Обоснование и разработка технических и технологических решений для экологически безопасного распределения стоков дождевальными машинами кругового действия

• Автор: Михалев, Николай Вадимович
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса полива сельскохозяйственных культур с
применением стоков
1.1. Свойства стоков пригодных для внесения на сельхозугодьях
1.2. Схема оросительной системы с использованием стоков для полива сельхозкультур
1.3. Применяемая дождевальная техника для распределения стоков
Выводы по главе
Глава 2. Обоснование применения многоопорных дождевальных машин для полива
стоками в движении по кругу
2.1. Экологическая безопасность при внесении стоков дождеванием
2.2. Равномерность распределения стоков круговыми машинами
2.3. Структура дождя при распределении стоков жидкости. Образование поверхностного стока
2.4. Распространение капельи газов под влиянием ветра
2.5. Образование колеи при движении ходовых опор и стока в ней
2.6. Технологическая надежность при поливе стоками круговыми машинами
Выводы по главе
Глава 3. Условия и методика проведенщік'сИйЩЙтальньїх исследований
3.1. Состав экспериментальных работ месіщ. проведения
3.2. Методика определения свойств стоков и почвы
3.3. Методика исследования расходно-напорных характеристик насадок для
близпочвенного распределения стоков
3.4. Методика агротехнических исследований насадок
3.5. Агротехническая и санитарно-гигиеническая оценка при работе машины в
полевых условиях
3.6. Методика определения достоковой нормы полива и стока в колее
3.7. Математическая обработка результатов опытов и планирование экспериментов
Выводы по главе
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований
4.1. Свойства стоков и почв
4.2. Поисковые опыты по выбору насадок для близпочвенного распределения
стоков
4.3. Дождевальный аппарат с дефлектором для распределения сточных

4.4. Центробежные насадки с дефлектором для близпочвенного распределения
животноводческих стоков
4.5. Норма до стока при дождевании
4.6. Санитарно-защитная зона при близпочвенном орошении стоками круговыми машинами
4.7. Образование колеи и стока в ней. Технические предложения, исключающие
отрицательное воздействие колеи
4.8. Технологическая надежность!! технические решения по ее обеспечению
Выводы по главе
Глава 5. Реализация результатов исследований и экономическая эффективность
близпочвенного распределения стоков
5.1. Рекомендации по модернизации дождевальных машин кругового действия
для экологически безопасного распределения стоков
5.2. Полевые испытания многоопорных машин при близпочвенном распределении стоков
5.3. Эколого-экономическая эффективность
Выводы по главе
Выводы и предложения
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Использование больших объемов воды в промышленности и для нужд населения и применение индустриальных методов в животноводстве, приводят к накоплению значительного количества сточных вод и животноводческих стоков (стоков). Так, от комплекса на 108 тыс. голов свиней годовой объем стоков составляет около 1 млн.м3. Стоки представляют большую опасность для окружающей природы. В то же время они содержат органическое вещество и питательные элементы (азот, фосфор, калий и микроэлементы), и рациональное использование их в сельскохозяйственном производстве позволяет решать такую проблему, как создание прочной кормовой базы животноводства. Так же, что немаловажно, стоки являются одним из дополнительных источников экономии ресурсов чистой воды.
Стоки обладают хорошей текучестью, и при соответствующей подготовке, их можно транспортировать по трубам и распределять с помощью поливной техники. При этом оросительная система становится многоцелевой, то есть позволяет проводить поливы водой, стоками или их смесью. Технологический процесс орошения стоками высокопроизводителен, а одновременное удобрение и орошение увеличивает урожай многолетних трав на 30...40%. Поэтому в нашей стране и за рубежом в период с 1970 по 1989 годы были введены в эксплуатацию десятки оросительных систем с использованием стоков. Доминирующим элементом в таких системах является техника полива, так как именно она в основном определяет надежность технологического процесса и качество его выполнения, условия труда операто-ров-поливалыциков и экологическую безопасность на орошаемом участке.
Для распределения стоков разработаны фронтальные позиционные машины: ДКН-80, ТКУ-100, ДФС-120 «Днепр», дальнеструйные машины и аппараты: ДДН-100, ДЦ-30-1.
Как показал опыт эксплуатации, машины надежно работают при распределении стоков, но их работа приводит к загрязнению окружающей среды и требует больших затрат ручного труда. Наиболее соответствуют требованию исключения ручного труда и автоматизации процесса полива стоками многоопорные дождевальные машины для орошения в движении по кругу (МДМК). Поэтому были проведены работы по созданию такого типа машины для внесения стоков свиней: разработана машина «Фрегат» ДМУ-Асс. Однако, автоматизируя процесс полива, машина не соответствует требованиям экологической безопасности. Поэтому актуальной научно-технической проблемой является проведение исследований, позволяющих определить технические и технологические решения, обеспечивающие экологически безопасное применение МДМК для полива стоками.

Свободный напор для машин с электроприводом составляет не менее 15 м, а с гидроприводом определяется условием надежной работы силового цилиндра последней тележки (»40 м).
Расчеты по определению диаметров сопл (с!с) показывают, что при использовании де-флекторных насадок с р»0,7...0,85, вначале машины с1с<3...4 мм. По экологическим требованиям машина должна пропускать частицы до 10 мм, поэтому необходимо применять насадки с низким коэффициентом расхода. Анализ различных типов насадок показывает, что наименьший р имеют центробежные насадки [50]. Можно сделать вывод, что для органов близ-почвенного дождевания стоками наиболее подходят центробежные или дефлекторные насадки, с устройством снижающими расходную характеристику (р=0,1... 0,3).
2.3. Структура дождя при распределении стоков жидкости. Образование поверхностного стока.
Как было отмечено в главе 1, в отличии от поливной воды, стоки имеют следующие свойства:
содержат твердые и длинноволокнистые частицы различного размера;
вязкость их значительно выше, а поверхностное натяжение меньше, чем воды.
Эти особенности стоков обуславливают следующие явления [12, 103]:
из-за высокой вязкости поток жидкости в дождевателе менее турбулизирован и компактная часть струи стоков почти в 2 раза больше, чем у воды;
наличие в стоках твердых и длинноволокнистых частиц и меньшее поверхностное натяжение приводят к интенсивному разрушению струи стоков в воздухе.
Как показали исследования [12,16, 103], компактная часть струи стоков больше, но интенсивный ее распад приводит к тому, что радиус действия аппарата на стоках меньше, чем при поливе водой: К;<КВ.
—>КВ, когда влажность стоков приближается к 100% (¥—Я00%). Расходная характеристика дождевального аппарата на стоках идентична поливу водой, т.е. рс«Рв- Отмечено, что рс даже несколько выше, чем рв [12, 93]. Если эти явления справедливы и для насадок, которые применимы при БРС, то следует ожидать, что интенсивность дождя стоков будет выше, чем воды, так как:

1 = —у и при яс<Г1в; 1с>1в.

Необходимо провести экспериментальные исследования насадок для БРС, чтобы установить влияние стоков на расходную характеристику и дальность полета капель.