Экологическое проектирование оросительных систем с использованием животноводческих стоков и их экологическая экспертиза

Экологическое проектирование оросительных систем с использованием животноводческих стоков и их экологическая экспертиза

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПО ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВУ»

Факультет: Земельный кадастр

Кафедра: Почвоведения, экологии и природопользовании

Специальность/Направление подготовки: Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Курсовая работа по дисциплине оценка воздействия на окружающую среду

на тему:

«Экологическое проектирование оросительных систем с использованием животноводческих стоков и их экологическая экспертиза»

Содержание

Введение

. Требования к составу, подготовке и использованию животноводческих стоков

. Административное деление, территория, природно-климатические условия, карта Челябинской области

. Технологическая схема подготовки и использования животноводческих стоков на орошение

. Использование животноводческих стоков в растениеводстве

. Режим орошения природной водой

. Технологический контроль

.Организация эксплуатации ОССЖ

. Планировка, дороги, лесные насаждения

9. Охрана окружающей среды и экспертиза

. Техника полива стоками

. Влияние орошения животноводческими стоками на урожайность сельскохозяйственных культур

. Экономическая эффективность

Заключение

Список литературы

Введение

По данным Государственного доклада МПР за 2009 г. «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации» динамика основных показателей водопользования следующая (табл.1)

Табл.1 Динамика основных показателей водопользования в России (млн. м³)

Из отчета МПР за 2009 г. в разделе «Водопользование по федеральным округам и субъектам РФ» (табл.1) видно, что объем свежей воды за период с 1990 по 2009г сократился на 60%, сброс сточных вод на 57%. Сточные воды, сбрасываемые в поверхностные водные источники наносят громадный ущерб флоре, фауне и здоровью человека. Одним из путей снижение сбросов сточных вод и животноводческих стоков является их использование на орошение сельскохозяйственных культур. [1]

В Советском Союзе к 1990г. орошалось около 100 тыс. га только животноводческими стоками. Накопленный опыт доказал их высокую эффективность при возделывании сельскохозяйственных культур.

Отечественный и зарубежный опыт орошения животноводческими стоками показал, что в этом случае достигается высокая степень очистки их почвой, повышается урожайность с-х культур, защищены водные источники от загрязнения и истощения. В метровом слое на 99-98% происходит очистка ЖС по азоту и калию, на 100% по фосфору и яйцам гельминтов.[2]

Одна из первых оросительных систем с подачей в нее жидкой фракции стоков фермы КРС была построена в совхозе «Вороново» Московской области. Жидкий навоз из помещений удаляется гидравлическим способом, далее в цех разделения, откуда жидкая фракция поступает в четыре прифермских накопителя общим объемом 48000 м³ для выдерживания карантинного срока. Орошение производилось ДДН-70 на площади 600 га, числом поливов 3-4 и поливной нормой 250-300 м³/га, что обеспечивало урожайность в 350-400 ц/га зеленой массы многолетних трав.

В колхозе «Ленинский луч» Московской области на молочном комплексе (600 голов) выход жидкого навоза составлял 20-25 тыс. м³/год. Жидкий навоз разделялся на твердую и жидкую фракции в горизонтальных отстойниках-навозонакопителях. Поливали с помощью ДДН-70 три четыре раза за вегетационный период по 80-100 м³/га под каждое стравливание. Твердую фракцию ЖС запахивали. Почвы орошаемого участка дерново-подзолистые с содержанием в слое 0-20 см 1,9% гумуса. В жидком навозе содержалось: 1% сухого вещества,рН-7,6 общего азота - 0,04, Р₂О₅-0,02 и К₂О-0,04%. Результаты поливов жидкой фракцией бес подстилочного навоза в дозе 300-450 м³/га обеспечивало получение 55,8-60,7 ц/га сухого вещества.

Учет нестравленных остатков показал, что больших различий в поедаемости животными пастбищного корма, выращенного при удобрении жидки навозом и без удобрений, не обнаружено. В целом корм хорошо поедался скотом (82,4-87,1%). Полив жидким навозом дозой 300-450 м³/га оказал существенное влияние на химический состав пастбищного корма. Содержание сухого вещества и клетчатки снизилось, концентрация сырого протеина возрастало, несколько повышался уровень сырого жира и сырой золы. Количество содержащегося в траве фосфора не изменилось, калия увеличилось.

В Мартыновском районе Ростовской области был построен откормочный комплекс на 20 тыс. скотомест по американской технологии. Молодняк КРС выращивали под навесом на площадках. Навозные стоки стекали вниз по уклону местности и накапливались в накопителях, где после отстаивания их направляли на орошение. Поливы проводились двумя ДДА-100М на площади 250 га. При необходимости ЖС могли перекачиваться в отстойники-испарители с противофильтрационным экраном из полиэтиленовой пленки, уложенной по дну и периметру. В конце 80-х годов прошлого столетия на площади в 34 га в совхозе «Братский» была произведена реконструкция оросительной системы с заменой ДДА-100М на кротово-внутрипочвенное орошение. Закрепленные раствором полимера в ЖС кротовые увлажнители нарезались по уклону местности длинной до 220-240 м и расстоянием между ними 1,1-1,2 м, диаметром 8 см(2).

Проведение только влагозарядкового полива ЖС комплекса по откорму КРС в совхозе «Братский» позволило получить 40,5 ц/га ячменя на участке кротово-внутрирочвенного орошения по сравнению с 23,1 ц/га без орошения. Кротово-внутрипочвенное орошение ЖС комплекса по откорму молодняка повысило в ячмене содержание протеина, жира, калия, фосфора и снизило содержание клетчатки и N-NO₃.

На сельскохозяйственном предприятии «Лидер» Сердобского района Пензенской области количество атмосферных осадков в вегетационный период не превышает 400 мм. Внесение ЖС от комплекса по откорму 16 тыс. голов КРС проводить с учетом баланса по внесению и выносу NPK. [6]

1. Требования к составу, подготовке и использованию животноводческих стоков в орошаемом земледелии

Инженерно-мелиоративные требования

Предельное содержание сухого вещества и допустимый размер частиц твердых включений в стоках при применении технологии поверхностных поливов, полива при вспашке регламентируются техническими характеристиками насосного оборудования.

При применении дождевальной и поливной техники размер твердых включений и содержание сухого вещества в них регламентируются техническими характеристиками данной техники.

Тип дождевальных машин, поливных установок, требования к проведению поверхностных поливов зависят от уклона поверхности сельскохозяйственных угодий.

В почвенно-климатических зонах, где имеется опасность засоления и осолонцевания почв, необходимо давать оценку солевого состава поливных вод (смеси воды и животноводческих стоков).

Для обеспечения надежной работы ирригационного оборудования ОС (насосов, трубопроводов, дождевальных машин и аппаратов, поливных установок) требуется при разделывании жидкого навоза обеспечить размер включений и концентрацию взвешенных веществ в жидкой фракции, указанные в табл. 2.

Таблица 2. Предельные величины включений и концентраций взвешенных веществ в животноводческих стоках.

Агрономические требования

Внесение животноводческих стоков на ОССЖ является системой удобрений увлажнительных поливов.

Количество азота, фосфора и калия при использовании стоков в орошаемом земледелии не должно превышать их выноса с урожаем с учетом коэффициентов возмещения и потерь (табл. 3).

Таблица 3. Примерный вынос азота, фосфора, калия с урожаем сельскохозяйственных культур.

Нормы внесения животноводческих стоков следует устанавливать с учетом количества содержащихся в них питательных веществ, проектной урожайности сельскохозяйственных культур и уровня плодородия почвы (табл. 7).

В зонах достаточного и неустойчивого увлажнения при проведении удобрительных и удобрительно-увлажнительных поливов безопасная концентрация общего азота в стоках не должна превышать (мг/л):

1500 для многолетних злаковых трав;

1400 для люцерны первого и второго года жизни, подсолнечника, суданской травы и кукурузы;

1300 для кормовой свеклы.

Концентрация калия и фосфора в стоках не лимитируется.

Ветеринарно-санитарные требования

Размеры санитарно-защитной зоны от полей орошения до жилой застройки, дорог, производственных зданий и животноводческих помещений устанавливаются согласно НТП-АПК «Нормы технологического проектирования оросительных систем с использованием животноводческих стоков» (табл. 4.)

Таблица 4. Ширина санитарно-защитной зоны, м.

Карантинирование и дегельминтизацию стоки проходят в специальном 3-секционном резервуаре (рисунок 1.)

Сельскохозяйственные угодья на ОССЖ следует отводить для выращивания кормовых (кроме корнеплодов на кормовые цели), технических и зернофуражных культур.

Содержание нитратов и нитритов в кормах не должно превышать максимально допустимый уровень (МДУ), приведенный в табл. 5.

Таблица 5. Максимально допустимый уровень содержание нитратов и нитритов в кормах для сельскохозяйственных животных.

В районах, неблагополучных среди населения и финнозу среди крупного рогатого скота, выращиваемые травы должны перерабатываться на травяную (витаминную) муку или закладываться на сенаж и силос с использованием последних не ранее чем через три месяца.

Перерыв между последним внесением стоков и началом, стравливания трав на пастбищах или началом укоса должен быть не менее 20 дней при среднесуточной температуре воздуха 16-20 ^ос и 30 дней при более низких температурах.

Устройство ОССЖ недопустимо:

в пределах первого и второго поясов зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения;

на территориях действующих и проектируемых водозаборов с незащищенными водоносными горизонтами, залегающими близко от поверхности;

на территории с выходом на поверхность трещиноватых и карстовых пород и песчаных гравийно-галечных отложений, не перекрытых водоупорным слоем;

в пределах первой и второй зон округов санитарной (горносанитарной) охраны лечебно-оздоровительных местностей и курортов;

в границах водоохранных и санитарных зон поверхностных водных объектов.

Для эксплуатационного персонала на ОССЖ должны быть предусмотрены бытовые помещения с индивидуальными шкафами для личной и специальной одежды, приема пищи, умывальник, туалет. Допускается использовать соответствующие помещения на животноводческом комплексе.

Санитарно-гигиеническая и ветеринарно-санитарная оценка подготовки животноводческих стоков, используемых для орошения, проводится по микробиологическим и паразитологическим показателям, приведенным ниже в табл. 6.

Таблица 6. Микробиологические и паразитологические показатели

В случае несоответствия требованиям санитарно-гигиеническим оценки подготовки животноводческих стоков этим показателям или при потенциальной контаминации животноводческих стоков возбудителями инвазионных болезней в целях профилактики заражения животных возбудителями паразитарных болезней следует растительную массу переработать в виде сенажа, силоса, травяной муки и концентратов, а затем использовать в корм животным.

Водоохранные требования.

Использование сточных вод и животноводческих стоков допускается при соответствии их агрохимическим, санитарным требованиям.

Сброс животноводческих стоков из накопителей и с территории ОССЖ в водотоки и водоемы не допускается.

. Административное деление, территория, природно-климатические условия, карта Челябинской области

Административное деление

История

Челябинская область образована 17 января 1934 года, в современных границах Челябинская область существует с 6 февраля 1943 года.

Административное формирование территории области началось в восемнадцатом веке. В сентябре 1736 года на правом берегу реки Миасс полковником А.И.Тевкелевым была заложена Челябинская крепость. В 1737 году была образована Исетская провинция, с 1743 года центром провинции стал Челябинск. В марте 1744 года была образована Оренбургская Губерния, в состав которой вошли Исетская и Уфимская провинции. После упразднения в 1782 году Исетской провинции часть ее территории вошла в состав Оренбургской губернии, часть - Уфимской. Первыми городами на территории нынешней области стали Челябинск, Верхнеуральск (1781г.) и Троицк (1784г.) С 1781 года Челябинску присвоен статус города и утвержден герб: навьюченный верблюд в нижней части губернского щита. В 1919 году была создана Челябинская губерния без Златоустовского уезда (который был присоединен в 1923 году). В 1924 году Челябинская губерния была ликвидирована, на ее территории созданы Челябинский, Златоустовский, Троицкий, Верхнеуральский округа, входящие в состав Уральской области. В 1934 году Уральская область была разукрупнена, в результате чего была образована Челябинская область. В дальнейшем площадь области неоднократно уменьшалась. Так, в период с 1938 по 1943 год из Челябинской области были переданы в состав Свердловской области 7 районов. После передачи в 1943 году в состав вновь образованной Курганской области 32 районов границы Челябинской области практически не менялись.

Населенные пункты

В состав области входят 317 муниципальных образований, в т.ч. 16 городских округов, 27 муниципальных районов, 28 городских поселений и 246 сельских поселений. Кроме того, города Челябинск и Магнитогорск включают в свой состав 10 городских районов.

Численность населения Челябинской области на 01.01.2007 г. - 3516,4 тыс. человек. В городах области проживает 2864,0 тыс. человек, что составляет 81,5% от общей численности населения, в сельской местности - 652,4 тыс. человек.

Административный центр - город Челябинск, с населением 1091,5 тыс. человек, расположен на расстоянии 1919 км от Москвы.

Крупные города: Магнитогорск - 410,5 тыс. человек, Златоуст - 191,8 тыс. человек, Миасс - 167,5 тыс. человек, Копейск - 139,6 тыс. человек.

Территория

Расположение

Челябинская область находится на границе двух частей света - Европы и Азии. По территории области проходят два участка условной границы «Европа-Азия»: горный - около 150 км на Урал-тау и Уральскому хребту и водный - около 220 км по реке Урал.

Область занимает площадь в 88,5 тыс.кв.км (0,5% площади России, сопоставимо с площадью Венгрии, Португалии, Австрии, больше в 2 раза территории Дании и Швейцарии, в 3 раза - Бельгии и Голландии) и простирается с юга на север на 490 км, с запада на восток - на 400 км.

Общая протяженность границ области составляет 2750 км.

На севере Челябинская область граничит со Свердловской (протяженность границы- 260 км) на востоке - с Курганской (протяженность границы - 410 км), на юге - с Оренбургской (протяженность границы - 200 км), на западе - с Республикой Башкортостан (протяженность границы - 1150 км). Юго-восточная часть границы с Казахстаном (730 км) является государственной границей Российской Федерации.

Челябинская область входит в состав Уральского федерального округа.

Природно-климатические условия

Климат Челябинской области - континентальный. Зима холодная и продолжительная, лето относительно жаркое, с периодически повторяющимися засухами. Особенности климата связаны с расположением области в глубинах Евразии, на большом удалении от морей и океанов.

На формирование климата существенно влияют Уральские горы, создающие препятствие на пути движения западных воздушных масс. Территория области на северо-западе включает часть горной зоны Южного Урала с грядово-холмистым рельефом (средние высоты 300-500 м), восточных предгорий (высоты до 100-200 м) и широкую полосу выровненных, местами всхолмленных пространств, раскинувшихся на месте разрушенных гор. Горы занимают северо-западную часть области. Самая высокая точка области - гора Большой Нургуш (1406,6 м).

Зимой Южный Урал находится под влиянием Азиатского антициклона. Континентальный воздух, поступающий из Сибири, приносит морозную и сухую погоду. Наблюдаются также частные вторжения холодных воздушных масс с севера. В суровые зимы абсолютный минимум температуры воздуха составляет минус 46-48 градусов.

Летом на территории области преобладает низкое давление. С вхождением континентального тропического воздуха устанавливается жаркая и сухая погода. Западные ветры с Атлантического океана приносят влажную и неустойчивую погоду.

Средняя температура в январе составляет -15/17 градусов по Цельсию, в июле +16/19 градусов по Цельсию.

Среднегодовое количество осадков - 350 мм в год на равнине и 600 мм в год в горах. По количеству осадков горно-лесная зона является районом избыточного увлажнения, лесостепная - умеренного, степная - недостаточного увлажнения.

Реки. В пределах области берут начало многочисленные реки. Главные реки - Урал (бассейн Каспийского моря) и Миасс (бассейн реки Обь). 7 рек: Миасс, Уй, Урал, Ай, Уфа, Увелька, Гумбейка - имеют в пределах области длину более 200 км, рек длиной более 10 км насчитывается в области 348, их суммарная длина составляет 10235 км.

Озера. На территории Челябинской области насчитывается 3170 озер, общая площадь их составляет 2125 кв.км, 98 озер имеют площадь более 5 кв.км Крупнейшие из озер: Увильды, Иртяш, Тургояк, Чебаркуль, Большие Касли. В области много соленых озер и озер, богатых разнообразными бальнеологическими ресурсами (органические и минеральные грязи, щелочные воды). По разнообразию лечебных грязей область занимает одно из первых мест в России. Органические грязи широко применяют на курортах Увильды, Большой Кисегач, Еловое. Минеральными грязями славятся озера Таузаткуль, Горькое, Подборное, Соленое, Сладкое, Большой и Малый Шантрапай. Продолжает развиваться санаторно-курортная система области. Всероссийскую известность получили санатории «Увильды», «Урал», «Еловое» и др.

Почва. Неоднородность природных условий Южного Урала определяет разнообразие его почвенного и растительного мира. Южный Урал лежит в зонах лесостепи и степи. Преобладают обычные и выщелоченные черноземы, встречаются серые лесные, горно-лесные и лугово-черноземные почвы. Кроме того, имеются в горах типы почв, связанные с зональной растительностью, а также дерново-луговые и болотные.

Растительный мир. Леса сохранились лишь в горной полосе и составляют 27% территории. На долю хозяйственных хвойных лесов приходится 28% лесопокрытой территории.

По видовому разнообразию растительности Челябинская область превосходит все другие области Урала, уступая только Башкирии. Растительность на севере представлена осиново-березовыми и сосновыми лесами, на юге - разнотравно-злаковыми степями. В горах - елово-пихтовые леса с примесью сосны, лиственницы, липы и дуба. Количество видов растений достигает почти 1500, около 150 видов лекарственных растений широко используются в официальной и народной медицине. Более 2800 тыс.га покрыто лесами, из них наиболее ценные хвойные леса составляют около 28%.

Животный мир. На территории Челябинской области обитает более 60 видов млекопитающих и около 300 видов птиц, почти 20 видов пресмыкающихся и земноводных, 60 видов рыб. Встречаются лось, лисица, волк, заяц-беляк, белка; из птиц распространены утки, гуси, тетерев, белая куропатка, рябчик и др.[7]

животноводческий сток орошение полив

ОАО «Чебаркульский молочный завод»

Завод начал перерабатывать молоко еще в 1930 г. Сегодня ассортимент предприятия состоит из 20 видов молочных продуктов. Практически вся ассортиментная линейка представлена в двух вариантах упаковки - пюрпаке и пленке. Несмотря на то, что завод в былые годы (1967 и 1971) выпускал сыр (брынзу, домашний и другие мягкие сыры), а в 1975г был построен специальный сырный цех, сегодня в каталоге продукции сыров нет. Зато есть модный биойогурт «Бифилайф» и сывороточный напиток. В списке поставщиков молока на предприятие 25 хозяйств.

Бесспорный лидер среди предприятий молочной отрасли Челябинской области. Ежегодно в цехах завода перерабатывается более 60000тн молока. Ассортимент выпускаемой продукции составляет более 50 наименований.

Ежедневно завод поставляет более 150 тонн молочной продукции в торговые точки городов Челябинской области - Челябинска, Миасса, Златоуста, Троицка, Кыштыма, Коркино, Трехгорного, Южноуральска, Уйска, Усть-Катава, Кусы, Аши, Каслей, В.Уфалея, Снежинска, Озерска, Кунашака, Еманжелинска и др.

3. Технологическая схема подготовки и использования животноводческих стоков на орошение

Технологическая схема (рисунок 1) подготовки и использования животноводческих стоков включает в себя:

навозоприемник (приемный резервуар);

аварийный резервуар;

промежуточную насосную станцию для перекачки жидкого навоза или навозных стоков в цех разделения;

цех разделения жидкого навоза или навозных стоков на твердую и жидкую фракции;

площадку хранения твердой фракции;

3-секционный карантинный резервуар-дегельминтизатор;

секционный накопитель для хранения жидкой фракции;

узел смешивания стоков с водой;

насосную станцию подачи при родной воды в узел смешивания;

мелиоративную насосную станцию;

поля орошения.

Навозоприемник предназначен для приема и кратковременного хранения жидкого навоза и навозных стоков.

Объем навозоприемника определяется производительностью и режимом работы разделительных установок.

Аварийный резервуар предназначен для приема и хранения жидкого навоза и навозных стоков при аварии или замене оборудования на промежуточной насосной станции и в цехе разделения. Объем аварийного резервуара рассчитывается на прием суточного выхода навоза.

Рисунок 1. - Технологическая схема подготовки и использования животноводческих стоков. 1 - животноводческое предприятие; 2 - навозоприемник (приемный резервуар); 3 - аварийный резервуар; 4 -промежуточная насосная станция; 5 - цех разделения; 6 - площадка хранения ТФ; 7 - 3-х секционный карантинный резервуар; 8 -секционный накопитель; 9 - узел смешивания стоков с водой; 10 - насосная станция; 11 -водный объект; 12 - мелиоративная насосная станция; 13 - поля орошения); 14 - лесные насаждения.

Промежуточная насосная станция (ПНС) предназначена для забора жидкого навоза или навозных стоков из навозоприемников и подачи их в цех разделения. ПНС оборудуется насосами ЦМФ- 160/10, НЖН-200, НВ-150, ФГС 81/31, фекальными насосами.

Проекты цехов разделения жидкого навоза и навозных стоков на твердую и жидкую фракции разрабатываются в соответствии с НТП 17-99.

Карантинирование жидкой фракции проводится в 3-секционных железобетонных резервуарах. Срок карантирования - 6 суток.

В период карантинирования из жидкой фракции выпадают в осадок яйца гельминтов. Для удаления осадка следует предусмотреть канал в дне резервуара и трубопровод для отвода осадка в специальные емкости с последующим его обеззараживанием.

Целесообразно обеспечивать самотечное удаление осадка и жидкой фракции из карантинных резервуаров.

Основными сооружениями для хранения жидкой фракции являются прямоугольные секционные накопители с бетонным дном и откосами. При хранении стоков необходимо исключить их фильтрацию через дно и откосы накопителей путем создания противофильтрационных устройств.

Сроки хранения стоков определяются межполивным периодом в осенне-зимне-весенний сезон.

Для хранения стоков не рекомендуются пруды-накопители в естественных понижениях местности.

Ввод стоков в накопители следует предусматривать вблизи забора стоков из него. Забор стоков из накопителей следует проектировать на уровне дна.

Смешивание стоков с водой может осуществляться:

в смесительной камере;

во всасывающем трубопроводе;

в напорном трубопроводе.

Смесительная камера устраивается в виде открытого резервуара прямоугольной формы с бетонным покрытием дна и откосов. Смесительную камеру следует размещать в насыпи перед насосной станцией для обеспечения работы насосов «под заливом».

Смешивание стоков с водой в напорном трубопроводе осуществляется либо винтовыми насосами, либо с применением эжектора.

ОССЖ должны иметь надежный водный источник. Источник орошения должен обеспечивать водопотребление сельскохозяйственных культур.

Транспортирование стоков и воды на отсек осуществляется, как правило, по трубопроводам. Допускается транспортирование стоков по открытым каналам в бетонной облицовке или лоткам.

На ОССЖ устраивается стационарная трубопроводная сеть, допускается применение разборных трубопроводов. Материал, диаметр, глубина заложения труб для транспортирования стоков обосновываются прочностными, гидравлическими и техника экономическими расчетами с учетом климатических и хозяйственных условий.

Предпочтение следует отдавать пластмассовым трубам.

Закрытая оросительная сеть в основном должна проектироваться тупиковой.

Схемы планового расположения трубопроводной сети определяются типом дождевальной и поливной техники, конфигурацией и рельефом полей, организацией проектируемой территории.

Необходимо предусматривать опорожнение трубопроводов от стоков и воды после окончания поливного сезона. Опоражнивающие колодцы следует предусматривать двухкамерными: сухая камера для размещения задвижки, мокрая - для устьевой части трубопровода.

На ОССЖ осуществляются следующие виды поливов:

удобрительные поливы стоками;

удобрительно-увлажнительные поливы стоками и водой;

увлажнительные поливы водой.

Распределение стоков осуществляется:

дождевальными машинами;

поливными установками;

поверхностно-самотечными поливами по бороздам;

поливом при вспашке;

внутрипочвенным способом по кротовинам и трубчатым увлажнителям.

. Использование животноводческих стоков в растениеводстве

Сельскохозяйственные культуры на ОССЖ имеют решающее экологическое значение. Величина и качество урожая являются показателями состояния плодородия почв и эффективности почвенной очистки стоков.

На ОССЖ следует выращивать сельскохозяйственные культуры, которые характеризуются:

высоким выносом питательных веществ с урожаем для обеспечения высокой степени очистки животноводческих стоков;

длительным вегетационным периодом;

способностью обеспечивать стабильный высокий урожай биомассы;

возможностью максимальной механизации работ по уходу и уборке урожая.

При организации интенсивных кормовых севооборотов рекомендуется применять промежуточные, пожнивные и уплотненные посевы.

При использовании животноводческих стоков комплексов и ферм крупного рогатого скота в структуре посевных площадей кормовых севооборотов ведущей культурой должны быть многолетние, особенно злаковые травы, как основной источник для получения грубых кормов, сена, сенажа, силоса, травяной муки.

При подборе видов и компонентов травосмесей следует учитывать сбалансированность кормов по основным элементам питания и обеспечение равномерного в течение вегетации выхода зеленой массы. Для обеспечения кормами комплексов по выращиванию и откорму свиней рекомендуется использовать в севооборотах зерновые на фураж. При этом площадь ОССЖ увеличивается на 30-40% в связи с низким выносом зерновыми биогенных элементов.

Видовой и сортовой состав многолетних трав подбирается с учетом районирования, типа почв, хозяйственного использования или товарного производства семян.

Длительность использования травостоя многолетних злаковых трав рекомендуется до 1О лет.

Для Черноземной зоны страны рекомендуются: люцерна, кукуруза, подсолнечник, корнеплоды (кроме корнеплодов на кормовые цели), суданка, сорго-суданковый гибрид, амарант.

Структура посевных площадей

Структура посевных площадей должна обеспечивать надежную утилизацию стоков и эффективное использование содержащихся в них питательных веществ.

Под многолетние травы следует отводить 40-50% площадей, однолетние травы - кукурузу, подсолнечник, зерновые, корнеплоды.

Севообороты. В задании определены состав культур севооборотов. Плановая урожайность, примерный вынос N,P,K с 1 т продукции. Расчет годовых норм внесения животноводческих стоков ведется по трем главным питательным элементам - азоту, фосфору, калию.

За расчетную годовую средневзвешенную по севообороту норму внесения животноводческих стоков принимается минимальная из трех рассчитанных.

В том случае, когда расчетное значение нормы внесения минеральных удобрений отрицательное или мало, минеральные удобрения не вносят. Минеральные удобрения (калийные, фосфорные) вносят под культуры, имеющие наибольшую потребность в удобрениях, 3 раза за ротацию севооборота при условии сохранения расчетной средневзвешенной нормы внесения минеральных удобрений по севообороту.

Сроки внесения стоков

Сроки внесения стоков назначаются в периоды наибольшей потребности кормовых культур в питательных веществах, прежде всего в азоте. Внесение стоков следует планировать за 2-4 раза в течение вегетационного периода.

Для многолетних трав многоукосного или пастбищного использования удобрительные поливы стоками следует проводить ранней весной в начале вегетации, а затем после каждого укоса или стравливания. При посеве многолетних трав под покров ячменя, овса режим орошения стоками должен соответствовать биологическим особенностям покровной культуры.

Площади утилизации стоков

Потребная экологически безопасная площадь утилизации стоков определяется путем деления объема животноводческих стоков на принятую средне взвешенную по севообороту норму их внесения.

Годовой объем стоков животноводческого предприятия определяется по фактическим данным, а при их отсутствии по технологическим расчетам.

План утилизации стоков

На ОССЖ необходимо разрабатывать графики внесения животноводческих стоков или «Планы утилизации стоков». ( Табл. 11).

. Режим орошения природной водой

На ОССЖ экологическая безопасность применения животноводческих стоков определяется не только режимом их использования, но и назначением природоохранного режима дополнительного орошения природной водой для покрытия дефицита водопотребления растений. Режим орошения природной водой с использованием поливов животноводческими стоками устанавливается из условий водопотребления культур согласно СНиП 2.06.03-85, региональным рекомендациям для орошения природной водой с учетом принятой технологической схемы, прогнозов водного и солевого режимов почв.

Расчет и построение графиков гидромодуля следует проводить на основе интегральных кривых дефицитов водопотребления сельскохозяйственных культур с учетом норм и сроков внесения стоков, которые назначаются согласно плану утилизации.[9,10]

Поливные нормы природной воды, смеси стоков и воды должны определяться в соответствии с пределами регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы, а сроки. поливов устанавливаться при достижении нижней границы влажности почвы. Назначаемые поливные нормы не должны превышать норм образования поверхностного стока (достоковые нормы).

. Технологический контроль

ОССЖ должны быть оборудованы техническими средствами для контроля уровней, давления, расходов при хранении, транспортировании и внесении животноводческих стоков.

Контроль уровня стоков в системе подготовки и хранения животноводческих стоков необходим в навозоприемнике, аванкамере насосных станций и накопителях.

Для контроля уровня применяют электродные, поплавковые и гидростатические сигнализаторы уровня.

Для контроля давления используют манометры, вакуумметры и дифманометры.

Технологический учет расходов животноводческих стоков и природной воды может быть организован на базе как прямых, (с использованием расходомеров), так и косвенных методов измерения расхода (по времени).

Для измерения расходов животноводческих стоков применяют ультразвуковые расходомеры, для измерения расходов природной воды - ультразвуковые и электромагнитные расходомеры.

7. Организация эксплуатации ОССЖ

Основными задачами службы эксплуатации являются: подготовка, хранение и использование расчетного объема животноводческих стоков. В растениеводстве с учетом инженерно-мелиоративных, агрономических, ветеринарно-санитарных и хозяйственных требований.

Проектирование раздела по эксплуатации ОССЖ следует выполнять с учетом положений следующих документов:

Пособие по эксплуатации ирригационных полей утилизации животноводческих стоков;

Правила эксплуатации оросительных систем с использованием животноводческих стоков с применением дождевальной техники;

Правила эксплуатации мелиоративных систем утилизации навозных стоков поливом при вспашке.

Организация службы эксплуатации ОССЖ определяется объемом животноводческих стоков, площадью оросительной системы, количеством инженерно-мелиоративного оборудования и гидротехнических сооружений.

За агрономическую часть при эксплуатации ОССЖ отвечает за техническую гидротехнику.

. Планировка, дороги, лесные насаждения

На ОССЖ необходимо предусматривать полевые и эксплуатационные автомобильные дороги.

Санитарно-защитные лесные насаждения следует располагать по границам ОССЖ шириной 5-9 м, вдоль автомобильных дорог I и II категории и железных дорог шириной 12-15 м.

Таблица 12.Ширина лесных насаждений (по данным НТП-АПК Нормы технологического проектирования оросительных систем с использованием животноводческих стоков. М:2007)

9. Охрана окружающей среды и экспертиза

Загрязнение природной среды и, в первую очередь, водных объектов Российской Федерации обусловлено низким уровнем очистки сточных вод на большинстве промышленных предприятий, в коммунальном хозяйстве, на животноводческих и птицеводческих предприятиях, а также химизацией сельского хозяйства с применением минеральных удобрений и ядохимикатов. Сокращение негативного влияния антропогенного загрязнения окружающей природной среды предполагает решение комплекса взаимосвязанных конкретных производственных, научно-технических, проектно-изыскательских, организационных задач и мероприятий, выполняемых на федеральном уровне субъектами Российской Федерации, производственными отраслями, а также конкретными предприятиями и организациями в соответствии с законодательной и правовой базой. При этом необходимо обеспечить использование накопленного опыта в решении сложной проблемы обезвреживания или утилизации сточных вод, дальнейшее совершенствование, повышение эффективности и надежности функционирования существующих и разработку новых технологий. Более чем 40-летний опыт утилизации сточных вод и животноводческих стоков при орошении сельскохозяйственных культур показал высокую эффективность и надежность этого способа мелиорации земель и охраны окружающей среды. Особую ценность представляют технологии орошения хозяйственно-бытовыми стоками небольших поселков городского типа, а также животноводческими и птицеводческими стоками. Имеющийся опыт орошения кормовых культур сточными водами г. Старая Купавна, Московской области доказал, что этот способ, экономически и экологически надежный и выгодный, может применяться для подобных объектов (2…3 млн. м³ хозяйственно-бытовых сточных вод в год) при наличии земельных угодий площадью 350…400 га. Урожайность зеленой массы многолетних злаковых трав на интенсивно орошаемых участках достигает 450…500 ц/га. В настоящее время сохранились 120 свинокомплексов промышленного типа с общим поголовьем около 9,3 млн. голов, 205 комплексов по откорму крупного рогатого скота и 580 - по производству молока. На этих предприятиях ежегодно образуется около 100…120 млн. м3 жидкой фракции навозных стоков, в том числе на свинокомплексах 60…70 млн. м³, на комплексах КРС - 40…50 млн. м³, кроме того, на птицефабриках также образуется около 40 млн. т помета. На большинстве животноводческих объектов и птицефабрик нет полноценно работающих очистных сооружений, а имеющиеся не обеспечивают очистку стоков до необходимого уровня. Поля орошения, на которых происходит утилизация животноводческих стоков, фактической площадью 35 тыс. га (при необходимой не менее 100…120 тыс. га) в результате длительной эксплуатации без инвестиций на восстановление и ремонт сооружений и сети требуют неотложных мер по реконструкции и модернизации мелиоративной сети, насосных станций, накопителей, поливного оборудования и др. По данным Росптицепрома, на 16 крупнейших птицефабриках не обеспечивается экологически безопасная утилизация пометных стоков. Следует отметить, что наряду с действующими оросительными системами на большинстве объектов имеются значительные площади временно законсервированных участков, возобновление эксплуатации которых по мере необходимости не потребует больших затрат. Обезвреживание животноводческих стоков на сооружениях искусственной биологической очистки дает эффект не выше 60…70%; получение биогаза из жидкого навоза также не решает проблемы утилизации всего объема; применение компостирования ограничено из-за потребности больших объемов заполнителей (торфа, соломы и т. д.), поэтому для крупных комплексов нецелесообразно.

Технологии утилизации почвенным методом позволяют применять на удобрение как неразделенный, так и разделенный на фракции навоз. Использование сточных вод, животноводческих и птицеводческих стоков на орошение обеспечивает очистку, утилизацию, обезвреживание и обеззараживание таких загрязнений, как взвешенные вещества, биогенные элементы (азот, фосфор, калий), органические вещества, микроэлементы (в том числе тяжелые металлы), а также инфекционные и инвазионные загрязнения. Биогенные элементы и взвешенные вещества, являющиеся решающим фактором неблагополучия водных объектов, по отношению к почве и растениям являются ценными органическими удобрениями, в которых сельское хозяйство испытывает острый дефицит. Фактическое применение минеральных и органических удобрений составляет лишь 10% от потребности, поэтому утилизация стоков является существенным удобрительным фактором. По количеству биогенных элементов объем жидкой фракции навозных стоков, образующихся на действующих ныне животноводческих предприятиях, эквивалентен загрязнению хозяйственно-бытовыми стоками от населения численностью в 28 млн. человек. В нем ориентировочно содержится: азота общего в пересчете на аммиачную селитру 146 тыс. т, фосфора в пересчете на двойной суперфосфат - 39,6 тыс. т, калия в пересчете на хлористый калий - 126 тыс. т, всего на сумму около 2 млрд. руб. (в оптовых ценах конца 2004 г.). Использование этого объема жидкой фракции навозных стоков в качестве удобрения позволит получить прибавку урожая 900 тыс. т к. е., что составляет в пересчете на животноводческую продукцию 818 тыс. т молока или 110 тыс. т мяса. Накопленный опыт обращения со сточными водами, новые критерии и подходы к проблемам охраны окружающей среды, новые хозяйственно-экономические условия, в корне изменившие формы собственности и отношения между субъектами хозяйствования, новые приоритеты в экономической заинтересованности инвесторов в отдаче инвестиций предопределяют необходимость доработки или пересмотра большинства нормативно-методических документов. В то же время имеющиеся технологические решения и разработанные для них эксплуатационные режимы позволяют успешно решать задачи рационального природопользования при орошении сточными водами.[12]

. Техника полива стоками

Осветленные стоки из отстойников-навозонакопителей поступают в земляные водоемы-резервуары, а оттуда в открытую или закрытую оросительную сеть.

Оросительные нормы осветленных стоков определяют с учетом содержания в них азота, фосфора, калия и потребности сельскохозяйственных культур в воде и питательных элементах.

При расчете оросительной нормы отдельно по N, Р, К принимают минимальную норму одного из питательных элементов. Недостающее количество остальных двух элементов восполняют дополнительным внесением минеральных удобрений.

Когда в осветленных животноводческих стоках содержится немного азота (0,015 % и менее), оросительную норму сельскохозяйственных культур севооборота рассчитывают по водопотреблению.

Орошение сельскохозяйственных культур осветленными стоками животноводческих ферм проводят дождеванием, по бороздам, напуском по полосам и затоплением по чекам.

При поливе дождеванием жидкий навоз (стоки) разбавляют чистой водой для зимних условий в соотношении 1:1, для летних - 1:3 или 1:4. Полив выполняют дождевальной машиной «Фрегат» ДМУ-Асс 392-50.

Культуры сплошного посева (зерновые, многолетние травы) поливают напуском по полосам и затоплением по чекам. Поливные полосы нарезают одновременно с посевом. Осветленные стоки подают по выводной борозде, капроновому рукаву или разборному металлическому трубопроводу.

На ровных, хорошо спланированных полях с уклоном не более 0,001 зерновые культуры поливают затоплением по чекам. Валики, ограждающие чеки, нарезают высотой 20-25 см плугом с удлиненным отвалом, бульдозерами или грейдерами.

В осенний период можно вести полив по плужным бороздам при вспашке зяби. Животноводческие стоки подают по выводной борозде, нарезанной каналокопателем или обычным плугом.

Вспашку по направлению уклона ноля начинают после того, как выводная борозда будет заполнена стоками. При пахоте плуг пересекает выводную борозду, заполненную стоками, и они самотеком поступают в плужную борозду и текут по уклону поля. При последующем проходе трактора плужную борозду, наполненную стоками, запахивают, а в следующую плужную борозду снова самотеком поступают стоки и т. д.

С наступлением заморозков пашню можно поливать по бороздам-щелям, нарезанным бороздоделателями-щелерезами.

Многолетние травы поливают напуском по уклону поля с предварительным щелеванием поверхности почвы. Щелевание выполняют культиватором, на котором вместо ножей-плоскорезов установлены специальные щелерезы. Эти мероприятия способствуют лучшему проникновению стоков в почву. [14]

Дождевальная машина «Фрегат» ДМУ-Асс

Модификация машины ДМУ-Асс 392-50

Тип машины: гидравлическая, колесная, многоопорная, самоходная, кругового действия

Водозабор: от гидрантов закрытой оросительной сети

Привод передвижения: гидравлический, индивидуальный на каждой тележке

Тип дождевальных аппаратов: среднеструйные, кругового действия, концевой аппарат секторного полива

Количество дождевальных аппаратов - 40

Расстояние от поверхности земли до трубопровода, м - 2,2

Длина машины, и - 391,6

Количество самоходных тележек - 14

Расход, л/с - 50-53

Номинальное давление на входе в машину, МПа - 0,55

Средняя интенсивность дождя, мм/мин - 0,33

Минимальное время оборота, мин - 44,0

Минимальная поливная норма, м3/га - 145

Площадь полива, га. - 54,6

Максимально-допустимый уклон поверхности поля по длине машины - 0,0026

Местные уклоны вдоль трубопровода между тремя соседними тележками не более - 0,16

Обслуживающий персонал: один оператор на 4 машины

Срок службы, лет - 8

Коэффициенты:

использования рабочего времени смены (м=600 мР/га) -094

земельного использования - 0,98

11. Влияние орошения животноводческими стоками на урожайность сельскохозяйственных культур

Животноводческие стоки являются ценным органическим удобрением, которые могут существенно повысить плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Содержание органического вещества в животноводческих стоках по биологическому потреблению кислорода (БПК) в три и более раза превышает показатели бытовых и промышленных сточных вод. В их составе содержится значительное количество биогенных элементов (азот, фосфор, калий), полезных микроорганизмов, микроэлементов и других химических соединений.

Установлено, что научно-обоснованное внесение животноводческих стоков повышает урожайность сельскохозяйственных культур, сокращает потребление природной воды, позволяет снизить объем вносимых минеральных удобрений.

Неочищенные навозные стоки часто попадают в водные источники и наносят вред окружающей среде.

Бесконтрольное их использование может привести к ухудшению свойств почв, качества растительной продукции и вызвать загрязнение окружающей природной среды.

Наиболее экономически выгодной и экологически безопасной технологией очистки и утилизации животноводческих стоков является использование их для удобрительного орошения сельскохозяйственных культур, где достигается полная их очистка. При внесении стоков на поля орошения решается одновременно несколько задач: происходит почвенная очистка их и предотвращается сброс стоков в водоисточники, увлажняется почва и используются питательные элементы животноводческих стоков, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Метод почвенной очистки относят к естественному биологическому способу очистки животноводческих стоков.

Процесс почвенной очистке управляем: можно достигнуть полного обезвреживания примесей в животноводческих стоках, поступающих в почву, усвоения питательных элементов растениями, при условии соблюдения технологии их сельскохозяйственного использования (оптимальный режима увлажнения, подбора сельскохозяйственных культур, состав животноводческих стоков и их подготовка к удобрительному орошению).

Примеси в органической форме, поступающие в почву со стоками, повышают содержание гумуса, улучшают минеральное питание растений. Органические вещества переводятся в минеральные легко растворимые, хорошо мигрирующие по профилю почвы вместе с почвенным раствором.

Однако многолетнее внесение животноводческих стоков в качестве органических удобрений изучено недостаточно.

Поэтому их утилизация в системе почва, растение, водные объекты является актуальной проблемой как для защиты водных источников от загрязнения, так и для повышения плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур.

. Экономическая эффективность

Применение удобрений в сельском хозяйстве должно быть экономически выгодным. Анализ экономической эффективности производства и применения органических удобрений необходим для выявления резервов улучшения их использования, экономического обоснования их применения.

Применение поливной техники, приспособленной и для внесения стоков, сокращает капитальные, а особенно эксплуатационные затраты. Кроме того, исключается разрушающее действие тяжелых агрегатов на структуру почвы, а также повышается усвояемость удобрений.

Внесение органических удобрений значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Урожайность однолетних трав на зеленую массу может достигать до 25 т/га и соответственно способствовать увеличению выхода кормовых единиц.

Многолетний опыт использования животноводческих стоков для орошения кормовых культур показал их высокую эффективность. Урожай растений в сравнении с богарой возрастает в 2-3 раза и более. Особенно эффективно данное мероприятие в Центрально-Черноземном, Поволжском, Северо-Кавказском и Западно-Сибирском регионах.

Орошение животноводческими стоками при оптимизации норм полива повышает качество многолетних трав. Так, в злаковом травостое на дерново-подзолистых почвах возрастает содержание сырого протеина в 1,5 раза, общее количество аминокислот - в 1,4, калия - 1,7, фосфора -1,1раза.

Химический состав грунтовых вод при орошении животноводческими стоками дозой азота 240 кг/га изменяется незначительно и соответствует стандартным показателям для питьевой воды.

Расчеты показывают, что для орошения 12 млн. га сельскохозяйственных угодий потребуется 24…30 км³ природной воды. Прогнозная оценка показывает, что объем пригодных для орошения сточных вод ЖКХ, пищевой и перерабатывающей промышленности, животноводческих стоков составляет более 17 км³, целесообразно, значительную часть объема сточных вод и животноводческих стоков использовать для целей орошения.

Использование на орошение кормовых Сельскохозяйственных культур сточных вод, животноводческих и птицеводческих стоков позволит:

сэкономить природную воду в объеме 2.5…3 тыс. м³/га;

защитить поверхностные грунтовые воды от загрязнения макро- и микроэлементами, тяжелыми металлами;

сэкономить материалы и финансовые ресурсы для строительства очистных сооружений;

сэкономить минеральные удобрения в количестве 500…700 кг/га;

получить урожайность сельскохозяйственных культур 8…12 тыс. корм. ед. с 1 га;

оздоровить экологическую обстановку в зоне расположения животноводческих комплексов и птицефабрик. [13]

Заключение

Использование сточных вод и животноводческих стоков на орошение и удобрение является природоохранным и ресурсосберегающим мероприятием, обеспечивающим повышение продуктивности земель и экономию удобрений. Для рациональной утилизации животноводческих стоков их необходимо использовать на орошение сельскохозяйственных угодий, при этом будет происходить повышение плодородия почвы и рост урожайности культур. При орошении сточными водами решается одновременно несколько задач: происходит почвенная очистка сточных вод, предотвращается сброс неочищенных сточных вод в водоисточники, увлажняется почва и утилизируются питательные элементы сточных вод, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Удобрительные поливы животноводческими стоками имеют ряд преимуществ перед внесением минеральных удобрений с обычной поливной водой: фосфор в стоках используется растениями лучше, калий представлен бесхлорной формой (по сравнению с хлорсодержащими минеральными удобрениями), азот - легко усвояемой аммиачной формой.

Органические удобрения более популярны в частном секторе. Они обладают рядом преимуществ, но также не лишены недостатков:

потери питательных элементов при хранении;

большое содержание всхожих семян сорных растений;

зараженность яйцами и личинками гельминтов;

резкий неприятный запах и др.

Эффективность применения навоза зависит от нормы внесения, содержания питательных веществ и возможности превращения их в доступную форму, условий применения, характеризуемых сроком внесения удобрений, типам почв, сельскохозяйственной культурой и качеством работ (равномерность распределения).

Список литературы

1. Государственный доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2009 году». - М.: НИА-Природа, 2010. - 288 с.

. А. М. Буцыкин, В. Г. Луцкий, А. Г. Пономарев, Л. П. Рева // Технология орошения животноводческими стоками. М.: Агропромиздат., 1987. - 157с.

. Гостищев Д.П. Техника и технология орошения сточными водами с учетом охраны окружающей среды. М., 1984, 48 с.

. Гостищев Д.П., Суржко О.А., Ясониди О. Е., Тарасьянц С.А. Использование сточных вод и животноводческих стоков для орошения с-х. культур. Учебное пособие. Новочеркасск.: НГМА., 1999. - 159с

. Маслов Б.С., Минаев Н.В., Губер К.В. Справочник по мелиорации. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 384с.

. Алпатьев С.М., Остапчик В.П. Опыт использования биоклиматического метода расчета испарения при формировании эксплуатационного режима орошения //Биологические основы орошаемого земледелия. М.: Наука, 1974. - С. 127-135.

. Водные ресурсы, их использование и качество воды.// Госуд. водный кадастр. Мн.- 2001.- 78с.

. Денисов А., Семипсон А. Решение экологических проблем крупных свиноводческих комплексов. // Свиноводство.- 1998.-№2.- с. 24-27.

. Музыченко Л.А., Юн А.Б., Юсупов Р.М, Удобрительно-увлажнительное орошение СВ и ЖС- эффективное природоохранное мероприятие. СВ и их использование в сельском хозяйстве. Науч.Тр. Межвузовского координационного совета по использованию СВ. Сб.2. Вып.2.-Алма-Ата:1991, с.123-127.

. НТП-АПК Нормы технологического проектирования оросительных систем с использованием животноводческих стоков. М:2007 с48-50.