Материалы

Шланговые системы и дождевальные машины для внесения навоза на поля

Одним из ключевых факторов успешного развития промышленного животноводства является эффективное использование органических удобрений – навоза на полях с целью снижения затрат на минеральные удобрения при выращивании кормовых и сельскохозяйственных культур. При этом повышение экономической рентабельности животноводства напрямую зависит от эффективности работы системы вноса навоза. Внос навоза на поля в качестве органического удобрения является одним из самых затратных в процессе переработки и утилизации навоза, поэтому очень важно минимизировать затраты именно на данном этапе. Кроме того, жидкие животноводческие стоки являются уникальным и ценным органическим удобрением. Поэтому современная система для вноса навоза должна отвечать следующим требованиям:

 

· минимальные затраты на внос;

· удобство в повседневной эксплуатации;

· эффективность и производительность;

· максимальная надежность.

 

Наиболее экономичными для вноса навоза считаются шланговые системы и самодвижущиеся дождевальные машины, которые позволяют вносить от 1000 до 3000 м3 за смену работы, при этом задействован только один трактор.

 

Для крупных животноводческих комплексов наиболее эффективна шланговая система, для малых и средних ферм и комплексов оптимально использование самодвижущейся дождевальной машины.

 

Принцип работы шланговой системы с буксируемым шлангом:

 

Основной магистральный шланг необходимо проложить по земле к центру поля, на которое планируется внести навоз. Подсоединить к магистральному шлангу буксируемый шланг и раскрутить его к самому дальнему углу поля. Другой конец буксируемого шланга подсоединяется к навесному аппликатору. После чего аппликатор со шлангом буксируется трактором по полю челночным способом, пока не обработается вся площадь поля. После завершения вноса, перед свертыванием шлангов в катушку следует их очистить компрессором. Шланг обычно прочищается при помощи эластичного шарика, проталкиваемого по всей его длине сжатым воздухом.

Принцип работы самодвижущейся дождевальной машины: Катушку со шлангом необходимо установить на краю поля, на которое требуется внести жидкий навоз. Отбуксировать трактором тележку с дождевальной пушкой на всю длину шланга и включить подачу жидкой фракции навоза высоконапорным насосом – тележка начнет двигаться самостоятельно за счет сматывания катушки от привода редуктора гидротурбины.

 

Состав системы:

  1. Навозонакопитель;
  2. Мешалка с приводом от ВОМ трактора;
  3. Трактор;
  4. Подающая труба;
  5. Дизельная насосная станция или насос от ВОМ трактора;
  6. Катушка со шлангом;
  7. Буксируемый трактором шланг с аппликатором для вноса или самодвижущаяся дождевальная машина.

 

Шланговая система:

 

Технология вноса стоков шланговой системой начала использоваться коммерчески в США и Канаде, начиная с 1960-х годов, для внесения на поля осадка с отстойников сточных вод. Сельскохозяйственное применение этой технологии началось в конце 1970-х. Так как шланговые системы для внесения жидкого навоза имеют ряд важных преимуществ для крупных комплексов по сравнению с традиционными системами вноса, они очень быстро стали популярными. Первые системы появились в России относительно недавно, в 2005г. (СВК «Тропарево»), когда началось новое строительство крупных свинокомплексов.

 

Основным элементом шланговых систем являются – шланги. Шланг, используемый в шланговых системах для перекачки и вноса навоза, по причине тяжелых условий эксплуатации специально делается очень прочным и износостойким. Шланг состоит из устойчивого к ультрафиолетовому излучению полиуретанового покрытия и внутреннего армирующего тканого слоя из синтетического волокна. Внешняя поверхность устойчива к истиранию, но чем больше острых камней будет в поле, тем шланг быстрее изотрется (износится). Изнутри шланг покрыт специальным покрытием для снижения трения. По оценкам срок службы шланга составляет 400…500 тысяч м³. Тканое синтетическое волокно придает шлангу прочность при растяжении и не дает шлангу перекручиваться. Предел прочности шланга на разрыв обычно составляет от 10 до 40 т. в зависимости от типа шланга и его диаметра. Диаметр основного магистрального трубопровода обычно составляет 150-200мм. Чем больше диаметр трубопровода, тем меньше давления теряется по его длине и потребляется меньше энергии на перекачку.

 

Вторым, не менее важным элементом шланговых систем, является дизельная насосная станция. Важно, чтобы установленный насос был специально предназначен для перекачки навоза и оснащен измельчающим механизмом. Кроме того, если планируется перекачивать неразделенный навоз необходимо перед основным насосом использовать дополнительный – подающий из навозонакопителя погружной насос со встроенным режущим механизмом. Погружной насос, как правило, выполняется с гидроприводом от дизельного двигателя, а для удобства манипуляции им на платформе монтируется стрела с лебедкой. Кроме системы запуска двигателя, управление насосной станцией должно иметь защитные системы, которые отключат двигатель в критических ситуациях, таких как низкое давление масла, перегрев или потеря напора.

 

Как правило, кроме дизельного двигателя, соединенного с высоконапорным насосом на платформе монтируется дополнительно компрессор и пусковая установка для запуска пыжей для очистки шлангов под давлением.

 

Для перевозки, укладки и сборки шлангов применяются прицепные транспортировщики, оснащенные гидроприводом и системой управления скоростью вращения барабана и его направлением для удобства укладки и смотки шлангов. Важным элементом является система равномерной укладки шланга, так как каждый транспортировщик может вмещать от 1200 до 1800 метров шлангов. Ввиду того что транспортировщик предназначен для перевозки шланга по полям, его рама и подвеска должны быть очень надежными.

 

Для вноса навоза в поля, как правило, используется два типа навесных на трактор аппликаторов:

 

· культиватор с внутрипочвенным инжектированием (инжектор);

· аппликатор поверхностного вноса.

 

Аппликатор поверхностного вноса чаще всего применяется для внесения жидкой фракции навоза. Культиватор же с внутрипочвенным инжектированием позволяет сразу во время вноса осуществлять заделку навоза в почву, поэтому является незаменимым инструментом для вноса неразделенного навоза.

 

Инжекторы

 

Ножевые или дисковые инжекторы открывают узкий разрез в почве глубиной, приблизительно, 5 см, в который инжектируется жидкий навоз (рис.5). Эти инжекторы хорошо работают при внесении навоза в междурядья пропашной культуры. Поскольку разрыхление, создаваемое этими инжекторами, является относительно маленьким, вноситься должно очень мало навоза, чтобы он не выливался на поверхность земли.

 

Инжекторы плугового разрыхлителя открывают под поверхностью почвы горизонтальный разрез на глубине, приблизительно, 10 см, что позволяет вносить навоз по всей ширине плуга. Ширина плуга обычно составляет 30 см. Плуговые разрыхлители помогают препятствовать попаданию в почву мусора, находящегося на поверхности. Они также позволяют вносить больше навоза по сравнению с ножевыми инжекторами без выхода навоза на поверхность.

 

Аппликаторы для поверхностного внесения

 

Аппликаторы для поверхностного внесения также разделяются на два типа: низкопрофильные и разбрызгивающие (тарельчатые). Аппликаторы этих двух типов вносят по-разному. Низкопрофильные аппликаторы вносят навоз через многочисленные сопла, расположенные низко над землей, для снижения распространения запахов и потери аммиака. Для их работы требуется низкое давление и при внесении через сопла навоз не распространяется далеко за пределы физической ширины аппликатора.

 

В разбрызгивающих аппликаторах жидкость выпускается выше над землей при большом давлении и, ударяясь о тарелку, навоз разбрызгивается значительно шире. При этом для нормальной работы аппликаторов данного типа требуется гораздо более высокое давление, чем для низкопрофильных аппликаторов или инжекторов. Тем самым сокращается максимально возможное расстояние перекачки для работы системы с аппликатором разбрызгивающего типа.

 

Вне зависимости от типа системы вноса: аппликатор или инжектор, рекомендуется оснащать их защитной системой шланга – шарнирной трубой. Шарнирная труба защищает буксируемый шланг от повреждения культиватором и при разворотах трактора.

 

Не менее важным элементом инжекторов и аппликаторов для вноса является – гидравлический питатель, который распределяет навоз от подающей трубы по нескольким шлангами для равномерного внесения навоза по всей ширине аппликатора/инжектора и исключения вероятности засорения отверстий – особенно эта опция актуальна для плуговых культиваторов.

 

Для точного контроля требуемого объема вноса в зависимости от скорости движения буксируемого трактора аппликатор должен быть оснащен электромагнитным расходомером с дисплеем для установки в кабине трактора, чтобы оператор мог менять скорость трактора для требуемой дозировки внесения.

 

Для удобства работы в ночное время, а также возможности построения точных электронных карт полей для вноса с определением фактических объемов внесенного навоза на то или иное поле рекомендуется оснащение буксируемого трактора системой GPS позиционирования.

 

Преимущества:

 

Быстрота вноса: максимальна по сравнению с другими способами вноса производительность. Как правило, в зависимости от мощности подающих насосных станций, концентрации перекачиваемого навоза и дальности перекачки производительность шланговых систем составляет от 1000 до 3000 м³ в смену. Таким образом, даже очень большой объем навоза с помощью шланговой системы можно внести за очень сжатые сроки, что особенно важно в регионах страны, где по причине повышенного количества осадков или раннего наступления холодов период вноса очень мал.

 

Дешевизна вноса: за счет того, что для работы системы достаточно всего 1 основного трактора (буксирующего шланг с аппликатором для вноса) мощностью 200…250 л.с., 1 вспомогательного трактора мощностью 150 л.с. (для транспортировки катушек и укладки шлангов) и всего 3 человека, себестоимость вноса 1 м³ навоза составляет всего от 40 до 90 руб.

 

Минимальное уплотнение почвы: использование шланга для подачи навоза в пределах поля исключает необходимость возить навоз по полю. Цистерны-жижевозы для внесения, имеющие резервуар, сильно уплотняют почву, и это может сократить урожаи. Кроме того, при транспортировке тяжелых цистерн, наполненных навозом, в весенний период быстро приводит сельские дороги в негодность.

 

При внесении навоза шланговой системой с использованием культиватора с инжектированием и заделкой навоза в почву с помощью плуговых разрыхлителей, происходит одновременная обработка почвы, которая может быть полезной при последующей подготовке земли. Отдельно стоит отметить, что при внутрипочвенном инжектировании навоза выделяется меньше неприятных запахов, так как его пахучие компоненты связываются частицами почвы и не вступают в контакт с воздухом. Хорошее проветривание почвы, в которую был правильно внесен навоз, способствует его аэробному разложению, при котором неприятный запах не выделяется. Это одно из главных преимуществ данной системы. Проблема снижения распространения неприятных запахов становится еще более важной, когда от сельских жителей и дачников поступает много жалоб.

 

Питательная ценность навоза: при внутрипочвенном инжектировании навоза культиватором в нем сохраняется больше аммиачного азота. Это позволяет существенно увеличить количество азота, доступного для роста растений, поскольку при поверхностном внесении часть аммиачного азота теряется. При разбрызгивании навоза по поверхности почвы аммиачный азот начинает теряться немедленно после разбрызгивания, например: в тот же день теряется 35% аммиачного азота. Использование шланговой системы с культиватором внутрипочвенного инжектирования позволяет на 50% снизить количество навоза, необходимого для удовлетворения потребности растений в азоте. Это может быть недостатком, если животноводческий комплекс в условиях дефицита полей для вноса старается избавиться от лишнего азота. Для ферм с соответствующей площадью земли сохранение аммиачного азота будет преимуществом, поскольку это позволит навозу удовлетворять потребности в азоте большей площади посевов.

 

Навоз в зависимости от вида животных и системы навозоудаления может иметь различную концентрацию. Шланговыми системами рекомендуется вносить неразделенный навоз с содержанием сухих веществ не более 8-9%. Чем жиже навоз, тем лучше. Поэтому для вноса навоза шланговыми системами также рекомендуется навоз разделять, так как внос жидкой фракции наиболее экономически целесообразен по следующим причинам:

 

· в жидкой фракции концентрация твердых частиц минимальна (0,8…1,7%), а следовательно, ее можно перекачивать при прочих равных условиях на большие расстояния (на 70% дальше по с равнению с неразделенным навозом), либо можно использовать насосные станции меньшей мощности и экономить на расходе топлива;

 

· для перекачки жидкой фракции используются более тонкие шланги, что снижает стоимость самой системы;

 

· содержание NPK в жидкой фракции более сбалансировано, что позволяет ее вносить в большем объеме от 100 до 300 м3 на 1 га в год, против 50 – 90 м3 на 1 га в год неразделенного навоза. Объем вноса варьируется в зависимости от выращиваемых культур;

 

· отделенную твердую фракцию можно использовать повторно в качестве подстилки для КРС или реализовывать в качестве высококачественного компоста;

 

· при перекачке жидкой фракции не возникает трение твердых составляющих вызывающее износ внутренней стенки шланга и замедляющее поток, кроме того, исключается вероятность образования засорений.

 

Особенности:

 

Основным ограничением в использовании шланговых систем является удаленность полей. Наиболее удобны для вноса навоза шланговыми системами поля расположенные в радиусе около 3-4 км от навозонакопителя, а крайние участки поля могут быть удалены не более, чем на 6 км. Прямой внос навоза шланговой системой на расстояние более 7 км. технологически сложен и как правило не рентабелен, т.к. шланги очень дороги. Основной магистральный трубопровод может быть длиной 3 км или длиннее (зависит от концентрации навоза). Чем длиннее трубопровод, тем больше энергопотребление и меньше скорость потока при вносе в поле. Для поддержания необходимой скорости потока может потребоваться в некотором месте трубопровода установить второй насос – бустерную насосную станцию.

 

Кроме того, могут возникнуть проблемы, если для прокладки шланга к полю для вноса требуется пересекать автомобильную, железную дорогу или чью-либо собственность. В отдельных случаях решением проблемы является горизонтальный прокол под дорогами для закладки участка стационарной трубы с быстросъемными соединениями. Если автодорога не федерального назначения, проблем с согласованием не должно быть, так как дорожные управления предпочитают давать разрешения на прокладку трубопровода, нежели поддерживать состояние дорог при проезде по ним тяжелых цистерн для внесения навоза традиционными методами.

 

Для решения вышеописанных проблем можно использовать вспомогательные навозонакопители (лагуны), центрально расположенные в отношении полей, чтобы избежать пересечения дорог и сократить расстояние до полей для вноса. Это решение позволит сократить длину шлангов и мощность насосных станций, а также время, требуемое для вноса навоза.

 

В случае если поля для вноса расположены в определенном направлении, для снижения затрат на приобретение системы, часть магистрального шланга можно заменить стационарно установленным трубопроводом. Для этих целей лучше использовать полиэтиленовую трубу диаметром 160…200мм, заложенную ниже глубины промерзания и оснащенную ревизионными колодцами. На трубопроводе можно установить гидранты, чтобы подключать шланг в нужных местах.

 

В период вноса навоза во избежание повторения ежедневной процедуры укладки магистрального шланга к полю для вноса, рекомендуется оставлять магистральный шланг на ночь (в случае если внос навоза не выполняется в ночное время). При этом обязательным условием является организация мобильных постов для охраны шланга, так как шланг, проложенный по поверхности земли, может переехать автомобиль, его могут прострелить или испортить злоумышленники.

 

Дождевальные машины

 

Наиболее эффективным является использование дождевальных машин для вноса жидкой фракции навоза на небольших животноводческих комплексах - до 800 гол. КРС и 12000 голов свиней, у которых поля находятся в непосредственной близости от ферм, так как близлежащих полей вполне достаточно для утилизации всего имеющегося объема навоза.

 

Кроме того, дождевальные машины могут эксплуатироваться совместно со шланговыми системами, то есть вместо буксируемого шланга к концу магистрального шланга подсоединяется дождевальная машина. Таким образом, данное решение позволит применять дождевальную машину для полива даже на большие расстояния.

 

Исходные стоки навоза свиней и тем более КРС использовать для вноса дождевальными машинами невозможно из-за большого количества твердых составляющих. Основным требованием к подготовке стоков навоза для возможности использования самодвижущихся дождевальных машин для вноса навоза является разделение навоза сепараторами на твердую и жидкую фракции. Сепараторы отделяют из жидкого навоза практически все твердые составляющие, а в получаемой жидкой фракции остаются только растворенные вещества, которые не засоряют дождевальные машины и легко перекачиваются обычными насосами.

 

Основным преимуществом при двойном использовании дождевальных машин является то, что периоды полива (лето) и вноса навоза (весна и осень), непересекаются, а использование простаивающих весной и осенью дождевальных машин для вноса отсепарированной жидкой фракции навоза позволяет существенно снизить затраты на внос навоза.

 

Дополнительными преимуществами использования дождевальных машин для полива жидкой фракцией навоза в период вегетации являются: подкормка кукурузы на начальной стадии ее роста; полив и подкормка кормовых трав после покоса.