Арашаев Александр Владимирович. Мобильная установка очистки вод водопоя овец и мойки шерсти

Краткое описание

Арашаев Александр Владимирович. Мобильная установка очистки вод водопоя овец и мойки шерсти;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева»], 2021

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет»
На правах рукописи

АРАШАЕВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ
МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ОЧИСТКИ ВОД ВОДОПОЯ ОВЕЦ
И МОЙКИ ШЕРСТИ
Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Серпокрылов Н. С.
Рязань - 2021
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ОВЦЕВОДЧЕСКИХ ХОЗЯЙСТВ 9
1.1 Общая характеристика социально-экономического
положения Калмыкии 9
1.1.1 Промышленность 15
1.1.2 Сельское хозяйство 16
1.1.3 Животноводство 16
1.1.3.1 Особенности овцеводства в республике Калмыкия 17
1.2 Схемы и сооружения экологизации фермерских хозяйств 18
1.2.1 Подготовка подземных вод для водопоя 2 4
1.2.2 Мойка и очистка вод мойки шерсти 25
1.2.3 Способы утилизации овечьего навоза 30
Выводы по главе 1 и уточнение задач исследований 36
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ
ОЧИСТКИ ВОД ФЕРМЕРСКИХ ОВЦЕВОДЧЕСКИХ ХОЗЯЙСТВ 39
2.1 Особенности водного фактора для Калмыкии 39
2.2 Особенности водообеспечения фермерских хозяйств
Калмыкии 42
2.2.1 Применение глин для очистки вод 45
2.2.2 Особенности электрохимической очистки вод мойки
шерсти 53
Выводы по главе 2 55
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И УСТАНОВОК ОЧИСТКИ ВОД ДЛЯ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ 56
3.1 Исследование обработки вод с высоким солесодержанием
республики Калмыкии сорбентом из шоколадных глин 56
3.1.1 Исследование очистки подземных вод 56
3.1.2 Исследование очистки поверхностных вод 61
3.2 Особенности состава сточных вод и технологии мойки
шерсти 67
3.2.1 Основные методы очистки сточных вод фабрик первичной
обработки шерсти 70
3.2.2 Электрохимические методы очистки сточных вод фабрик
первичной обработки шерсти и их сравнительная оценка 75
3.3 Исследование технологии очистки сточных вод мойки шерсти 77
3.3.1 Методика и результаты проведения исследований 78
Выводы по главе 3 86
ГЛАВА 4 РАСЧЕТ МОБИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД МОЙКИ ШЕРСТИ 88
4.1 Исходные данные для расчета мобильной установки 88
4.2 Расчет затрат на мобильную установку 96
Выводы по главе 4 97
ГЛАВА 5 ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ 98
5.1 Водные технологии на ферме 98
5.2 Мойка шерсти в стационарных и передвижных установках.... 100
5.3 Обработка подстилочного навоза 100
Выводы по главе 5 101
Заключение 103
Рекомендации производству 1 0 4
Перспективы дальнейшей разработки темы 104
Список сокращений 105
Список литературы 106
Приложения 121
В аридных зонах РФ, включая Калмыкию, овцеводство является традиционно базовой составляющей аграрной экономики. Экономика республики имеет преимущественную специализацию пастбищного овцеводства. Валовой региональный продукт республики по итогам 2017 года составил 56 млрд. рублей, что составляет всего 0,06 % совокупного ВРП России [1].
На протяжении последних 15 лет наблюдается положительная динамика развития отрасли: поголовье овец увеличилось в 1,7 раза и составило 24,8 млн., в хозяйствах сельских поселений сосредоточена большая часть поголовья (46,2%), в крестьянских фермерских хозяйствах - 37,1%. Выращивание овец и производство продуктов из них составляют основу занятости трудоспособного населения, обеспечивая тем самым экономическую безопасность сельских поселений аридных территорий. Большинство поголовья содержится в личных подсобных и фермерских хозяйствах относительно малочисленными стадами [2].
Практически фермерские овцеводческие хозяйства представляют "автономные" образования: реальных организованных форм кооперации между ними нет: полное отсутствие промышленных боен, предприятий первичной переработки мяса, узлов первичной обработки шерсти, очистки минерализованных вод для водопоя, утилизации навоза.
В итоге такой способ хозяйствования приводит повышенному расходу ресурсов и, как следствие, к повышению себестоимости и конкурентоспособности продукции. Одним из направлений повышения ресурсосбережения и экономичности, практически не рассматриваемые в литературных источниках по овцеводству, является экологизация фермерских хозяйств путем создания водопойных узлов на базе местных подземных источников водоснабжения, создания установки по местной мойке шерсти с замкнутым циклом очистки вод мойки шерсти. Для обоснования данных предложений необходима их теоретическая и
экспериментальная проработка с учетом региональных особенностей фермерских хозяйств республики Калмыкия.
Цель работы: повышение эффективности фермерских овцеводческих хозяйств аридных зон путем обоснования и создания локальных установок по водопою и мобильной по первичной мойке шерсти
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи исследований:
- обоснование забора подземных вод в районе загонов животных с очисткой вод до нормативных требований к водопою с использованием в качестве реагента шоколадных глин, месторождения которых имеются в северной части Калмыкии, в Приергенинском р-не;
- разработать мобильную технологию и установку очистки с повторным использованием очищенной воды;
- определить суммарный доход от практики повышения эффективности фермерского хозяйства.
Степень разработанности темы исследования. Исследованиям способов очистки подземных вод для водопоя животных и очистки вод мойки шерсти овец посвящены многие работы российских и зарубежных ученых: Азбукиной З.Б, Калиниченко К.В., Кичигина В.И., Ласкова Ю.М., Онкаева В.А., Пугачева Е.А., Серпокрылова Н.С., Стрелкова А.К., Фесенко Л.Н., Швецова В.Н., Юрьева Ю.Ю., CalvetR., ProstR., JarchowM. и др.
Они основывались на использовании известных, широко распространенных технологий применительно к большим животноводческим комплексам. В данной работе основное внимание уделено исследованию повышения эффективности овцеводческих хозяйств за счет применения локальных установок по водопою и мобильных - по мойке шерсти.
Объект исследования - локальные установки по получению воды для водопоя овец и мобильные по мойке шерсти.
Научная новизна полученных результатов:
- теоретически и экспериментально обоснованы технологические решения деминерализации подземных вод с применением шоколадных глин республики Калмыкия;
- определены технологические показатели очистки и повторного использования очищенных вод мойки шерсти с применением элекрокоагуляции и сорбции.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая значимость работы заключается в следующем:
- уточнены дозы шоколадных глин республики Калмыкия для деминерализации подземных вод для водопоя овец;
- доказано, что электрохимическая обработка вод первичной обработки шерсти в щелочных условиях обеспечивает нормативы для повторного использования очищенных вод в технологических процессах.
Практическая значимость работы:
- разработаны рекомендации по расчету, проектированию и эксплуатации локальных сооружений по водопою и мойке шерсти;
- разработаны технологические схемы и конструктивные решения для проектирования мобильных установок куста фермерских овцеводческих хозяйств;
- технико-экономическими расчетами показано, что введение в фермерское хозяйство локальных сооружений повышает экологичность и рентабельность овцеводства.
Методология и методы исследования. В качестве методической и научной основы определения свойств и состава используемых в исследовании материалов использовались электронная микроскопия и термогравиметрия. Анализ воды в лабораторных и производственных испытаниях проводился физико-химическими методами с помощью
сертифицированных иономерных приборов. Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научно-технических результатов, моделирование исследуемых процессов на испытательных установках, оснащенных контрольно-измерительными приборами, оптические и физико-химические методы анализа воды и твердой фазы на модельных установках. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием математической статистики и корреляционного анализа. Окончательные результаты были подтверждены в аккредитованной лаборатории ОАО «ЮВэнергочермет» (г. Ростов-на-Дону).
Положения, выносимые на защиту:
- деминерализация подземных вод с применением шоколадных глин республики Калмыкия для водопоя овец;
- электрохимический способ очистки вод мойки шерсти овец на мобильной установке с повторным использованием очищенных вод;
- разработка технологических схем и конструктивных решений для проектирования мобильных установок куста фермерских овцеводческих хозяйств.
Личный вклад соискателя: изучение источников патентных баз и литературы; постановка и формулирование исследовательских задач; участие в лабораторных и опытно-производственных исследованиях; обработка и анализ результатов полученных данных; формирование выводов, разработка предложений и технических решений по повышению экологичности и рентабельности овцеводства инновационных фермерских хозяйств; составление и регистрация патента на изобретение.
Степень достоверности и апробация результатов диссертационной работы. Достоверность научных утверждений и выводов обосновывается использованием классических положений теоретического анализа, моделирования изучаемых процессов, статистической обработки полученных результатов, а также удовлетворительной сходимостью результатов, полученных в лабораторных и промышленных условиях.
Достоверность обеспечивается публикацией работ на эту тему и обсуждением их на конференциях различного уровня в российских и международных журналах, которые реферируются специализированными изданиями. Результаты работы апробированы в СПК «Первомайский» республики Калмыкия.
Публикации. Основные научные результаты диссертации
опубликованы в 10 печатных работах общим объемом 3,38 лично автором - 2,25 в том числе 3 работы опубликованы в изданиях ВАК; 6 - в издании, индексируемом в базе данных РИНЦ; 1 - в СКОПУС издании; 5 публикаций по материалам конференций; 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов по главам, списка сокращений, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы составляет 123 страницы, в том числе 105 страниц основного текста, включая 15 таблиц, 24 рисунка и 15 страниц списка использованных источников.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Обосновано, что приоритетным направлением повышения эффективности фермерских овцеводческих хозяйств в республике Калмыкия является создание водопойных узлов на базе местных подземных источников водоснабжения и глинистых месторождений, создания стационарных и мобильных установок по мойке шерсти с замкнутым циклом очистки вод.
2. Экспериментально установлена технологическая и эколого-экономическая целесообразность использования местных шоколадных глин (респ. Калмыкия) для обработки вод с высоким солесодержанием для водопоя овец как в стационарных условиях очистных сооружений, так и в полевых условиях выпаса овец в фермерских хозяйствах.
3. Показано, что очистка сточных вод мойки шерсти последовательной обработкой электролизом, тонкослойным отстаиванием и сорбцией позволяет использовать их в оборотном цикле, на базе чего разработана мобильная установка очистки с повторным использованием очищенной воды, на которую получен патент РФ №2 2675556.
4. Суммарный доход от практики повышения эффективности фермерского хозяйства на 800 голов составляет 280450 рублей в год.
Рекомендации производству
Результаты работы рекомендуются к применению в овцеводческих хозяйствах на стадиях проектирования, эксплуатации и менеджмента не только в республике Калмыкия, но и в других аридных регионах.
Перспективы дальнейшей разработки темы
На базе полученных результатов и знаний в области повышения эффективности овцеводческих фермерских хозяйств перспективным является создание мобильных установок получения воды для водопоя овец непосредственно на месте их обитания, мойки шерсти и очистки оборотных вод от мойки. Отработанные материалы после очистки вод рекомендуется использовать в качестве удобрений на полях, в качестве сорбента для очистки вод мойки шерсти.