346 (зеленая масса) Кукуруза (зеленая масса) 295 600 Свекла кормовая 393 533 При содержании N = 0,12 %, P2O5 = 0,025 %, K2O = 0,08 % из трех норм (по N, P2O5, K2O) за расчетную авторы рекомендуют принимать наименьшую по абсолютной величине и вносить в период поливов чистой водой по техно логии вода-навоз-вода.
Во второй главе описана методика расчета оборудования насосной станции и элементов смесителя для подачи животноводческих стоков, мине ральных удобрений и воды на орошаемые участки.
Целью расчета является определение дефицита питательных веществ в навозе, подбор центробежных насосов в насосной станции подачи животно водческих стоков, определение геометрических размеров и параметров сме сителя по заданной величине расхода дождевальных машин и площади оро шения. Расчет проведен на примере орошаемого участка ООО «Калалинское» Ставропольского края (табл. 2).
В третьей главе описана технология смешения жидкой фракции жи вотноводческих стоков, минеральных удобрений и воды, технологический процесс транспортировки навоза неразделенного на фракции.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Таблица 2 – Расчет системы смешения навоза с водой (плотность навоза принята равной 1,00 т/м3) Наименование показателей, единицы Расчетные формулы и расчет показателей измерения 1 1. Вынос питательных веществ с 1 га при планируемом урожае 400 ц/га, кг/га:
у У Baу 400 – азота ( Bа – вынос с 1 т урожая, Ba 160,0 (1) кг/га;
У – урожайность, ц/га) 10 – фосфора у У Bф 400 3, Bф 140,0 (2) 10 – калия У Bку 400 1, Bк 60,0 (3) 10 2. Годовая норма внесения жидкого навоза, м3/га по азоту Ba П а K a П а – содержание азота в почве, кг/га M a 10 K1a K 2 a N (4) N1 – содеражание азота в навозе, % 160 20 0, 282, 10 0,65 0,85 0, по фосфору Bф Пф K ф Пф – содержание фосфора в почве, M ф 10 K1ф K 2 ф Сф (5) кг/га 140 30 0, Сф – содеражание фосфора в навозе, 307, 10 0,65 0,95 0, % по калию Bк П к K к Mк П к – содержание калия в почве, кг/га 10 K1к K 2 к Ск (6) Ск – содеражание калия в навозе, % 60 70 0, 476, 10 0,5 1,0 0, 9. Расход насосной станции Qн и 100 QHN 100 QHN QH 1666 QHN (7) смесителя Q2 (в единицах азота), л/с N0 0, QHN – расход центробежного насоса 100 Q2 N 100 Q2 N Q2 1162,8Q2 N (8) N2 0, 10. Коэффициент смешивания расхо- Q 1162,8Q2 N H 2 0,69 (9) дов H, Q2 и QH QH 1666QHN 3. Подсасываемый смесителями объ- W1 M a 282, емный сток навоза на 1 га за год со- (принимается по азоту) ставит м3/га год 4. Дефицит, кг/га:
– фосфора Dф 10 M ф M а Сф (2072 кг на общую площадь) (10) 10 307,7 282,4 0,03 7, Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Продолжение таблицы 1 Dф 10 M ф M к Сф (11) – калия Dк 10 M к M а Ск (26426 кг на общую площадь) (12) 10 476 282,4 0,05 96, 5. Количество азота, содержащиеся в M a N a 282, 4 0, годовой норме жидкого навоза при N1a 0, 2824 (13) 100 содержании 0,1 %, м /га 6. Поливная норма смеси навоза с во- N10 100 0,2824 Пс 470, дой, м3/га (14) N0 0, 7. Расчетная величина подмешивае- B0 Пс W1 470,6 282,4 188,26 (15) мой воды, м /га Размеры смесителя Q0 22,1 0 0,00095 (16) 31. Площадь выходного сечения на V0 23, садка смесителя, м2 (V0 – скорость в сопле) 32. Радиус цилиндрической части ка- m 0 6,9 0, Rц 0, меры смешения, м ( m – геометриче- (17) 3, ские характеристики смесителя) 33. Относительный внешний радиус r0 0,64 (18) насадка (значение опытное) 34. Внешний радиус насадка, м r0 r0 Rц 0,64 0,045 0,029 (19) (опытный) 35. Внутренний радиус насадка, м 1 r0 r0 Rц 0,642 0, (опытный) m 6,9 (20) 0, 42. Годовой объем стоков, м, при W M a F 282,4 273 77095 (21) принятой в расчете норме стоков M a 282,4 м3/га (F – площадь орошения 273 га) 43. Время стоянки дождевальной ма- W1 214, t 0, 414 (22) шины на позиции при выдаче объема, Q1 3,6 168 3, ч 47. Подача насоса, м3/ч Qдм – расход Q Q Qн н 0 3, дождевальной машины П н Пн (23) 280 88, 3,6 331, 48. Напор насоса, м H Н Н Г hWн. т. ц. н H св (24) 12,0 30,0 50,0 92, Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Как уже отмечалось выше, для решения проблемы смешения осветлен ных стоков животноводческих комплексов и воды в системах орошения не обходима технология, позволяющая смешивать стоки, воду и дефицит пита тельных веществ в необходимых пропорциях, проводить контроль расходов простыми методами, позволяющими обслуживающему персоналу, при необ ходимости, изменять режимы работы всей системы. Разработанная техноло гическая схема показана на рисунке 1. При рассмотрении данной технологи ческой схемы и проведенных исследованиях были решены некоторые задачи, входящие в проблемы систем смешения: ввод в смесь навоза, воды и дефи цита питательных веществ, регулирование расхода стоков, контроль расхода смеси.
Рисунок 1 – Технологическая схема системы смешения животноводче ских стоков и воды ООО «Калалинское» Ставропольского края: 1 – накопитель чистой воды;
2 – насосный агрегат;
3 – смеситель;
4 – трубопровод подачи рабочего расхода к смесителю;
5 – трубопровод подачи смеси навоза с водой на орошаемый участок;
6 – накопитель жидкого навоза;
7 – трубопровод подачи жидкого навоза;
8, 9, 10, 11, 20, 22, 23 – задвижки;
12 – трубопровод подачи жидкого навоза во всасывающий патрубок центро бежного насоса;
13, 14 – расходомеры;
15, 16 – манометры;
17 – мановакууметр;
18 – граница здания насосной станции;
19 – спускной кран;
21 – трубопровод промывки;
24 – трубопровод подачи стоков в накопитель;
26 – дренажный приямок;
27 – емкость для жидких комплексных удобрений, 28 – пьезометр.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
В данном разделе рассмотрен технологический процесс системы сме шения на насосной станции № 2 ООО «Калалинское» Ставропольского края.
Проект выполнен институтом Южводпроект и может быть типовым для сис тем подобного рода Перед пуском насосной станции на трубопроводе 7 подачи жидкого на воза открываются задвижки 8, 9, спускной кран 19. В случае, если отметка «К» превышает отметку «В», через спускной кран 19 начинается движение вначале воздуха, а затем стоков. Спускной кран закрывается и мановакуу метр 17 регистрирует появление статического давления в трубопроводе 7.
Величина этого давления соответствует разнице отметок «К» и «В». Включа ется насосный агрегат 2, открывается задвижка 10 и через смеситель 3 начи нается свободное истечение навоза. Манометр 15, мановакуумметр 17 и рас ходомер 13 фиксируют начало движения стоков, причем расход зависит от разницы отметок накопителей 6 и 1 и потерь напора в трубопроводе 7. В этом случае нужные пропорции воды и навоза не соблюдаются, а расход стоков контролируется расходомером 13 или мановакуумметром 17 (при необходи мости мановакууметр тарируется). В случае когда в системе нужна фиксиро ванная подача стоков, открывается задвижка 11 и устанавливается необходи мое давление в трубопроводе 4, контролируемое манометром 16. Включается в работу струйный смеситель. Изменение расхода навоза Q2 и Q1 фиксируют манометры 15, мановакууметр 17, расходомер 13. Рабочий расход Q0 кон тролируется расходомером 14, при увеличении напора в трубопроводе 12 за движкой 10 величина рабочего расхода Q0 практически не меняется, а вели чина подсасываемого расхода Q1 уменьшается.
Таким образом величину подачи стоков можно регулировать в каких-то пределах от максимального значения, зависящего от геометрии данной сис темы и установленного давления в трубопроводе 4, до нуля.
Кроме животноводческих стоков, по величине дефицита питательных веществ в смеситель подаются калийные и фосфорные удобрения из тариро ванной емкости 27. Расход контролировался пьезометром 28 и секундомером.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Кроме того в главе 3 рассмотрен технологический процесс транспорти ровки навоза неразделенного на фракции.
Для решения проблемы забора и транспортировки неразделенного на фракции навоза предлагается технологическая схема, состоящая из комплек са насосного оборудования (рис. 2) и позволяющая проводить забор навоза низкой влажности (84-85 %).
Рисунок 2 – Технологическая схема насосного оборудования для забора и транспортировки навоза низкой влажности: 1 – разбалтыватель;
2 – заборное рабочее колесо;
3 – шнек;
4 – размельчитель;
5 – сетка;
6 – приводной двигатель;
7 – лебедка;
8, 12 – задвижки;
9 – насос центробеж ный;
10 – струйный смеситель;
11 – насос смесителя;
12 – понтон.
Вышеприведенные разработанные варианты системы смешения жид кой фракции навоза с водой и комплекса насосного оборудования для забора и транспортировки неразделенного на фракции навоза позволили снять часть проблем по утилизации стоков животноводческих комплексов.
В четвертой главе представлены методика проведения и результаты экспериментальных исследований.
При испытаниях смесителя определялась величина подсасываемого расхода Q1 при этом измерялись:
– Q0 – расход рабочего потока в сечении «е-е» (см. рис. 1);
– Q2 – расход смешанного потока в сечении «d-d»;
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
– h1 – превышение оси манометров над уровнем воды в накопителе;
– h2 – превышения оси манометров над сечением «е-е» «d-d» и «f-f».
По измеренным величинам определялись:
– коэффициент эжекции смесителя 0 ;
– подсасываемый смеситетелем расход жидкой фракции навоза Q1 в сечении «f-f».
Устанавливались согласно матрицы планирования эксперимента:
– приведенный напор в напорном трубопроводе смесителя H 2 в сече нии «d-d» Vd Pd H2 h g 0 2 g – приведенный напор рабочего потока в сечении «е-е» Ve Pe H1 h g 0 2 g – приведенный напор подсасываемого потока смесителем в сечении «f f» Vt Pt H2 h g 0 2 g Напоры в сечениях «е-е», «d-d», «f-f» измерялись манометрами 15, 16, 17. Уровень воды в накопителе – пьезометром.
Расходы измерялись в сечениях «е-е» и «d-d» дифференциальными ма нометрами в сечении «f-f» расходомером 13. Линейные величины и относи тельные отметки измерялись пьезометром и с помощью нивелира.
Исследования проводились на работающей насосной станции (рис. 3).
Насосная станция 3-х агрегатная (рис. 3) с центробежными насосами СД 450-95 во всасывающие трубопроводы которых врезана напорная линия смесителя с манометром M 2 для измерения давления и дифманометром для измерения расхода Q2.Всасывающий трубопровод смесителя оборудован ма новакууметром (МВ) для измерения давления (вакуума). Рабочий трубопро Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
вод смесителя оборудован манометром M 1 для измерения давления и диф манометром с помощью которого измерялся расход Q0.
Рисунок 3 – Насосная станция. Общий вид: 1 – центробежные насосы;
2 – струйный смеситель;
3 – напорный трубопровод струйного насоса;
4 – всасывающий трубопровод;
5 – всасывающий трубопровод;
6 – тробопровод подачи дефицита питательных веществ Кроме того в работе экспериментально установлена зависимость напо ров H1, H 2 и H 3 на величину подсасываемого расхода навоза Q1 для иссле дованной насосной станции ( H1 – напор перед смесителем со стороны насоса нагнетателя, H 2 – напор после смесителя, H 3 – напор перед смесителем со стороны подачи навоза). Исследования проводились с использованием тео рии планирования эксперимента.
Факторы и интервалы варьирования представлены в таблице 3, матрица планирования и результаты эксперимента в таблице 4.
По результатам экспериментов обработанных по стандартной методике получены математические модели (25, 26):
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Таблица 3 – Факторы и интервалы варьирования Уровни факто- Кодированные Факторы и их натуральные значения ров значения фак- H3 X H1 X 1 H 2 X торов H1, м H2, м H3, м Верхний +1 90 25 Средний 0 80 20 Нижний -1 70 15 Интервал 1 10 5 Таблица 4 – Матрица планирования и результаты экспериментов Факторы Парное взаимодей- Критерии оптимизации ствие Подсасы- Рабочий Суммар ваемый расход ный рас смесите- перед ход в на лем рас- смесите- порном ход, л/с, трубопро лем Q0,i, воде сме Q1 л/с сителя Q2,i, л/с № Напор На- На- X1 X 2 X1 X 3 X 2 X 3 Q1,1 Q0,1 Q2, экс- перед пор пор пери сме- после после мен- сите- сме- сме та лем, сите- сите м, ля ля H1, H2, H3, X 1 м м X 2 X 1 + + + + + + 24,9 60,3 85, 2 + + - + - - 18,6 61,0 79, 3 + - + - + - 18,3 61,7 79, 4 + - - - - + 18,6 61,1 79, 5 - + + - - + 8,3 40,7 48, 6 - + - - + - 9,3 41,6 50, 7 - - + + - - 12,4 40,4 52, 8 - - - + + + 12,6 40,4 53, Для расхода подсасываемого навоза Q1 15,34 4,71X 1 0,11X 2 0,61X 3 1,76 X 1 X 2 0,89 X 1 X (25) 0,73 X 2 X 3 0,89 X 1 X 2 X Для рабочего расхода перед смесителем, л/с Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Q0 50,91 10,14 X 1 0,01 X 2 0,11X 3 0,31X 1 X 2 0,06 X 1 X (26) 0,21X 2 X 3 0,01X 1 X 2 X На основании проведенного анализа математических моделей реко мендуются следующие значения оптимальных параметров процесса смеши вания навоза с водой X 1 1 ;
X 2 1 ;
X 3 0, что соответствует факторным напорам H1 90 м, напор H 2 25 м, напор H 3 10 м. Данные параметры процесса обеспечивают максимальный расход Q1 24,82 л/с.
В четвертой главе кроме исследований смесителя определялось влия ние орошения жидким разбавленным навозом с добавлением минеральных удобрений на урожай кормовых культур.
Исследования влияния орошения разбавленным навозом с добавлением дефицита ЖКУ на урожай кукурузы, овса, подсолнечника и многолетних трав на зеленый корм и силос проводились в течение трех лет (с 1998 по гг.). Поставленные опыты были производственными, без повторений. Вари анты на опытном участке размещены случайным методом, площадь каждого участка 10 га. Учет урожая проводился сплошной уборкой с помощью сило соуборочных комбайнов и фиксировался на платформенных автомобильных весах (табл. 5).
Орошение смесью навоза воды и минеральных удобрений было удоб рительное, в дальнейшем влажность почвы поддерживалась на уровне 80% от наименьшей влагоемкости в соответствии с графиком полива, рассчитан ным биоклиматическим методом. Из таблицы 5 видно, что урожай кукурузы, выращенный на силос и зеленый корм при орошении водой в среднем за три года составил 32,1 т/га (прибавка 10,75 т/га), при орошении водой с удобри тельным поливом составил 42,85 т/га, прибавка составила 26,36 т/га, прибав ка подсолнечника на зеленый корм и силос составила при орошении водой 15,44 т/га или 39,8%, овса с многолетними травами 5,9 т/га или 25,69%, а многолетних трав на зеленый корм 5,55 т/га или 24,8%. Наибольший эффект по прибавке урожая достигнут при выращивании кукурузы и подсолнечника.
Прибавка при орошении смесью воды навоза и ЖКУ по каждой культуре со ставила соответственно 34,97;
31,82;
24,36 и 28,62 т/га.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Таблица 5 – Урожай с/х культур в ООО «Калалинское Ставропольского края, т/га Годы исследований Ср. Прибавки, т/га урожай- от орошения от орошения Культура Варианты от орошения ность, смесью воды смесью воды, 2000 2001 водой т/га и навоза навоза и ЖКУ Кукуруза Неорошаемый 15,02 18,02 16,43 16,44 - - на силос Орошение водой 34,00 30,02 32,30 32,10 10,75 - и зеленый Орошение смесью жид- 42,34 46,33 40,08 42,85 - 26,36 корм кого навоза и воды Орошение смесью наво- 40,40 52,14 53,85 51,46 19,36 - 34, за, воды и мин. удоб.
Подсол- Неорошаемый 12,34 14,00 10,01 12,78 - - нечник на Орошение водой 27,03 26,41 22,48 25,30 15,44 19,3 силос и Орошение смесью жид- 33,47 34,23 33,44 35,38 - - зеленый кого навоза и воды корм Орошение смесью навоза, 44,30 45,90 43,33 44,6 - 9,22 31, воды и мин. удоб.
Овес с Неорошаемый 7,35 3,12 5,44 6,97 - - многолет. Орошение водой 24,00 21,70 23,18 22,96 15,44 - травами Орошение смесью жид- 27,03 29,14 30,43 28,86 - 21,89 на зеле- кого навоза и воды ный корм Орошение смесью наво- 30,03 29,00 35,44 31,33 - - 24, за, воды и мин. удоб.
Много- Неорошаемый 5,06 7,00 7,08 6,38 - - летние Орошение водой 23,40 26,00 24,00 24,30 18,42 - травы на Орошение смесью жид- 31,58 30,96 28,53 30,35 - 23,97 зеленый кого навоза и воды корм Орошение смесью наво- 38,44 34,51 33,40 35,00 - - 28, за, воды и мин. удоб.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
Наблюдения за влиянием орошения на почву велись на специально за крытых динамических площадках (три на каждом участке), где отбирались об разцы почвы по горизонтам 0-20, 20-40 и т.д. до 160-180 см. По каждому гори зонту отбирались пробы на участках без орошения, орошавшихся водой и раз бавленным жидким навозом в конце трехлетнего периода наблюдения. Анализ полученных лабораторных исследований проб почвы показал, что орошение разбавленным жидким навозом обеспечивает повышение почвенного плодоро дия при стабильном мелиоративном состоянии участка.
В пятой главе проведен расчет экономической эффективности системы орошения смесью навоза, воды и минеральных удобрений.
Расчет выполнен на примере ООО «Калалинское» Красногвардейского района Ставропольского края в соответствии с инструкцией СН 509-78 (цены 2005 г.).
Схемы систем смешения представлены на рисунках 7 (новый вариант) и рисунке 8 (старый, заменяемый вариант) Рисунок 8 – Схема системы смеше Рисунок 7 – Схема системы смеше ния навоза и воды с помощью водо ния навоза и воды с помощью водоем 1 – ема-смесителя:
струйного смесителя: 1 – накопитель смеситель;
2 - насосная станция пода стоков;
2 – смеситель;
3 – насосная чи воды НС-2;
3 - насосная станция станция подачи воды в смеситель подачи смеси НС-1;
4 – водоем;
5 – (НС-2);
4 - насосная станция подачи накопитель стоков смеси на поля орошения (НС-1);
5 – водоем Годовой экономический эффект складывался из годового эффекта от соз дания и эксплуатации сооружения по подготовке навозных стоков Эс и годово го эффекта в сфере эксплуатации и функционирования объекта за период дос рочного ввода Эф.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
По результатам расчетов экономическая эффективность использования струйных насосов для смешения жидкого навоза, воды и минеральных удобре ний составляет для одного хозяйства площадью 273 га 3430 тыс. рублей.
Основные выводы 1. В результате проведенных опытов по влиянию орошения жидким раз бавленным навозом на растения и почву установлено, что удобрительные поли вы жидким навозом с добавлением дефицита питательных веществ положи тельно влияют на рост растений и создают прибавку урожая кукурузы на силос на 34,97 т/га, подсолнечника на зеленый корм и силос на 31,82 т/га, овса с мно голетними травами на 24,36 т/га и многолетние травы 28,62 т/га, по сравнению с урожаем, полученным при орошении водой. На участке, орошаемом смесью воды и навоза, содержащей органическое вещество, величина гумуса в верхнем пахотном горизонте увеличилась на 18,5 %. Произошло и некоторое обогаще ние нижних горизонтов, повысив потенциальное плодородие почвы. При оро шении водой содержание общего азота в пахотном и подпахотном горизонтах уменьшилась соответственно в 2,6 и 2 раза.
2. Настоящей работой обоснован и разработан технологический процесс системы смешения осветленных стоков с водой и дефицита калийных и фос форных удобрений, где в качестве смесителя используется струйный насос, по дающий смесь во всасывающие трубопроводы центробежных насосных агрега тов.
Предложенный технологический процесс работы орошаемого участка на примере ООО «Калалинское» Ставропольского края позволяет проектным ор ганизациям иметь типовую схему работы всей системы в целом.
3. Разработанная методика расчета дает возможность по запланированно му урожаю кормовых культур на прикомплексных участках по заданной вели чине расхода дождевальных машин, концентрации смеси навоза, воды, дефици Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
та питательных веществ и площади орошения, провести расчет геометрических и гидравлических параметров смесителя и насосной станции.
4. Предлагаются новые принципы контроля подсасываемых смесителем стоков, позволяющие по заранее разработанной зависимости или таблице иметь возможность определять расход во всасывающем трубопроводе.
5. По результатам экспериментальных исследований выведены математи ческие зависимости величины подсасываемых стоков от факторов влияющих на эту величину – напора перед смесителем H1, напора в напорном требопроводе смесителя H2 и напора во всасывающем трубопроводе смесителя H3.
6. Экономическая эффективность результатов диссертационной работы достигается за счет получения дополнительного урожая кормовых культур, со кращения объема капитальных вложений при строительстве систем орошения и составляет на комплексе с содержанием 5-8 тыс. голов КРС от 2,5 до 4,0 млн.
руб. в год.
Предложения производству 1. При разработке технологических решений по утилизации животновод ческих стоков рекомендуется использовать струйные смесители с вводом их напорных трубопроводах во всасывающие трубопроводы центробежных насо сов.
2. По разработанной методике расчета необходимо перед смешением сто ков и воды провести расчет дефицита питательных веществ (калийных и фос форных) и с помощью дополнительных устройств ввести дефицит в смесь.
3. Исследованная и внедренная система смешения может быть использо вана как на стационарных так и на передвижных насосных станциях для участ ков орошения, независимо от их площади.
Основные положения диссертации изложены в следующих работах:
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Уржумов, Д.В. Расчет бескавитационного режима работы струйных на Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
сосов. / Уржумов Д.В., Уржумова Ю.С., Тарасьянц А.С. // Известия вузов. Се верный Кавказ. Технические науки //. 2006 г. – приложение № 11. – с. 90-93.
2. Тарасьянц, А.С. Технология смешения жидкой фракции животноводче ских стоков и воды и струйными смесителями. / Тарасьянц А.С., Уржумов Д.В., Уржумова Ю.С. // Известия вузов. Северный Кавказ. Технические науки//. г. – приложение № 10. – с. 103-105.
Публикации в других изданиях 1. Бабенко, Ю.В. Экспериментальные исследования шнекового рабочего органа для очистки каналов от растительных остатков. / Бабенко Ю.В., Моро зов В.С., Тарасьянц А.С. // «Машины и оборудование природообустройства и защиты окружающей среды». Сборник статей студентов и молодых ученых. г.
Новочеркасск: т. 2, 2004, с. 7-16.
2. Морозов, В.С. Экспериментальные исследования процесса разложения растительных остатков в водной среде. / Морозов В.С., Тарасьянц А.С. // «Ма шины и оборудование природообустройства и защиты окружающей среды».
Сборник статей студентов и молодых ученых. г. Новочеркасск: т. 2, 2005. – с.
44-48.
3. Павлюкова, Е.Д. Гидравлический расчет трубопроводов системы ло кального орошения теплиц Новочеркасской ГРЭС. / Павлюкова Е.Д., Уржу мов Д.В., Тарасьянц А.С. // Материалы междунар. науч.-практ. конф., 2-3 февр.
2006 г. г. Новочеркасск: в 2 т. Т. 1 / Мин. с.-х. РФ;
Отд-ние мелиорации, водно го и лесного хозяйства Россельхозакадемии;
Новочерк. гос. мелиор. акад.;
Ме ждунар. акад. Экологии и природопользования;
ред. кол. В.Н. Шкура [и др.]. – Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006. – 272- с.
4. Уржумов, Д.В. Подбор центробежных насосов под трубопроводную сеть. «Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земле делии». / Уржумов Д.В., Тарасьянц А.С. // Материалы междунар. науч.-практ.
конф., 2-3 февр. 2006 г. г. Новочеркасск: в 2 т. Т. 1 / Мин. с.-х. РФ;
Отд-ние ме лиорации, водного и лесного хозяйства Россельхозакадемии;
Новочерк. гос. ме лиор. акад.;
Междунар. акад. Экологии и природопользования;
ред. кол.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.
В.Н. Шкура [и др.]. – Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006. – 272- с.
5. Уржумов, Д.В. Расчет эжекторного всасывающего наконечника для землеосных снарядов. / Уржумов Д.В., Уржумова Ю.С., Тарасьянц А.С. // «Эко логические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии». Ма териалы междунар. науч.-практ. конф., 2-3 февр. 2006 г. г. Новочеркасск: в 2 т.
Т. 1 / Мин. с.-х. РФ;
Отд-ние мелиорации, водного и лесного хозяйства Рос сельхозакадемии;
Новочерк. гос. мелиор. акад.;
Междунар. акад. Экологии и природопользования;
ред. кол. В.Н. Шкура [и др.]. – Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006. – 272- с.
6. Тарасьянц, А.С. Испытания эжекторно-землесосного снаряда. «Эколо гические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии». / Та расьянц А.С., Уржумов Д.В., Уржумова Ю.С. // Материалы междунар. науч. практ. конф., 2-3 февр. 2006 г. г. Новочеркасск: в 2 т. Т. 1 / Мин. с.-х. РФ;
Отд ние мелиорации, водного и лесного хозяйства Россельхозакадемии;
Новочерк.
гос. мелиор. акад.;
Междунар. акад. Экологии и природопользования;
ред. кол.
В.Н. Шкура [и др.]. – Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006. – 272- с.
Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.