УДК 631. 171
В. К. Найденко, к. т. н., с. н. с. ГНУ СЗНИИМЭСХ
Математическая модель-ММ, загрязняющие вещества, поголовье, размеры свинарников, вентиляция, параметры микроклимата, предельно допустимая концентрация
Каждая свиноферма или свинокомплекс состоят из свинарников, кормоприготовительных или кормораспределительных сооружений, навозоприемников с насосами, цехов по хранению или переработки навоза, ветеринарных объектов и санбоен с пунктами переработки свинины, санпропускников с хозяйственно-бытовыми и дезинфекционными помещениями и дезбарьерами.
На каждом участке присутствуют загрязняющие вещества, но с различной удельной концентрацией.
В свинарниках образуются такие основные газообразные загрязняющие вещества: углекислый газ, пары влаги, аммиак, сероводород, меркаптаны и микробы. В навозоприемниках, в пунктах переработки навоза и навозохранилищах в основном выделяются аммиак и сероводород.
При хранении навоза, компоста или жидкого навоза на площадках или в резервуарах происходит потеря азота в количестве10-15%. В количестве 5-10% происходит потеря азота при внесении его в почву.
Газообразные продукты разложения навоза способны проникать в более высокие слои атмосферы, благодаря переслаиванию и турбулентному движению воздуха, и переносится на значительные расстояния.
Микробное загрязнение воздуха концентрируется по вышеназванным участкам выделений загрязняющих веществ и распространяется атмосферными потоками воздуха на значительное расстояние в виде полидисперсных аэрозолей.
Количественные величины вредных загрязняющих газообразных веществ, выделяемых на участках свиноферм определяются согласно действующих норм ВНТП 2-96. Для количественного определения загрязняющих веществ в свинарниках следует пользоваться нормативными данными и универсальной формулой
G j = Qj gj *Тj*Пj, (1),
где: Qj – масса животного; gj – количество загрязняющего вещества выделяемого животным (на единицу живой массы); Тj – срок содержания животного на данной стадии; Пj- количество животных. Эта формула позволяет определить количество загрязняющего вещества G j (в Т – сроки времени в: cекунду, час, сутки, год)
Для количественного определения загрязняющих веществ в навозохранилищах и местах переработки навоза следует пользоваться нормативными данными по ВНТП 2-96 и формулой
Gj= Sj*hj*Тj, (2)
где Sj – площадь навозохранилища; hj - удельная величина загрязняющего вещества, выделяемого с единицы площади компостной площадкой или навозохранилищем;
Для обеспечения выброса загрязняющих веществ необходимо рассчитать потребное количество вентиляционного воздуха и сопоставить полученную концентрацию вредных веществ с предельно допустимыми (ПДК). Одновременно с экологической безопасностью свинофермы решается проблема создания и обеспечения микроклимата в помещениях зданий.
Для определения потребного количества вентиляционного воздуха Vj следует использовать нормативные данные по ВНТП 2-96, согласно которым на 1 ц живой массы свиней требуется 30, 45 и 60 м3 /ч воздуха, соответственно, для зимы, переходного периода и лета.
Vj ,= (30,45,60 м3 /ч)*ΣGj (3)
С целью ускорения и автоматизации расчетов предлагается математическая модель ММЭкБ по определению количества загрязняющих веществ, параметров вентиляционной системы (микроклимата) и экологической безопасности в виде определения величин концентрации загрязняющих веществ и сопоставления их с Предельно Допустимыми Концентрациями (ПДК). Структурная схема модели представлена на рис. 1, а сама модель выполнена в таблицах Ехсel. Модель ММЭкБ состоит из 2-х блоков: создания и обеспечения микроклимата и экологической оценки во всех зонах свинофермы.
Рис. 1 Структурная схема модели ММЭкБ по созданию микроклимата и экологической оценке свиноферм
Для экологической оценке свинофермы по загрязняющим веществам, выделяемым на различных ее участках, необходимо произвести расчеты их на модели, для определения количества общей и свободной теплоты, водяного пара (пота животных) и углекислого газа аммиака, сероводорода, меркаптана, численного количества микробов, выделяющихся в помещениях свинарников (таблицы 1,2) и в зоне переработки и хранения навоза (таблица 3). Исходные данные для таблиц 1,2,3 берутся из технологических расчетов (см ж «Перспективное свиноводство №5 2011г.») и из ВНТП 2-96.
После определения количества загрязняющих веществ по таблицам 1,2,3 следует определить количество вентиляционного воздуха, необходимого для вентиляции помещений свинарников. Для этого используется таблица 4. В нее заносятся поголовье, по технологическим группам, живая масса свиней и размеры помещений. Определение количества вентиляционного воздуха производится с использованием формулы (3). По полученным результатам расчетов выбираются вентиляционные установки.
По этим же результатам расчета вентиляционного воздуха можно определить концентрацию загрязняющих веществ в единице объема воздуха и сравнить ее с предельно допустимыми величинами (таблица 5). При необходимости можно скорректировать величины потребного количества вентиляционного воздуха путем подбора вентиляционных установок по производительности.
Составленные таблицы 1,2,3,4 обладают памятью единожды произведенным математическим действиям и представляют собой модель, которая является универсальной поскольку может тиражироваться с сохранением своих свойств. Для очередного использования математической модели достаточно ввести новые исходные данные по поголовью и размерам помещений и сооружений
После определения потребного количества вентиляционного воздуха и количества загрязняющих веществ, можно рассчитать предельные допустимые концентрации загрязняющих веществ по нижеследующей формуле:
ПДКj =Gj / Vj , (4)
Сопоставляя степень концентрации загрязняющих веществ в единице объема вентиляционного воздуха с предельно допускаемыми величинами, определяли достаточность расхода воздуха. В приведенных выше расчетах принятые мероприятия по вентилированию помещений достаточны для обеспечения условий содержания свиней и работы обслуживающего персонала.
Санитарными правилами (закон РФ «89-Ф3 от 26.06.98 – «Об отходах производства и потребления») установлено, что зоной влияния на атмосферный воздух является территория, на которой суммарное количество загрязнений атмосферы от всей совокупности источников выбросов вредных веществ превышает 0,05 ПДК загрязняющих веществ.
