ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2280620

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ СТОКОВ ДОИЛЬНЫХ ЗАЛОВ МОЛОЧНЫХ ФЕРМ

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ СТОКОВ ДОИЛЬНЫХ ЗАЛОВ МОЛОЧНЫХ ФЕРМ

Имя изобретателя: Хазанов Евгений Ефимович (RU); Хазанова Светлана Григорьевна (RU); Петрова Татьяна Ивановна (RU); Маркова Анна Ефимовна (RU); Краснова Валентина Леонидовна 
Имя патентообладателя: ГНУ Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства
Адрес для переписки: 196620, Санкт-Петербург, г.Пушкин, п/о Тярлево, Фильтровское ш., 3, СЗНИИМЭСХ, патентный сектор
Дата начала действия патента: 2004.12.14 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к животноводству и растениеводству защищенного грунта, а именно к утилизации стоков доильных залов молочных ферм и подготовке питательных растворов для растений. Стоки собирают в отстойник, где производят осаждение твердой фракции. Затем производят биологическую обработку жидкой фракции. После биологической обработки стоки перекачивают в бак корректировки химического состава, производят контроль содержащихся в стоках основных элементов питания, их корректировку и корректировку концентрации раствора, добавляют суперфосфат простой Ca(H2PO4)H2 O·CaSO4 в дозе 0,2-0,6 кг/м3 и вносят питательный раствор под растения, норму которого определяют по формуле:n=Q/F, л/м2, где Q - среднесуточная норма выхода стоков доильного зала молочной фермы, л; F - площадь, занимаемая растениями, м2, технический эффект - обеспечение полного круглогодичного использования стоков доильных залов молочных ферм для полива и подкормки растений и тем самым снижения загрязнения окружающей среды вокруг животноводческих ферм.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к животноводству и растениеводству защищенного грунта, а именно к утилизации стоков доильных залов молочных ферм и подготовке питательных растворов для растений, выращиваемых методом гидропоники или на торфогрунтах.

Известен способ биологической очистки сточных вод от биогенных элементов (а.с. №1411292, С 02 F 3/02, С 02 F 11/02), включающий обработку в первичном отстойнике, аэротенке, вторичном отстойнике с последующим уплотнением, обезвоживанием, сушкой и сжиганием осадка, при этом обработку сточных вод в аэротенке ведут при скорости извлечения загрязнений 140-150 г БПК на 1 г беззольного вещества активного ила и концентрации растворенного кислорода 4-5 мг/л, осадок первичного отстойника совместно с избыточным активным илом подвергают последовательной аэробно-анаэробной обработке, иловую жидкость после обезвоживания и уплотнения осадков коагулируют, отстаивают и сбрасывают вместе с очищенной сточной жидкостью.

Недостатками данного способа являются большая энергоемкость процесса очистки сточных вод и то, что в конечном итоге сточную жидкость сбрасывают в окружающую среду.

Наиболее близким к заявленному способу является способ выращивания зеленого корма в гидропоникуме с замкнутой системой водопользования (патент РФ №2093981, кл. А 01 G 31/00), включающий подачу в растильные ванны из его резервуара жидких животноводческих стоков, предварительно подготовленных путем отделения твердой фракции, биологической и термической обработкой жидкой фракции, а также возвратных неиспользованных растениями стоков. Термическую обработку осуществляют перед биологической, а биологическую обработку как вновь поступивших, так и возвратных стоков, неиспользованных растениями, осуществляют в резервуаре гидропоникума.

Недостатком данного способа является сложность самого процесса подготовки стоков, отсутствие корректировки химического состава стоков. Зеленый корм не употребляется в пищу КРС летом, что не позволяет использовать стоки для выращивания зелени круглый год и приводит к неизбежному их накоплению и загрязнению окружающей среды.

Задачей изобретения является обеспечение полного круглогодичного использования стоков доильных залов молочных ферм для полива и подкормки растений и тем самым снижения загрязнения окружающей среды вокруг животноводческих ферм.

Поставленная задача решается за счет того, что стоки собирают в отстойник, где производят осаждение твердой фракции, затем производят биологическую обработку жидкой фракции, после биологической обработки перекачивают в бак корректировки химического состава, производят контроль содержащихся в стоках основных элементов питания, их корректировку и концентрацию раствора, добавляют суперфосфат простой Са(Н 2РО4)·Н2О·CaSO4 , в дозе 0,2-0,6 кг/м3 и вносят питательный раствор под растения, норму которого определяют по формуле

n=Q/F, л/м2,

где Q - среднесуточная норма выхода стоков доильного зала молочной фермы, л;

F - площадь, занимаемая растениями, м2.

Новые существенные признаки:

1. Стоки после биологической обработки перекачивают в бак корректировки химического состава и производят контроль содержащихся в стоках основных элементов питания, их корректировку и концентрацию раствора.

2. Добавляют суперфосфат простой Са(Н2 PO4)·Н2O·CaSO4, в дозе 0,2-0,6 кг/м3.

3. Вносят питательный раствор под растения, норму которого определяют по формуле

n=Q/F, л/м2,

где Q - среднесуточная норма выхода стоков доильного зала молочной фермы, л;

F - площадь, занимаемая растениями, м2.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат достигается за счет того, что стоки доильных залов молочных ферм, содержащие все необходимые для растений элементы питания (азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо), сбрасываемые после каждой дойки коров в канализацию, используют в качестве питательного раствора при выращивании растений на гидропонике или на торфогрунтах, при этом стоки собирают в отстойник, где производят осаждение твердых частиц выделений животных, затем осветленные стоки поступают в блок биологической обработки (аэратор), где происходит обеззараживание стоков, после биологической обработки стоки перекачивают в блок корректировки химического состава, где производят контроль содержания в стоках основных элементов питания (азота в форме NO3 и NH4, фосфора - Р2О5, калия - К2О, кальция - СаО, магния - MgO и железа - Fe2О3). Для предотвращения потерь азота в аммиачной форме и перевода его в легкодоступную растениям нитратную форму к стокам добавляется суперфосфат простой Са(Н2PO4)·Н 2О·CaSO4, в дозе 0,2-0,6 кг/м3 для регулирования рН питательного раствора и стабилизации питания растений микроэлементами. Содержащийся в суперфосфате сульфат кальция позволяет нейтрализовать вредное действие каустической соды, используемой при промывке помещений доильного зала. Использование стоков доильных залов для подкормки растений позволяет активизировать микробиологические процессы и регулировать рН торфяных субстратов. С целью снижения потерь азота в газообразной форме и устранения неприятных запахов подкормку растений осуществляют путем внесения стоков в субстрат на глубину не менее 5 см. При недостатке одного из элементов минерального питания производят корректировку внесением дополнительно минеральных удобрений или же, при высокой концентрации одного из элементов в стоке, разбавляют водой до требуемого параметра.

По своему составу сточные воды доильных залов близки к стандартным питательным растворам для зерновых на малообъемных субстратах и торфяных грунтах в защищенном грунте (табл.1).

Таблица 1
Сравнительные данные состава стандартных питательных растворов и стоков доильных залов
Химический состав, мг/л Стандартные питательные растворы, смеси Стоки племхозов
Кнопа Родникова Н.П. «Гомонтово» «им. Тельмана» «Рабитицы»
1-й отбор 2-й отбор
NH4 116,0 43,8 146,0 355,0 490,0 110,0
NO 3 13,9 86,9 46,0 45,0 12,0 11,0
Р 2O5 98,0 126,0 183,0 89,1 126,0 91,6
К2О 462,0 214,3 531,0 804,0 675,0 475,9
СаО 250,0 - 455,0 302,7 273,0 265,0
MgO 100,0 36,0 116,0 118,8 228,0 132,6
рН 7,0   7,0 8,4 7,9 8,1
Концентрация питательного раствора 1,04 0,5 1,48 1,71 1,8 1,08

Проведенные нами опыты по выращиванию на гидропонной установке зеленой массы на корм скоту из зерен овса показали, что расход стоков доильных залов племхозов «Гомонтово» и «Рабитицы» для подкормок зелени составил 0,3 л/м2 в сутки. Урожайность зеленого корма, выращенного на стоках доильных залов была выше или на уровне контрольных вариантов, поливаемых чистой водой (30,1; 10,8; и 14,8 кг/м2 - в опыте и, соответственно, 25,7; 10,0 и 13,8 кг/м2 - в контроле). Увеличился также выход сухого вещества зеленого корма, выращенного на стоках доильных залов, по сравнению с вариантом выращивания зелени на воде (табл.2).

Несмотря на полученные положительные данные по урожайности зеленой массы, как следует из этих данных, для утилизации всех стоков фермы на 400 голов - 16400 л в сутки - потребовалось бы иметь площадь растилен под корм порядка F=16400/0,3=54667 м2, или 137 м2 на одну голову. Из практики хозяйств, выращивающих зеленый корм, известно, что в хозяйствах достаточно иметь для выращивания зеленой подкормки в стойловый период порядка 10 м2 площадей растилен на одну корову крупного рогатого скота. В летний период года такие подкормки не применяют. Следовательно, утилизация стоков путем проращивания зелени на корм скоту не позволит круглогодично утилизировать все стоки молочной фермы.

Таблица 2
Сравнительные результаты выращивания зеленой массы на корм скоту на воде, стандартных питательных растворах и стоках доильных залов
Питательный раствор Норма высева семян, кг/м2 Общая урожайность, кг/м2 Прибавка урожая, % Выход сухого вещества, кг/м2 Прибавка сухого вещества, %
1. Вода 5,2 24,0 - х х
Раствор Кнопа(1:1) 5,2 25,7 7,1 х х
Стоки «Гомонтово(1:1)» 5,2 30,1 25,4 х х
2. Вода 2,4 10,0 - 2,23 -
Раствор Кнопа(1:1) 2,4 10,8 8,64 2,39 7,1
Стоки «Рабитицы» (1:1) 2,4 10,8 8,64 2,37 6,2
3. Вода 3,2 13,6 - 1,96 -
Стоки «Рабитицы» (1:2) 3,2 13,8 1,4 2,82 8,9
Стоки «Рабитицы» (1:3) 3,2 14,8 8,9 2,26 4,2

Использование стоков доильных залов в качестве жидких удобрений в защищенном грунте позволяет существенно экономить воду и минеральные удобрения, так как все необходимые для растений основные элементы питания находятся в стоках в растворимых легкодоступных для растений формах.

Торфяные грунты обладают большой емкостью поглощения, а буферность их (способность противостоять изменению реакции почвенного раствора) значительно выше буферности искусственных субстратов, поэтому использование стоков доильных залов в качестве основного питания и подкормок на торфяных субстратах дает высокий эффект. В опытах с цветочными культурами вносили в грунт на глубину не менее 5 см разбавленные водой стоки в соотношениях 1:1; 1:2; 1:3.

Азотистые соединения в стоках под влиянием микроорганизмов (уробактерий) быстро превращаются в углекислый аммоний, который легко распадается на углекислоту и аммиак. Для предотвращения потерь азота в аммиачной форме и перевода его в легкодоступную для растений нитратную форму к стокам добавляют простой суперфосфат Са(Н2PO4)·Н 2О·CaSO4. При взаимодействии углекислоты с натрием, попадающим в стоки в виде каустической соды, используемой для дезинфекции доильных залов, образуется карбонат натрия (Na 2СО3). Сульфат кальция, входящий в состав суперфосфата, при взаимодействии с карбонатом натрия образует нейтральную хорошо растворимую соль (NaSO4), более мягкую форму и доступную для сельскохозяйственных растений.

Рассада цветов тагетиса, выращенная на торфогрунте для последующей пересадки в грунт и подкармливаемая каждые 10 дней в опыте со стоками доильных залов из расчета 1,4 л/м, имела лучшие показатели, чем в контроле (стандартный раствор Родникова Н.П.) (табл.3). Цветы агератума также положительно отзывались на подкормку стоками доильных залов: усиливался рост и ветвление стеблей (табл.4). Внесение стока в грунт на глубину 5 см приводило к снижению потерь азота в газообразной форме и устраняло появление неприятных запахов в помещении.

Агрохимический анализ грунта показал, что в нем шли усиленные процессы нитрификации, основная часть азота в форме NH4 окислилась до нитратной формы NO3, анионы фосфорной кислоты практически не связывались почвой, усиливалась подвижность калия в грунте. Стоки обладали, кроме того, сильным последействием: грунты по окончании опыта оставались хорошо обеспеченными азотом, фосфором и калием по сравнению с контрольным вариантом (раствор Н.П.Родникова) (табл.5).

Таблица 3
Влияние стоков на рост и развитие цветов тагетиса
Питательный раствор Высота растений, см Количество стеблей, шт. Количество цветоносов, шт.
Раствор Родникова Н.П. (контроль) 11,94 4,56 2,00
Стоки племхоза «им. Тельмана» (1:1) 12,40 5,00 2,68
Стоки племхоза «им. Тельмана» (1:3) 12,98 5,24 2,88

 
Таблица 4
Влияние стоков на рост и развитие цветов агератума
Питательный раствор Высота растений, см Количество стеблей, шт.
Раствор Родникова Н.П. (контроль) 19,94 3,66
Стоки племхоза «им. Тельмана» (1:1) 21,97 3,87
Стоки племхоза «им. Тельмана» (1:3) 22,62 3,96

 
Таблица 5
Содержание элементов питания в торфогрунтах по окончании периода выращивания рассады цветов при использовании разных питательных растворов
Питательный раствор рН Содержание, мг/100 г
N-NO 3 N-NH4 P2O5 К2О CaO MgO Fe 2О3
Раствор Родникова Н.П. (контроль) 4,3 30,0 20,0 27,0 18,0 120,0 38,0 3,0
Стоки племхоза «им. Тельмана» (1:1) 4,4 85,0 50,0 110,0 73,0 168,5 33,0 4,0
Стоки племхоза «им. Тельмана» (1:3) 4,4 61,0 31,0 57,0 43,0 64,0 8,0 4,0

Таким образом, в прифермской теплице можно круглогодично использовать стоки доильного зала молочной фермы. В такой теплице можно выращивать растения как сезонно (например, рассаду), так и круглогодично, например цветы. Площадь теплиц рассчитана на полное потребление суточного выхода стоков доильного зала молочной фермы. В гидропонных теплицах растения потребляют в среднем 4,5 л/м2 в сутки, в почвенных (в зависимости от типа выращиваемых растений и времени года) - от 1 до 8 л/м2. Тогда площадь прифермской теплицы ориентировочно составляет: F=16400/4,5=3 644 м2 или 9 м2 на одну голову КРС, где можно было бы выращивать и цветы, и рассаду овощных культур (например, капусту), и зеленый корм.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ утилизации стоков доильных залов молочных ферм, состоящий в том, что стоки собирают в отстойник, где производят осаждение твердой фракции, затем производят биологическую обработку жидкой фракции, отличающийся тем, что стоки после биологической обработки перекачивают в бак корректировки химического состава, производят контроль содержащихся в стоках основных элементов питания, их корректировку и корректировку концентрации раствора, добавляют суперфосфат простой Са(Н2PO42 O·CaSO4 в дозе 0,2-0,6 кг/м3 и вносят питательный раствор под растения, норму которого определяют по формуле n=Q/F, л/м2, где Q - среднесуточная норма выхода стоков доильного зала молочной фермы, л; F - площадь, занимаемая растениями, м2.

Версия для печати
Дата публикации 20.02.2007гг


вверх