Резервуары и навозонакопители. Правильный выбор модели и оснащения

В Беларуси и России в последнее годы резко возросло строительство новых и модернизация старых свинокомплексов и коровников. Использование современных передовых технологий предполагает значительное увеличение производства свинины. Но необходимо учитывать, что каждая свинья кроме мяса производит ежедневно до 8 килограмм навоза. Расположение свинокомплексов около населенных пунктов вызывает определенный дискомфорт у проживающего населения. Непроведение полной утилизации навоза и невыполнение рекомендаций по его хранению обычно приводит к крупным экологическим проблемам.

При проектном решении по размещению навозонакопителей для хранения навоза следует учитывать санитарно-защитные зоны (СЗЗ). Согласно действующему законодательству, расстояние от открытых навозонакопителей до жилого массива при количестве свиней в комплексе свыше 12 тыс. голов в год должно быть не менее 1000 м, при количестве до 12 тыс. голов - не менее 500 м.

При проектировании и строительстве свинокомплексов и коровников основополагающим фактором для решения не только сегодняшних проблем по утилизации навоза, но и ближайшего будущего является правильный выбор модели навозонакопителя.

Типы навозонакопителей

1. Земляной навозонакопитель. Бульдозер выкапывает около животноводческой фермы котлован и в него сливается навоз с фермы. После его заполнения роется новый.  Имеются случаи, когда фермы полностью окольцованы такого типа лагунами. Твердая фракция оседает на дно, а  жидкая впитывается в почву, попадает в подземные воды.

Вывод: земляные навозонакопители должны быть запрещены для дальнейшей эксплуатации, как полностью не соответствующие экологической безопасности.

2. Пленочная лагуна имеет очень широкое распространение из-за очень низкой цены и достаточно быстрого монтажа. Они устраиваются в специально подготовленных земляных дамбах, которые застилаются пленкой. Пленочные накопители могут быть двух видов: надземные (обвалованные) и заглубленные. Глубина не должна превышать 6 м.

plenoch1 plenoch2
Пленочная лагуна с
образовавшимся пузырем
Навозонакопитель с платформой
для обслуживания   насоса и миксера

Пленочные навозонакоптели могут использоваться только для хранения отсепарированной (разделенной) жидкой фракции навоза. При ее длительном выдерживании на дно выпадает небольшой уровень осадка, состоящий из мелких частиц размером менее 0,5 мм, которые достаточно легко перемешивается стационарными миксерами-мешалками. Для правильного технологического размещения необходимо правильно рассчитать объем перемешиваемого навоза, длину лагуны и подобрать мощность устанавливаемых миксеров.

Хранение на карантине неразделенного навоза в пленочном навозонакопителе запрещено, потому что он  заиливается в течение 3-5 сезонов. Данный тип навозонакопителя нельзя чистить механически с помощью трактора. Другие способы удаления донного осадка отсутствуют. Использование стационарных миксеров и мешалок не дают возможность полностью удалить осадок от неразделенного навоза.

Необходимо обязательно учитывать, что при использовании не стационарно установленных миксеров - огромная вероятность повреждения пленочного покрытия.

Очень редко возводятся закрытые пленочные навозонакопители. Необходимо предусматривать специальные окна для отвода выделяющихся газов и систему откачки жидкости (атмосферных осадков) с верхнего купола лагуны.

При высоком уровне залегания грунтовых вод можно необходимо строить только обвалованные накопители: если дно лагуны окажется ниже уровня залегания грунтовых вод, то под пленкой начнет скапливаться вода и выталкивать ее.

Накопители-лагуны из пленки защищают от возможности попадания в подземные воды навоза обычно в течение первых 3-5 лет. В последующем практически во всех пленочных лагунах возникают пузыри и разрыв  пленки. Пленка не подлежат реставрации и основную  функцию – защиту окружающей среды не выполняет.

Выводы:

  1. Экологически безопасный срок эксплуатации обычно не превышает 5 лет. Возможно хранение только жидкой фракции навоза после сепарации (разделения).
  2. На пленочной лагуне можно использовать только стационарные миксера для увеличения возможного срока эксплуатации.

3. Бетонная лагуна. Они строятся из сборного или монолитного бетона для выдерживания неразделенного навоза. Данные накопители могут подвергаться механической очистке – в них без проблем заезжает тяжелая техника и удаляет донные отложения, которые невозможно откачать насосами. Эти отложения появляются из-за того, что в неразделенном навозе содержится большое количество твердых составляющих, имеющих свойство выпадать в осадок. Возведение крупных сооружений (более 5000 м3) достаточно дорого и конструктивно сложно выполнимо.
beton1 zeml1
Бетонная лагуна Навозонакопитель земляной

Для удешевления строительства бетонных лагун очень часто используют дешевые бетонные блоки из низкокачественного щебня. Щебень притягивает цемент и рядом с ним образуются пустоты. Это приводит к образованию трещин, как в самих блоках, так и в швах соединяющих блоки. Основную  функцию – защиту окружающей среды дешевые бетонные лагуны через 3-5 лет прекратят выполнять.

Выводы:

  1. Использование бетонных лагун из высококачественного бетона для длительного хранения неразделенного навоза является самым оптимальным для любого свинокомплекса. Средний срок эксплуатации до 50 лет.
  2. Заказчик обязан не только принимать во внимание цену предлагаемой лагуны, но и марки бетона которые будут использованы для строительства. От этого зависит срок экологически безопасной эксплуатации или 5 лет из дешевого бетона или 50 лет из качественного.

4. Металлический резервуар. Металлические навозонакопители имеют только один вариант исполнения - надземный. Для установки металлического резервуара необходимо специальное бетонное основание - фундамент. Данный фундамент по размерам и расчетам полностью соответствует фундаменту железобетонного резервуара. Высота фундамента зависит от геологических исследований грунтов и объемов резервуара. Обязательным условием эксплуатации данных накопителей является хранение только отсепарированной жидкой фракции навоза и установка стационарных мешалок для гомогенизации навоза перед откачкой. Необходимо учитывать – въезд  техники в резервуар для механической очистки донных илистых отложений не возможен.

Металлические резервуары изготавливаются из стали, эмалированной стеклоэмалью, или нержавеющей стали. Срок службы металлических накопителей напрямую зависит от качества внутреннего покрытия, используемых мастик для стыковки листов, качества монтажа и температурного режима эксплуатации. При небольшом сколе или производственном браке (микротрещина, некачественно подготовленный лист металла перед эмалировкой) происходит очень быстрое повреждение листов ржавчиной из-за наличия агрессивной среды, как навоз.

Срок использования металлических резервуаров в регионах с зимними морозами с низкими температурами более -5 градусов мороза сокращается в среднем более чем в 2 раза по причинам образования и замерзания конденсата:

  • -на местах соединения (стыка) листов при наличии пор в мастике;
  • -в микротрещинах в эмали;
  • -между эмалью и металлом при некачественно подготовленном листе металла перед эмалировкой.

Данная проблема с разрушением металлических резервуаров аналогична проблеме с дорожным покрытием после зимы. Даже после укатывания асфальтного покрытия автодорог тяжелыми 5 или 10 тонными катками при минимальной экономии материалов, мелких нарушениях технологии превращает дороги весной в ямы после бомбежки. Если дорогам можно провести ямочный ремонт, то металлический резервуар придется демонтировать полностью.

В теплых европейских и американских государствах данная проблема отсутствует. По этой причине металлические резервуары нашли в Европе достаточно широкое распространение. В России и Беларуси  очень часто даже использование даже очень дорогих пластичных герметиков и высокочественного покрытия металла при незначительном повреждении пластины или стыка, низком качестве работ или нарушениях технологий наложения мастик приводит к негативному результату – демонтажу старого и строительству нового резервуара.

Во многих северных европейских странах от использования металлических резервуаров для хранения навоза отказались.

Выводы:

  1. При мельчайшей ошибке при монтаже или качестве используемых эмалированных листов (небольшой скол, не прилегание эмали к металлу) придется произвести демонтаж всего металлического резервуара для замены нескольких деталей. Средний срок эксплуатации металлических резервуаров в белорусских и русских условиях обычно не превышает 8-10 лет.
  2. Заказчик обязан не только принимать во внимание цену металлического резервуара, но и стоимость фундамента. Многие поставщики данный момент умышленно не указывают при подаче ценовых предложений.
5. Железобетонный резервуар

Железобетонные резервуары по форме подразделяются на:

  • -Круглые резервуары;
  • -Прямоугольные;
  • -По форме согласно технологическому процессу у Заказчика.
beton2 beton3
Прямоугольные резервуары

Основное преимущество круглых резервуаров перед остальными резервуарами – нагрузка распределяется равномерно по всей внутренней поверхности. Поэтому толщина бетонных стен уменьшается практически в 2 раза по сравнению с прямоугольными или любой другой конфигурацией.

Резервуары по расположению подразделяются:

  • -Надземные;
  • -Полузаглубленные;
  • -Полузаглубленные обвалованные;
  • -Подземные.

Железобетонные резервуары по используемым материалам подразделяются:

  • -Из монолитного бетона;
  • -Из бетонных плит;
  • -Из бетонных блоков.

Железобетонные резервуары по используемому типу опалубки:

  • -Быстросъемная опалубка;
  • -Скользящая опалубка;
  • -Опалубка с использованием закладных деталей;
  • Изготавливаемая опалубка из временных материалов.

От использования определенного типа опалубки зависит срок строительства резервуара и стоимость резервуара.

56 17
Железобетонные круглые резервуары

Более подробно возможные типы железобетонных резервуаров, их себестоимость рассмотрены в статье: «Железобетонный резервуар. Особенности выбора при строительстве и их себестоимость…»

Вывод: cамый эффективный по срокам строительства и себестоимости является монолитный круглый железобетонный резервуар изготовленный с применением быстросъемной опалубки. Его стоимость в 1,5-2 раза ниже, чем при изготовлении со скользящей опалубкой или металлического резервуара.

Преимущества хранения навоза в железобетонных резервуарах из монолитного бетона:

  • -Современные технологии и разработанные нами различные системы опалубок позволяют нам строить открытые или закрытые резервуары объемом от 10 до 10000 м³.
  • -Срок эксплуатации превышает 40 лет.
  • -Монолитный бетон предотвращает любую возможность попадания навоза в подземные воды. Отсутствует необходимость по проведению гидроизоляционных работ.
  • -Наличие крыши предотвращает распространение запаха от навоза к близлежащим населенным пунктам и увеличение объема навоза из-за попадания дождей.
  • -Возможно строительства открытых, заглубленных и подземных резервуаров.
  • -При строительстве заглубленных и подземных резервуаров отсутствует необходимость проведения дополнительной теплоизоляции.
  • -Применение специальной опалубки значительно ускоряет строительство в 3 раза по сравнению с предыдущими методами строительства бетонных резервуаров.
  • -Срок эксплуатации широко распространенных лагун может составлять всего несколько лет. В среднем от 2 до 10 лет. При повреждении пленки лагуны возможно попадание навоза в почву и подземные воды. При определенном направлении ветра запах может - распространяться до 10 километров.

Более подробно возможные типы железобетонных резервуаров, их себестоимость рассмотрены в статье: «Железобетонный резервуар. Особенности выбора при строительстве и их себестоимость…»

Основные преимущества резервуара перед железобетонной лагуной:

  • -Себестоимость строительства в 2 раза ниже;
  • -Возможный объем хранения навоза на единицу занимаемой площади в 2-3 раза выше;
  • -Возможность установки крыши для защиты от атмосферных осадков и распространения запаха.

Основные преимущества железобетонного резервуара перед металлическим резервуаром:

  • -Себестоимость строительства в 1,5 раза ниже, чем у металлического;
  • -Очень часто поставщики в предложении на металлический резервуар не включают стоимость фундамент. Размеры фундамента (толщина, диаметр, армирование) для металлического резервуара полностью идентичны фундаменту для железобетонного.
  • -Эксплуатационный период железобетонного резервуара в 5- 10 раз выше металлического.
  • Другие недостатки  рассмотрены выше в разделе  металлические резервуары.

Выводы: наиболее экономически выгодный вариант - выдерживание в 6-месячном карантине разделенной жидкой фракции навоза в монолитном железобетонном резервуаре.

Определение необходимого количества навозонакопителей

При расчете объемов резервуаров необходимо учитывать кроме объема выхода навоза и осадки, если резервуар не крытый. Необходимо  учитывать, что на территории Беларуси и России на протяжении 5 месяцев внесение навоза на поля невозможно.

Мы определились, что оптимальными накопителями навоза являются накопители-лагуны из высококачественного железобетона с проведенной качественной гидроизоляцией и монолитные герметичные железобетонные резервуары. Основное их различие: в накопителях лагунах может находиться не прошедший сепарацию навоз, а в железобетонных резервуарах только жидкая фракция, прошедшего сепарацию (разделение) навоза.

Минимальное рекомендуемое количество навозонакопителей:

1. КНС для сбора навоза с фермы с перекачкой на переработку (сепарацию).
2. Железобетонная лагуна для хранения неразделенного навоза. Основное использование:
  • -при аварийных и профилактических ремонтах трубопроводов;
  • -при аварийных и профилактических ремонтах оборудования для перекачки и разделения навоза;
  • -в зимний период при очень низкой температуре, когда оборудование для сепарации не может работать.
3. Два монолитных железобетонных резервуара для хранения отсепарированной жидкой фракции. Первый заполняется с октября  по апрель. Выдерживается в течение 6 месяцев, вносятся на поле в сентябре- октябре. Затем цикл повторяется.

Второй заполняется с апреля  по октябрь. Выдерживается в течение 6 месяцев,  вносятся на поле в марте-апреле. Затем цикл повторяется.

4. Объем резервуаров рассчитывается согласно количеству коров или свиней на комплексе.

При большом объеме навоза количество монолитных железобетонных резервуаров рекомендуется увеличивать кратно 2. Необходимо использовать циклы заполнения: 3 месяца или 2 месяца.

При использовании жидкой фракции для полива кукурузы в летний период с помощью широкозахватной поливальной техники, необходимо предусмотреть увеличение объема резервуаров в 2 раза для возможного разбавления навоза водой.

Оснащение накопителей оборудованием

Любые накопители навоза для неразделенного на фракции навоза и для жидкой фракции разделенного навоза  обязательно должны оснащаться миксерами (мешалками). Основное их назначение перемешивание и гомогенизация навоза перед откачкой. Это необходимо из-за  физико-механических свойств навоз. Он расслаивается, образуя 3 уровня:

  • Плавающая корка, состоящая из твердых частиц не переваренного корма. Толщина корки, в зависимости от вида группы животных и их возраста, колеблется в пределах от 0,3 до 1 м (1/4 общей глубины);
  • Слой жидкости без взвешенных веществ толщиной от 1/2 до 3/4 общей глубины навозонакопителя;
  • Илистый осадок, состоящий из крупных, средних, мелких и коллоидных органических частиц - от 1/5 до 1/4 общей глубины навозонакопителя.
nasos15 mix15
Погружной насос на стойке Миксер (мешалка)

Откачка навоза из накопителя без предварительного перемешивания погружным моторным миксером приведет к тому, что полезная емкость накопителя с каждым циклом заполнения и откачки погружным насосом будет уменьшаться. Устанавливаемый миксер гарантирует отсутствие какого-либо осадка в резервуаре. При  перекачке на поля или в цистерны оптимально использовать погружной насос с погружным встроенным электродвигателем.

Более подробную информация о технологическом оснащении резервуаров, возможных моделях оборудования вы можете посмотреть здесь.

При достаточной плотности населения в регионах и законодательстве с жесткими экологическими нормами, как в Западной Европе, переход на закрытые металлические или монолитные железобетонные резервуары является обязательным требованием.

За более полной информацией и консультациями обращайтесь к специалистам группы компаний «EcoStar».