Гигиена воздушной среды

Гигиена воздушной среды.
Оптимизация микроклимата
животноводческих предприятий.
Введение
Главными факторами, которые влияют на состояние
воздушной среды являются:
• вид животноводческого предприятия и его мощность,
• cистемы и способы содержания животных (с
подстилочным материалом или без, привязная,
беcпривязная),
• погодные и климатические условия,
• технологическая схема производственного процесса,
• системы вентиляции, навозоудаления и канализации;
методы обеззараживания навоза и сточных вод
( навозной жижи, мочи и атмосферных стоков),
• строительные и конструктивные особенности
животноводческих помещении, теплотехнические
качества ограждающих конструктивных элементов.
Схема переработки органических веществ корма, баланс воды
в организме молочной коровы и выведение вредных веществ
Состав атмосферы
• Тропосфера- верхняя граница 10-16 км
1а -озоновый слой- 8-10 км
• Стратосфера – верхняя граница 40-80 км
• Ионосфера – верхняя граница 3-4 тыс. км
Создают атмосферное давление:
1 кг /см2 = 760 мм. рт. ст.
на уровне моря при 00С.
Состав воздушной среды
Газы
воздушной
среды
Атмосферный
воздух
Выдыхаемый
воздух
ПДК в воздухе
жив.
помещении
Кислород (О2)
21 %
16 %
20-21 %
Углекислый
(СО2)
0,03-0,04 %
3-4 %
0,15-0,30 %
Азот (N2)
78 %
78 %
NH3 - 10-25
мг/м3
Инертные
Около 1 %
Около 1 %
H2S – 5-10 мг/м3
Основным вредным фактором животноводческих предприятий
является аммиак, выделяемый в газообразном и жидком
состоянии. Длительная эмиссия аммиака может привести к
изменениям растительности вокруг хозяйства. Чтобы избежать
этого, владельцам больших стад свиней и домашней птицы в
Европейском Союзе (Директива Совета 96/61/EC от 24 сентября
1996 г.) предписано использовать такие системы содержания и
технику, которые связаны с наименьшей возможной эмиссией
аммиака (Лучшие имеющиеся технические средства - Best
Available Technique - BAT).
Её цель – достижение интегрированного ограничения и контроля
загрязнений (Integrated Prevention and Control of Pollution –
IPCP), которые появляются в связи с инвестициями в этот
сектор, в том числе это касается свиноферм и домашней птицы,
содержащих более:
• 40 000 мест для домашней птицы,
• 2 000 мест для свиней (более 30 кг) или,
• 750 мест для свиноматок.
Биологическое действие газов
Газы
воздуха
Кожа и
слизистые
Кровь
Другое
действие
Кислород- O2
Окислительное фосфолирование в митохондриях
Углекислый
газ – CO2
Физиологический раздражитель дыхательного центра. При
повышенных концентрациях – гипоксия тканей.
Аммиак –
NH3
Раздражение,
гиперемия,
входные
ворота
инфекции
Блокировка гемоглобина
эритроцитов, щелочной
гематин, гипоксия
Паралич
дыхательного
центра, снижение резистентности
организма
СероводородH2S
То же самое
Блокировка гемоглобина
эритроцитов, перевод Fe+2 в
Fe+3, гипоксия.
То же самое
Угарный газCO
То же самое
Блокировка Hb эритроцитов,
обр-ие карбоксигемоглобина,
гипоксия
То же самое
Механизм развития гипоксии
Блокировка гемоглобина эритроцитов, нарушение
транспортировки в ткани и клетки
↓
Гипоксия – кислородное голодание тканей и клеток,
нарушение окислительного фосфолирования
↓
Кетоновые тела – кислая реакция, снижение щелочного
резерва
↓
Нарушение гомеостаза – ацидоз (сдвиг в кислую сторону)
↓
Дистрофические изменения эпителиальных тканей
↓
Снижение продуктивности, резистентности,
воспроизводительных функции, нарушение роста и
развития молодняка
Показатели естественной освещенности
животноводческих помещений
Вид помещения
Для содержания основных
СК (световой
коэффициент)
1:10 – 1:15
КЕО(коэффициент
естественной
освещенности)
0,8 – 1,0
групп животных (кроме
откормочных)
Для содержания откормочных
1:20 – 1:30
0,3 – 0,5
1:8 – 1:10
1,0 – 1,2
животных
Для содержания свиноматок с
поросятами
Нормативы искусственной освещенности
животноводческих помещений, не менее
Вид
помещения
Рабочая
поверхность
Для
основных
групп
животных
Освещенность, лк
Удельная
освещенность, Вт/м2
Лампы
накаливания
Лампы
люминесцные
Пол,
кормушки
30
75
4-5
Для
откормочны
х животных
Пол,
кормушки
20
50
2,0 - 2,5
Родильное
отделение,
доильный
блок
Пол,
кормушки
100
150
6-8
Пол,
50
100
4-5
Телятник
Мероприятия по оптимизации
микроклимата
1.Оптимизация объемно-планировочных решений помещений
для содержания животных (рис. 1 – а.б,в )
2.Беспривязное содержание животных на глубокой сменяемой и
несменяемой подстилке (рис.2 и 3 )
3. Содержание животных на решетчатых полах (рис.4 и 5)
4. Эффективная работа системы вентиляции.
5.Эффективная работа системы навозоудаления.
6.Мероприятия по охране почв от загрязнения навозом и
сточными водами животноводческих предприятий (рис.6-10).
7.Мероприятия по охране атмосферы от газообразных выбросов.
Рис.1а. - Предлагаемые примерные
технологические решения в современных
коровниках
Схема коровника с отделенным
навозно-прогулочным коридором (не
утеплённая внешняя стена):
1 – общее лежбище,
2 – навозно-прогулочный коридор со
щелевым полом,
3 – кормовой коридор
Схема фрагмента коровника с
отделенным навозно-прогулочным
коридором (не утеплённая внешняя
стена):
1 – общее лежбище,
2 – навозно-прогулочный коридор,
3 – кормовой коридор
12
Рис.1в -Предлагаемые примерные
технологические решения в
современных коровниках
Разрез углубленного коровника (не
утеплённая внешняя стена):
1 – общее лежбище,
2 – кормовой коридор
Схема коровника с самоочищающимся
полом (утеплённая внешняя стена):
1 – общее лежбище,
2 – навозно-прогулочный коридор,
3 – кормовой коридор
13
Рис.1г - Примерные технологические
решения в современных коровниках
Схема коровника с подстилочной
системой содержания (не
утеплённая внешняя стена):
1 – бокс,
2 – навозно-прогулочный коридор,
3 – кормовой коридор
Схема коровника с
безподстилочной системой
содержания (утеплённая внешняя
стена):
1 – бокс,
2 – навозно-прогулочный коридор
со щелевым полом,
3 – кормовой коридор
14
Рис. 2 - Примерные объемнопланировочные решения коровников
Вид в поперечном сечении коровника с беспривязной системой содержания
на глубоком подстилочном материале и выделенным кормовым
пространством с навозным каналом прикрытым щелевым полом
1 – кормовой коридор, 2 – навозный канал
3 – лежбище, 4 – кормовое пространство
15
Рис. 3 -Примерные решения
коровников боксового содержания
Вид коровника подстилочного с боксами
1- кормовой коридор, 2- кормовая площадь ( навозно-прогулочный коридор),
3-доильный зал 2х4, 4-скребок для навоза типа Дельта,
5 – навозохранилище, 6-перегородки, 7- бокс для молодняка,
8- поперечный скребок, 9- кормовые перегородки,
16
10- ёмкость для стока из навозохранилища
Рис.4 - Коровник беспривязного содержания на
несменяемом подстилочном материале
Рис. 5- Вид коровника беспривязного содержания
на несменяемой подстилке
Рис.6 -План коровника беспривязного содержания на
мелком подстилочном материале, щелевой пол
Обозначения:
417, 418, 419, 420 – № беспроводные датчики обнаружения газов типа LB706 b, фирмы LAB-EL
M – многогазовый датчик iTX, фирмы Deltaserwis
1, 4, 5, 6, 7 – проводные датчики Z01, Z04, Z05, Z06, Z07 соединённые с концентратором LB731,
фирмы LAB-EL
Таблица 1
Параметры микроклимата коровника беспривязного содержания в
холодный период (осень-зима)
**)
снаруж
и
КЕО
[%]
Атмосферное
давление
внутри [гПа]
14,6
7,2
-
99,9
-
0,21
-
16
-
48,06
-
0,25
-
20,1 213,3
-
9,4
-
993,0
902,0
993,0
98,3
99,9
0,19
0,18
6
-
40,81
40,22
0,16
0,23
2
245,0
16,8 245,3
0,8
6,8
-
99,6 100,0 0.11
80,6 81,6 0,106
11
6
32,84
43,70
0,076
0,36
3,7
5,3
2,2
1,1
990,8
-
80,0
20
40*)
55,7
-0,4 98,4
-
108
40,4
10,7
12,2
5,6
4,4
90,1
91,0
65
40,3
9,6
12,3
2,4
9,4
-
снаруж
и
80
7,9
-
3000
внутри
474
394
96,8
99,9
Скорость
циркуляции
воздуха[м/с]
69,4
28,6
15,7 12,2 93,1
13,1 7,5 94,5
Охлождение
[МДж/см2×с]
0,276
0,226
36,7
93,6 89,9 0,11
99,9 100,0 0,15
NH3
мг /м3
35,49
38,42
58
CO2 %
17
16
снаруж
и
внутри
0,15
0,13
внутри
-
Поголовье ,
гол.
4,4
9,2
4,9
6,2
Допустимая максимальная
норма 25,0
*)
300
214
Пора года
5
13,2
19,7
осень
4
0,141
0,423
10,5
12,7
осень
3
38,42
45,75
53,2
осень
2
Освещенность
[lx]
10
12
68
осень
1
Относит. КонцентраТемпераКубатур тура, [°C] влажность ция газов
[%]
а,
мг /м3
/гол.
осень
№
п/п
167,0
490,0
25**)
термический комфорт: 29 – 40 Мдж/см2×с
минимальное внутреннее освещение (ориентировочное) –оптимальное в коровнике 75 lx – в зоне отдыха и кормовой части, в доильном зале 200 lx
В таблице 2 представлено выделение газов в свиноводстве в расчете на 1
свиноместо за 1 год. Следует отметить, что системы с щелевым полом
способствуют бóльшей эмиссии аммиака и достаточно невысокой – окисей
азота, которые в свою очередь выходят на первое место в системах со
сплошным полом.
Таблица 2 -Количество газа выделяемое с одного свиноместа в течении года, кг
Категория
Свиноматки
Поросята
Поросята
холостые и
супоросные
подсосные
массой менее
30 кг
массой
более 30 кг
Пол
NH3
Сплошной
0,4 - 4,2
Сплошной
0,8 - 0,9
Сплошной
0,06 - 0,8
3,9
1,35 - 3,0
2,8 – 4,5
0,9 – 2,4
4,2 – 11,1
2,1 - 4
0,9 - 1,1
Только
щелевой
Частично
щелевой
Литый с
подстилочным
материалом
CH4
N2O
21,1
0,02 –
0,15
0,59 –
3,44
0,05 – 2,4
ХРАНЕНИЕ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ НАВОЗА
Во время хранения навоза, в нём происходят химическобиологические процессы, в результате которых из соломы и
отходов животных возникает однородная масса, а находящиеся
в ней кормовые элементы превращаются в более доступные
для растений формы. Во время складирования наблюдаются
также потери некоторых элементов, а конкретно азота и калия,
которые вымываются водой, а кроме этого азот испаряется в
атмосферу в виде аммиака и элементарной форме. Размер этих
потерь зависит от способа складирования навоза. Наименьшие
потери наблюдаются в углубленных коровниках.
Основным негативным воздействием животноводчества на
окружающую
среду
может
быть
неблагоприятное
изменение состава воздуха из-за эмиссии из помещений
CO2, NH3, а также эмиссии этих газов и неприятных запахов
в результате неправильного складирования натурального
навоза, навозной жижи и мочи, силосов. Неправильные
действия
с
складирование
натуральным
и
навозом,
применение,
могут
в
том
числе
также
быть
источником загрязнения грунтовых вод и почвы.
 Основные направления снижения
эмиссии газов в свиноводчестве:
 сбалансированные корма,
 поэтапное кормление,
 уменьшение глубины навозных
каналов в хозяйственных постройках,
 изменение конструкции каналов,
 изменение способа опорожнения каналов и резервуаров, а
также – в области очистки воздуха от аммиака и
неприятного запаха – использование биофильтров и
химических очистительных систем.
• Кормление
Состав кормов следует приспособить к реальным потребностям
различных возрастных и производственных категорий
свиней на энергию и питательные составляющие,
содержащиеся в кормах. Это значит, что в хозяйстве должны
готовиться специальные смеси, отдельные для кормящих
свиноматок, беременных свиноматок, маленьких, средних и
растущих поросят, кабанчиков.
Возможно также улучшение ситуации в самом хозяйстве:
рекомендуется использование синтетичесих аминокислот в
необходимом для свиней количестве и одновременное
снижение общего содержания белка в кормах. Снижая
содержание азота в кормах на 10% можно получить
тринадцатипроцентное сокращение эмиссии аммиака.
• Полы в боксах
Наиболее эффективным способом снижения эмиссии аммиака и
неприятного запаха является использование частично щелевых
полов. Загрязнённый литый пол провоцирует большую эмиссию
аммиака и неприятного запаха, особенно в высоких температурах,
также как и глубокие резервуары на навозную жижу и полностью
щелевые полы. Следует регулярно орошать места складирования
навоза в летний период с целью охлаждения поверхности навоза и
очистки отходов, а материалы используемые для строительства
каналов и колосниковых решёток должны иметь гладкую
поверхность обеспечивающую быстрое стекание отходов в
коллекторы и резервуары. В системах с литым полом необходимо
эффективное удаление мочи с целью предотвращения испарения
аммиака.
Систему содержания на глубоком подстилочном материале на всей
поверхности не можно отнести к BAT, зато системы с выделенным
пространством, с которого навоз регулярно убирается, соответствует
этим требованиям.
• Навозные каналы
Объём навозной жижи в канале можно уменьшить
используя каналы с пологими стенами. Опорожнение
каналов наиболее эффективно можно провести при
помощи трубопроводов (вакуумные системы). Эмиссию
вредных газов могут уменьшить охлаждающие системы,
например трубы с водой переносящие тепло с навозной
жижи в другие части здания. Схожий результат может дать
уменьшение pH навозной жижи.
Каналы в виде буквы V обеспечивают наименьшую
площадь испарения навозной жижи и можно их
автоматически опорожнять каждый день. Использование
закрытых трубопроводов вместо открытых также
способствует редукции эмиссии.
Рис. 6 -Складирование навозной
жижи в глубоком канале
29
Рис.7 - Хранилище навоза.
Загрузка трактором
30
Рис.8 - Хранилище навоза
Гидравлическая загрузка снизу
31
Рис. 9 -Наполнение цистерны из
хранилища
32
Рис.10 - Устройство резервуара для хранения
навоза
Рис. 11 - Ограничение выделения
аммиака в атмосферу - „Палатка - шатер”
34
Рис. 12 - Схема обработки жидких отходов и
навоза (помета)
• Мероприятия по охране почвы от загрязнений
отходами животноводческих предприятий:
- внедрение современных технологий содержания животных;
внесение натурального навоза в масштабе года не может
- содержать больше чем 170 кг азота (в чистой форме на 1 га),
- складирование навозной жижи и мочи в непроницаемых
закрытых резервуарах,
- использование хозяйством на своих полях навозной жижи и
мочи в системах орошения технических и зерновых культур;
- использование навозной жижи и мочи, органических
отходов для производства биологического топлива (биогаза).
- введение мониторинга качества воды и почвы в хозяйствах
на предмет содержания азота, растворимого фосфора и калия.
Запрет на:
– использование навоза и сточных вод на почвах,
залитых водой, покрытых снегом или замёрзших на глубину
до 30 см;
– внесение навоза в жидкой форме на почвах без
растительности, расположенных на склонах с наклоном
более 10%;
– внесение сточных вод во время вегетации растений,
предназначенных для непосредственного употребления
(зеленые овощные культуры и др.);
– натуральные навозы в жидкой форме могут быть
использованы, когда уровень подземной воды
находится на уровне ниже 1,2 м.
Спасибо за внимание!