Введение к работе
Актуальность темы. Использование больших объемов воды в промышленности, для нужд населения и в животноводстве, приводят к накоплению значительного количества сточных вод (СВ) и животноводческих стоков (ЖС),. СВ и ЖС (далее стоки) представляют большую опасность для окружающей среды. В тоже время они содержат органическое вещество и питательные элементы, и рациональное использование их в растениеводстве обеспечивает не только природоохранный эффект, но и решает проблему создания прочной кормовой базы животноводства. Кроме этого стоки являются одним из дополнительных резервов экономии водных ресурсов.
Технологический процесс орошения стоками оказывает удобрительное действие на почву и увеличивает урожай многолетних трав до 40%. На оросительных системах стоки в основном распределяются способом дождевания с применением следующей поливной техники: ДКН-80, ТКУ-100, ДФС-120, ДДН-100, ДД-30-1. Как показал опыт их эксплуатации машины работают надежно при распределении подготовленных стоков, однако при этом наблюдается загрязнение окружающей среды и требуются значительные затраты ручного труда.
Наиболее соответствуют санитарно-гигиеническим, агромелиоративным и природоохранным требованиям многоопорные дождевальные машины для орошения в движении по кругу (МДМК). Была разработана МДМК для стоков свиноводческих комплексов дождевальная машина «Фрегат» ДМУ-Асс. Однако полностью автоматизируя процесс полива, машина не соответствовала требованиям экологической безопасности. Поэтому актуальной научно-технической проблемой является проведение исследований, позволяющих разработать технические и технологические решения, обеспечивающие экологически безопасное применение МДМК для распределения стоков на оросительных системах с использованием СВ и ЖС.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является обоснование и разработка технологических и технических решений по применению многоопорных дождевшгьных машин, проводящих орошение в движении по кругу (МДМК), для экологически безопасного распределения стоков на сельхозугодьях.
В задачи исследований входило: определение и оценка свойств стоков, наиболее влияющих на гидравлические и мелиоративные характеристики насадок и машин, а также экологическое состояние орошаемого участка; установление экологических требований при дождевании стоками; разработка и определение характеристик насадок, позволяющих осуществлять близпочвенное распределение стоков (БРС); определение достоковых норм и
дальности распространения ветром капель и газообразных веществ стоков; разработка технических решений, повышающих технологическую надежность МДМК и устраняющих негативное воздействие колеи.
Методика исследований. Исследования проводились в Научно-исследовательском институте по сельскохозяйственному использованию сточных вод «Прогресс» в соответствии с планом НИР (Федеральная целевая программа «Плодородие почв» и отраслевая НТП «Мелиорация и гидротехника» по темам: 05.10.01. «Разработать технологию использования удобрительной ценности различных фракций навоза животноводческих комплексов и технологию увлажнительно-удобрительных поливов ими»; 1.10.4. «Разработать мероприятия по охране водных ресурсов и окружающей среды от загрязнения при эксплуатации оросительных систем с использованием сточных вод и навозных стоков на орошение».
Гидравлические и агротехнические исследования насадок проводили на специальных лабораторных и лабораторно-полевых стендах, спроектированных и изготовленных согласно общепринятым методикам и рекомендациям. Нолевые исследования и испытания проведены согласно РД 10.11.1 -89. Обработка результатов исследований проводилась на основе методов математической статистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
выявлены закономерности впитывания стоков с учетом кольматации почвы в зависимости от содержания в них сухого вещества; предложены методы определения достоковых норм;
установлено влияние свойств стоков на процесс орошения дождевальными машинами кругового действия, определены экологические требования при дождевании стоками, дана методика определения санитарно-защитной зоны;
разработаны методы расчета параметров дождевальных насадок для близпочвенно-го распределения стоков, установлены зависимости для определения их гидравлических и мелиоративных характеристик;
получены технические решения для повышения технологической надежности дож-девачьных машин кругового действия.
Практическая значимость и внедрение. Разработаны рекомендации производству, позволяющие модернизировать дождевальные машины кругового действия для экологически безопасного распределения стоков на многоцелевых оросительных системах.
Результаты исследований использованы при составлении нормативного документа: «Оросительные системы с использованием сточных вод и животноводческих стоков» ВНТП-01-98 и при создании опытных образцов ДМУ «Фрегат» и «Кубань-ЛК-1», проводящих близпочвенное орошение животноводческими и промышленными стоками.
Многоопорные дождевальные машины для орошения стоками в движении по кругу внедрены на оросительных системах при Лакинском комплексе по откорму КРС во Владимирской области, и на Чапаевском животноводческом комплексе в Запорожской области, а также для внесения стоков Оренбургского газоперерабатывающего комплекса и Щебекин-ского биохимического завода в Белгородской области.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на научно-технических конференциях ВНИИССВ 1986-1993 гг.; ГрузНИИГиМ -1989 г., ВНИИГиМ - 1986 г., 2000 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей (в соавторстве) и 4 авторских свидетельства.
Основные положения, выносимые на защиту:
закономерности впитывания стоков и методы определения достоковых норм и размеров санитарно-защитной зоны при орошении МДМК;
расчет параметров насадок для близпочвенного распределения стоков и зависимости по определению их гидравлических и мелиоративных характеристик;
технические решения для обеспечения технологической надежности МДМК и исключения негативного воздействия колеи, образуемой круговыми машинами;
рекомендации по модернизации МДМК для проведения экологически безопасного распределения стоков.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка литературы и 16 приложений.
