Лагуны для навоза: их устройство и эксплуатация
19.11.2013 Леонов М.В., Щеголева И.В.
Исторически сложилось (с легкой руки переводчиков), что, за навозохранилищами закрепилось красивое название – лагуны. В соответствии с ГОСТ Р 53042-2008 «Удобрения органические. Термины и определения»: лагуна для хранения бесподстилочного навоза (помета) — это заглубленное в земле навозохранилище (пометохранилище) с гидроизоляцией из полимерных материалов.
Конструкция лагун
При строительстве лагун важным этапом являются земляные работы. На их долговечность влияют период проведения работ и качество укладки (трамбовки) грунта. Например, при производстве земляных работ зимой без должной утрамбовки грунта, были случаи перекоса уровня дамб весной до 1 м в уже покрытой геомембраной лагуне. Также важна профессиональная укладка геомембраны, качество сварки швов, выполнения земляного замка.
Для исключения прорастания растений ложе сооружения обрабатывают гербицидами. Для дополнительного выравнивания поверхности и защиты полимерной пленки под нее может укладываться геотекстиль.
Лагуны для навоза чаще всего выполняются в полувыемке-полунасыпи. Ее дно должно находиться на 0,5 м выше уровня грунтовых вод. При глубоком залегании грунтовых вод лагуны могут быть выполнены полностью в выемке. В этом случае отсутствуют трудоемкие работы по уплотнению дамб, упрощается подъезд техники при их эксплуатации, но возникают вопросы перевозки грунта. И тогда выбор конструкции определяется технико-экономическими расчетами.
В соответствии с возможной высотой всасывания насосных станций, рекомендуемая глубина лагун должна составлять не более 6 м. Встречаются случаи строительства более глубоких сооружений до 9 м, что является показателем технической безграмотности проектировщиков, так как забрать навоз на такой глубине без использования погружных насосов даже теоретически невозможно.
Заложение откосов лагун определяется свойствами грунтов и не может быть круче их естественного откоса: для глины и суглинка при естественной влажности 1:1, для песчаных грунтов 1:2. Но следует учитывать, что за счет гидроизоляции откосов от атмосферных осадков влажность грунтов может уменьшиться и потребуются более пологие склоны, поэтому менее 1:1,5 заложение откосов для глинистых грунтов делать не рекомендуется, а для песчаных грунтов заложение откосов выполняется до 1:3.
Заложение откосов определяется также требованиями применяемой техники для перемешивания навоза. При использовании лагунных помп заложение внутреннего откоса в месте ее опускания в лагуну должно находиться в пределах 1:2 — 1:3.
Также дно лагун необходимо выполнять с уклоном в сторону установки оборудования по откачке навоза (лагунной помпы) для уменьшения мертвого объема. При этом учтя волновые нагрузки и прием осадков, уровень заполнения навозохранилища принимается не менее 0,5 м от верха дамб.
Перемешивание навоза в лагунах
При хранении неразделенного навоза накапливается осадок в лагунах, который образуется и при хранении жидкой фракции навоза, но в меньших объемах. Лагуны не могут очищаться от осадка механическим способом как навозохранилища с бетонным покрытием, поэтому необходимо перемешивание как неразделенного навоза, так и жидкой фракции после сепарирования. Только при хранении сепарированного навоза для этого может применяться меньшее количество техники и более постое и дешевое оборудование. Так, например, для крупных лагун для хранения неразделенного навоза применяются одновременно лагунная помпа и миксер, а для жидкой фракции достаточно миксера. О целесообразности разделения навоза можно прочитать в нашей статье на сайте.
Для перемешивания навоза целесообразно применение передвижного оборудования, работающего от вала отбора мощности трактора. Как показал опыт, применение стационарных перемешивающих устройств в лагунах не эффективно, так как приводит к накоплению осадка в зонах малых скоростей движения жидкости.
При проектировании площадок лагун на животноводческих предприятиях необходимо предусматривать дороги, технологические площадки для работы техники по перемешиванию, забору жидкого навоза для перекачки на поля. Необходимо учитывать требования по ширине дамб для проезда и установки применяемого оборудования. Строительство лагун с узкими дамбами, не позволяющими осуществить установку оборудования для перемешивания и забора навоза, является довольно распространенной ошибкой.
При использовании лагунной помпы ширина дамбы в месте ее установки должна составлять 20 м. Для установки лагунной помпы на каждой секции навозохранилища могут быть предусмотрены одна или две технологические площадки. При использовании лагунного миксера, который перемещается по сторонам сооружения, ширина дамб рекомендуется не менее 10 м. Ширина дорог на дамбах принимается 4 м.
Целесообразно чтобы ширина лагун не превышала 60-65 м, что позволит исключить образование зон с накоплением осадка в ней, так как радиус действия лагунных миксеров до 35 м.
Механическое повреждение геомембраны
Хотя геомембраны и достаточно прочный материал, но как показывает практика, нет гарантии от его механического повреждения по тем или иным причинам. Это может быть разрыв от механических воздействий при перемешивании или заборе навоза, в случае нарушения технологии производства работ. Отмечались случаи вандализма и разрыва покрытия волком, попавшим в лагуну (по современным требованиям площадка лагун должна иметь ограждение).
При повреждении покрытия лагун не важен его размер, так как при попадании навоза под геомембрану вследствие разложения органических веществ выделяются газы, происходит образование воздушного пузыря и лагуна выходит из строя. Поэтому площадка лагун, являясь гидротехническим сооружением, должна иметь сеть наблюдательных гидрорежимных скважин для контроля утечек навоза из секций лагун.
Итак, подводя итоги, еще раз хочется подчеркнуть тот факт, что устройство лагун без соблюдения технических норм и привлечения специалистов в данном вопросе, является глубоким заблуждением, влекущим за собой большие финансовые потери.
Машиностроительный завод «ПОТОК»
© Все права защищены.
Любое использование материалов, размещенных на сайте, допускается только с согласия администрации.
Источник
agro-e
1. Хранение навоза
Навозохранилище — применяется на животноводческих предприятиях для сбора и карантинации навоза с последующим использованием в качестве удобрения.
При разработке проекта свинофермы возникают вопросы, на какой объем и какое количество навозохранилищ необходимо предусмотреть.
Согласно рекомендациям по проектированию систем удаления и использованию навоза (РД-АПК 1.10.15.02-08), регламентируются следующие требования:
- хранение навоза предусматривается в навозохранилищах секционного типа;
- для совмещения процессов хранения и карантинации навоза предусматривать не менее двух секций.
В связи с данным требованием, необходимо проектировать не менее одного навозохранилища разделенного на две независимые секции. Первая секция для карантинации навоза, вторая для накопления.
Естественное обеззараживание не разделенного на фракции навоза, производится путем выдерживания в секционных навозохранилищах в течение 12 месяцев. Данное требование устанавливает необходимость карантинировать навоз в соответствии с нормативным периодом. В период карантинации, навозохранилище должно быть заполнено до расчетного объема. Дополнительное заполнение в процессе карантинации, запрещено.
На свинофермах мощностью свыше 6 тысяч свиней в год не допускается использование навозохранилищ, для навоза неразделенного на фракции. После разделения (сепарации) твердая фракция навоза карантинируется в буртах, на площадке с твердым покрытием. Жидкая фракция карантинируется в навозохранилище, в течении:
- 6 месяцев — в весенне-летний период;
- 9 месяцев — в осенний период.
Руководствуясь данными нормативами количество и объем навозохранилищ, необходимо предусматривать исходя из графика весенне-осенних полевых работ и годового выхода навозных стоков со свинофермы.
На момент освобождения навозохранилища, карантинация в нем навоза должна быть завершена.
Применение технологии разделения навоза на фракции, позволяет уменьшить количество навозохранилищ. Это связано с тем, что в зависимости от сезона хранения разделенных стоков, период карантинации сокращается в 1,5-2 раза.
2. Лагуна для хранения навоза.
Хранения жидкой фракции навоза после процесса разделения осуществляется в бетонных или пленочных навозохранилищах. Пленочное навозохранилище (лагуна) представляет собой котлован, на стены и дно которого уложен влагонепроницаемый материал — геомембрана. Толщина геомембраны для устройства навозохранилища, должна быть не менее 1,5мм.
Геомембрана это многослойный материал, изготовленный из высококачественного полиэтилена с применением стабилизирующих добавок.
Геомембрана является качественным гибким материалом с высокими гидроизоляционным и антикоррозионным свойствами и высокими механическими характеристиками.
Геомембрана обладает высокой прочностью к разрывам, ударам, проколам, износу и ультрафиолету. При сравнении объема капитальных затрат и времени на строительство, пленочное хранилище возводится быстрее и с меньшими затратами.
3. Устройство лагуны для хранения навоза.
Перед укладкой геомембраны выкапывается котлован. Выбранный грунт укладывается по периметру, образовывая дополнительные насыпные стенки. В гребне насыпной стенки устраивается «земляной замок» в виде канавки, для фиксации верхнего края геомембраны.
Рис.3 Подготовка котлована для лагуны.
После подготовки котлована, производится укладка геомембраны. Соединение швов, производится с помощью специального сварочного инструмента методом горячего клина. Данный метод позволяет создать двойной шов, что является гарантией высокой прочности на разрыв.
Рис.2 Укладка геомембраны в лагуне для хранения навоза.
Данная технология сварки позволяет изготавливать гидроизоляционные поверхности любых размеров, геометрической формы и степени сложности. Сварочные работы производятся в определенном диапазоне влажности и температуры воздуха, регламентирующейся производителем геомембраны. После завершения монтажных работ по сварке геомембраны, в лагуне устанавливается насосное оборудование.
Рис.4 Сварка мембраны.
Для перемешивания навоза в навозохранилище с последующими его освобождением, применяются миксеры и насосы, устанавливающиеся на бетонные плиты, заранее уложенные на дно лагуны.
Рис.5 Установка оборудования в лагуну.
Обратитесь к нам, и мы:
- разработаем систему удаления навоза,
- рассчитаем необходимый объем и количество лагун,
- определим место расположения лагун относительно свинофермы,
- подберем необходимое насосное оборудование для лагун.
Источник
«ЛАГУНА», как один из новейших методов обезвреживания отходов содержания животных
Методы утилизации отходов животноводства. Одним из направлений агропромышленного комплекса (АПК) Кировской области является разведение сельскохозяйственных животных: крупного рогатого скота молочных и мясных пород, свиней, птицы. При содержании животных и птицы образуются крупнотоннажные отходы: навоз и помет. Отходы животноводства по данным инвентаризации ежегодно образуются и используются в количестве 2640,0 тыс т [1].
При этом на 1059 площадках временного хранения ежегодно находятся 3977,56 тыс т указанных отходов в ожидании использования (технологическое обезвреживание) [1, 2]. Согласно областной целевой программе «Развитие агропромышленного комплекса Кировской области на период до 2015 года» в перспективе до 2015 года планируется: развитие племенного животноводства с увеличением поголовья скота примерно в 2 раза по сравнению с 2008 г. (табл. 1) [1, 3]; развитие мясного животноводства с увеличением поголовья скота в 5 раз; развитие мясного животноводства с увеличением мяса скота и птицы на реализацию в убойной массе в 1,48 раза [2].
При реализации всех мероприятий программы годовые объемы образования навоза к 2015 году увеличатся в пять раз, помета — в 1,5 раза и могут достигнуть 16000 и 300 тыс. т соответственно [3]. С увеличением объема производства и использования органических удобрений, повышением требований к их качеству, к охране окружающей среды актуальной задачей становится строительство специальных площадок компостирования.
Масса отходов, тыс. т
Использовано и обезврежено
Длительное хранение и захоронение
Несмотря на то, что отходы животноводства и птицеводства практически не накапливаются, а регулярно используются, объекты их размещения являются источниками негативного воздействия на атмосферный воздух, подземные воды, почвы.
Охрана окружающей среды обеспечивается за счет правильного размещения площадок, с учетом расположения рыбохозяйственных объектов и уровня грунтовых вод; устройства специальных защитных приспособлений — бетонированных площадок, бордюров, водоотводных канав и жижесборников. По характеру капитальности и долговечности службы площадки разработаны в трех конструктивных вариантах (таблица 2) [4], применение которых зависит от характера защищенности грунтовых вод на месте строительства [4]. По объемам площадки имеют три основных типоразмера — 1500, 2500 и 3500 м 3 [4].
Новый метод утилизация отходов содержания животных. Одной из современных и легко реализуемых разновидностей навозохранилища является «Лагуна». Лагуна представляет собой заглубленный котлован, грунт вынутый из котлована используется для образования замкнутой дамбы по периметру.
На нижней части Лагуны создается 300-миллиметровая песчаная подушка, далее на песчаную подушку и боковые стенки наносится и утрамбовывается глиняный замок толщиной 250 мм. Далее укладывается защитная пленка, текстильный дренаж и нижняя пленка. Нижнее уплотнение выполняется из пленки «Nicoflex»1000 HSPO (высокопрочный полиоле-фин) с удельным весом 1000 г/м 2 [5].
Пленка раскатывается из рулона и растягивается по всей площади лагуны, выравнивается, чтобы не было зон натяжения, при помощи экскаватора. Края пленки закладываются в канавку, выкопанную по верху дамбы, для лучшей фиксации пленочного покрытия. Пленка склеивается внахлест сварочным экструдером ПСТ-2 или ручным аппаратом РЭСУ-500 [6]. Верхнее покрытие выполняется из пленки «Nicoflex»800 HSPO (высокопрочный полиолефин), удельный вес 800 г/м 2 , изготавливается с армированием из полиэстера, что обеспечивает пленке достаточную прочность.
Преимущества этой пленки — это долговечность (стойкость к воздействию УФ лучей) и эластичность при высоких и низких температурах. Верхняя пленка фиксируется на опорных элементах конструкции и стенках таким образом, что достигается полная герметичность стыков. Укладка пленки производится при скорости ветра не более 5 м/с [6].
По верхнему периметру дамбы при помощи подвесов монтируется пластиковая перфорированная гибкая труба, предназначенная для отвода метановых газов, образующихся при брожении. При установке крышки труба деформируется и плотно прилегает к стыкуемым объектам. В результате происходит процесс полной герметизации хранилища, а так же отвода газов, препятствуя распространению неприятного запаха, выделению аммиака и защищая емкости от заполнения атмосферными осадками [7] (рисунок).
Уничтожение возбудителей болезней и семян сорняков в лагуне происходит в процессе анаэробного сбраживания. Сброженные в анаэробном процессе навозные стоки богаты питательными веществами в легкоусвояемой форме, не имеют запаха и практически дегельминтизированы, что решает проблемы экологического, санитарного и агрохимического характера. Резервуар может быть открытым — иметь только нижнюю пленку, препятствующую попаданию хранимого вещества в землю, или закрытым — иметь, кроме нижней, еще и верхнюю пленку, плавающую поверх содержимого резервуара 7.
На ферме должно быть минимум две лагуны, обеспечивающие последовательное накопление и 6-месячное выдерживание (обеззараживание) навоза по средствам добавления 1 кг СаСО3 на 1 тонну навоза с периодической гомогенизацией. Выгрузка производится для весенне-осеннего внесения на поля годового объема навоза [9].
Система циркуляции посредством специального трехлопастного миксера фирмы JS, предназначенного для резервуаров с пленочным покрытием, гомогенизации навоза в период его накопления и перед опорожнением Лагуны служит для более быстрого обеззараживания стоков 8.Миксер с лопастями помещается в раму, которая защищает от повреждения пленку. Рама оборудована регулируемыми насадками, которые в процессе перемешивания могут управляться с верха дамбы.
Подача навоза в лагуну производится самовсасывающими насосами для жидкого навоза, например фирмы «JOZ». Выгрузная станция устраивается в месте, обеспечивающем подъезд тракторов с самовсасывающими бочками. Таким образом, полностью исключается попадание навоза на землю и загрязнение прилегающих территорий [8].
Открытая лагуна монтируется по аналогии закрытой, исключая верхнюю покрывную пленку.
Преимущества лагун перед типовыми навозохранилищами заключается в следующем: лагуна значительно дешевле железобетонных и металлических навозохранилищ; возможность совмещения в одном сооружении функций хранения и обеззараживания; простота устройства и монтажа отдельных узлов и сооружения в целом; возможно увеличение объемов за счет надстройки высоты стен, отсутствие загрязнений территории рядом с фермой; полная безопасность для окружающей среды. Так как мы исключили капитальные бетонные конструкции, что многократно удешевили навозохранилища, не утратив их герметичности и сохранив возможность при необходимости изменять месторасположение лагуны [6]. Преимущественно в Кировской области применяют построенные в советские годы типовые навозохранилища, но функционируют и лагуны.
Внесение органических удобрений. Для транспортировки с последующим внесением навоза на поля используются спредеры. Ёмкость бака от 20 500 до 27 300 л. Спредер оборудован независимой подвеской, системой автосмазки, дисковыми тормозами, системой рециркуляции, перемешивания навоза и рукавами для разбрызгивания с зоной охвата от 10 до 14 м [8].
Стоимостные показатели. Усиленная Лагуна, позволяющая наиболее сильно защитить от фильтрации жидкие навозные отходы в период накопления, представлена в дополнительном 250-миллиметровом глиняном замке и стоит 420 тыс. рублей. Так как для нормальной работы потребуется два таких навозохранилища соответственно цена будет составлять 840 тыс. рублей. На наш взгляд, усиление глиняным замком обосновано и экономически выгодно в силу того, что глина плохой фильтрующий материал и она предотвратит от загрязнения почвы при аварийной разгерметизации пленки.
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) пленочного навозохранилища типа Лагуна. На территории Кировской области успешно эксплуатируются такого типа навозохранилища. Строительство, а также монтаж проводятся в соответствии с инструкцией по проектированию и строительству противофильтрующих устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов СН 551 -82 [6]. Воздействие на окружающую среду Лагуны в период строительства и монтажа будет носить кратковременный характер, а в период эксплуатации будет иметь место воздействия в течение всего срока службы.
Виды техногенных воздействий объекта по уничтожению биологических отходов:
- загрязнение атмосферного воздуха,
- техногенное воздействие на земельные ресурсы,
- воздействия на водные объекты,
- обращение твёрдыми отходами;
Оценка воздействия на геологическую среду. Воздействие на почвенно-растительный покров связывается с механическим повреждением в результате выемки грунта, проведения работ по установке насыпной дамбы из выбранного грунта, изменение рельефа местности, химическим загрязнением в результате выбросов при строительных работах, возможным загрязнением при засорении территории образующимися твёрдыми отходами и нефтепродуктами.
Возможно в период эксплуатации нарушение герметичности пленки, что ведет к загрязнению почвенного покрова, так же негативное воздействие проявляется из-за потери плодородного слоя почвы.
Оценка воздействия на атмосферный воздух. Суммарное количество выбросов от работы строительной техники и эксплуатации такого навозохранилища значительно меньше, чем ранее реализованные проекты.
К негативному воздействию открытой Лагуны на атмосферный воздух относится аммиак, у закрытой Лагуны аммиак с помощью специальных отводящих труб собирается в отдельный герметичный резервуар и тем самым минимизирует попадание загрязняющих веществ в атмосферу. Контроль соблюдения нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ) будет осуществляться как ведомственный, так и государственный.
Оценка воздействия при обращении с отходами. Такого типа навозохранилище, как Лагуна, способно складировать отходы от животноводческих ферм в виде жидкой фракции навоза, относящегося к 4 классу опасности в соответствии с Федеральным классификационным каталогом отходов [10]. В результате строительства Лагун происходит замусоривание прилегающей территории твердыми бытовыми отходами и нефтепродуктами.
Оценка воздействия на растительный и животный мир. Прямое воздействие в месте строительстве Лагун выражается в уничтожении плодородного слоя почв и в связи с этим полное уничтожение растительности в данном месте. К косвенным относят изменение путей миграции животных.
Оценка воздействия на поверхностные и подземные воды. Негативное воздействие выражается в возможности загрязнения подземных вод навозными стоками при нарушении герметизации швов или пленочного полотна в период эксплуатации, для минимизации таких рисков Лагуны проектируют в местах с низким уровнем грунтовых вод и строительство пруда-накопителя в комплексе с Лагунами.
Оценка воздействия на социальные условия. Наиболее значимый социальный фактор выражается в том, что Лагуна является своего рода емкостью санитарного обезвреживания навозной жижи в течение 6 месяцев. В течение полугода происходит практически полное уничтожение патогенных микроорганизмов. Помимо этого навозохранилище закрытого типа минимизирует распространение запаха, исходящего от навоза, и создаст рабочие места, как при строительстве Лагун, так и при их дальнейшей эксплуатации.
Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду:
Для минимизации воздействия на почвенные ресурсы требуется отдельное складирование плодородного слоя почвы в соответствии с ГОСТ 17.5.1.03-78. и дальнейшего его применения, что является трудоемкой и дорогостоящей операцией [11].
Для данных типов навозохранилищ в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.120003 будет установлена санитарно-защитная зона 1000 метров для открытого типа Лагун и 500 — для закрытых [12].
Для снижения негативного воздействия на атмосферный воздух и уменьшение запаха разработаны навозохранилища закрытого типа и дальнейшего монтажа накопителя отходящих газов.
Для предотвращения загрязнения подземных и поверхностных вод необходимо применять сварку швов внахлест согласно СН 551 -82 [6] и последующего строительства прудов-накопителей.
Для минимизации воздействия на водные ресурсы предусмотрены дополнительные виды защиты от фильтрации в виде 250-миллиметрового глиняного замка по всему периметру ложа и дополнительного слоя покрывающей пленки в местах размещения аппаратов для гомогенизации Лагун.
Для полного санитарного обезвреживания отходов необходимый срок выдерживания составляет 6 месяцев при обработке стоков известью за 3-4 месяца до опорожнения Лагуны [11].
Система производственного экологического мониторинга. Открытость данных мониторинга в период строительства и эксплуатации навозохранилищ типа Лагуна с партнёрами и общественными организациями.
Предварительная оценка экологических рисков. В представленных материалах ОВОС рассматривается основной риск, который связан с разгерметизацией пленочного покрытия, что может привести к загрязнению земельных ресурсов.
Заключение. Одним из направлений АПК Кировской области является разведение сельскохозяйственных животных. Большой проблемой в настоящее время является утилизация биологических отходов и отходов содержания животных, для решения этой задачи изучено большинство возможных видов утилизации отходов животноводства и был проанализирован проект усиленного пленочного навозохранилища типа Лагуна.
Проведено сравнение старых навозохранилищ с лагунами закрытого и открытого типа. Преимущество последних заключается в более надежной герметизации навозных стоков, более быстром обезвреживании за счет гомогенизации миксерами, быстрой реализации и дешевизне проекта относительно старых методов наво-зохранения. Преимущественно в Кировской области применяют построенные в советские годы типовые навозохранилища, но функционируют и лагуны.
Источник