Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Схема устройства для очистки воды: 1 – корпус, выполненный из диэлектрического материала; 2-патрубки для подвода воды; 3 – патрубки для подвода и отвода электролита; 4 – электроды; 5 – блок питания; 6 – мембраны; 7 – электродные камеры; 8 – рабочие камеры; 9 – источник кавитационного поля; 10 – система фильтрующих полиамидных стержней; 11 – виброустройство; 12 – корпус из пищевого алюминия; 13 – внешний холодильник; 14, 17, 18 – патрубки; 15 – затвор

Техническим результатом разработанного устройства для очистки воды является повышение степени очистки воды, а также повышение срока службы, времени регенерации фильтрующего материала.

Указанный результат достигается тем, что устройство для очистки воды, включающее корпус из диэлектрического материала, разделенный мембранами на две электродные камеры, источник кавитационного поля и рабочую камеру, содержит второй корпус с внешним холодильником, расположенный соосно под первым корпусом и соединенный с ним патрубком, а в рабочей камере установлены источник кавитационного поля и система фильтрующих полиамидных стержней с возможностью встряхивания.

На рисунке показана схема предлагаемого устройства для очистки и подготовки воды.

Устройство для очистки воды работает следующим образом.

Перед началом работы установки для очистки воды электродные камеры 7 заполняют водопроводной водой через входные патрубки 1. Затем воду направляют в рабочую камеру 12 через входной патрубок 7. После заполнения рабочей камеры 12 на электроды 3 посредством блока питания 5 подают электрический ток, под воздействием которого происходит поляризация фильтрующего материала системы полиамидных стержней 10, вследствие чего повышается их адсорбционная емкость. Под воздействием электрического поля происходит иммобилизация коллоидных и биологических систем и адсорбция их на стержнях, таким образом, обеспечивается глубокая очистка воды, содержащей большое количество органических веществ. Очищенная вода направляется в патрубок 14 для перелива во вторую емкость для дальнейшей доочистки.

При длительной работе устройства для очистки воды на фильтрующем материале системы полиамидных стержней 10 удерживается настолько большое количество загрязнений, что они превращаются в пастообразную массу, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления системы и препятствует протеканию очищаемой воды. При отключении блока питания 5 подача электрического тока на электроды прекращается, загрязнения освобождаются и потоком воды вымываются в виде густой массы через патрубок 10. Иммболизированные клетки не могут самостоятельно преодолеть естественные преграды фильтрующего материала, поэтому для разрушения этих комплексов производится обработка их кавитационным полем. В момент включения источника кавитационного поля 5 исходящие ультразвуковые волны, проходящие через загрязняющие вещества, задержанные на системе фильтрующих полиамидных стержней 10, под воздействием сил поверхностного натяжения создают разрывы, принимающую форму пузырьков. В момент захлопывания кавитационного пузырька возникает мощная гидравлическая ударная волна, которая оказывает разрушительное действие на органические соединения и микроорганизмы, тем самым сокращается время регенерации фильтрующих полиамидных стержней 10 и происходит обезвреживание полученного концентрата загрязняющих веществ.

После очистки в корпусе 1 вода перетекает в корпус 12 при помощи патрубка 14, скорость и объем наполнения которого регулируют водяным затвором 15. Когда корпус 12 заполняется на 4/5 общего объема, водяной затвор 15 закрывают, и подача воды прекращается, причем в этот момент подача очищаемой воды в корпус 1 также прекращается. При помощи хладагента, протекающего по внешнему холодильнику 13, происходит замораживание воды до перехода ее в твердую фазу в количестве 8-10 % мас., т.к. примеси имеют более низкую температуру замерзания, чем чистая вода, и удаление замороженной воды обеспечивает удаление вместе с ней всех вредных примесей. После этого замораживание прекращают и незамороженную воду сливают через патрубок 17. Затем оставшуюся воду размораживают и через патрубок 16 удаляют.

Анализ результатов экспериментов позволил определить оптимальные режимы очистки воды: напряженность электрического поля должна быть равна 40 ± 5 В/ см, частота ультразвука – не менее 44 ± 2 кГц, скорость протока для устройства объемом 1 дм3 не должна превышать 128 ± 5 мл в минуту. При выполнении данных условий получаемая очищенная вода соответствует нормативу «очищенной».

Физико-химические и микробиологические показатели полученных образцов определяли в соответствии с известными методиками. Результаты анализов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Физико-химические показатели воды

Учитывая возрастную динамику развития свиней, изучение эффективности использования очищенной воды при кормлении проводили на свиноматках и поросятах двух возрастных групп: 0 – 2 и 2 – 4 месяца в условиях ООО «Совхоз Никольский» Сорочинского района.

Первое исследование проводили на 120 свиноматках, разделенных на две аналогичные группы по 60 голов в каждой. Супоросным свиноматкам первой группы за 5 дней до опороса в цехе подготовки к опоросу готовили корм с использованием воды, очищенной по предлагаемой технологии. Затем, после перевода в цех опороса, использование очищенной воды продолжали в течение последующих 45 дней, т.е. они получали корм три раза в день ежедневно до отъема поросят. Животные контрольной группы находились в аналогичных условиях содержания и кормления, но корм для них готовили с использованием воды хозяйства.

Поросята, полученные от свиноматок первой группы, с момента самостоятельного потребления корма, с 5 – 7 дня, получали корм с использованием очищенной воды в течение 120 дней подряд. Поросят контрольной группы кормили, используя воду хозяйства.

Как при испытании на свиноматках, так и при испытании на поросятах, использованную очищенную воду вносили в применяемые в хозяйстве комбикорма, тщательно размешивали и раздавали исходя из суточной потребности корма свиней. В период проведения опытов животные находились в одном помещении и имели одинаковый рацион. В ходе опыта проводили ежедневные наблюдения за поедаемостью корма и за общим состоянием свиноматок и поросят, а в дальнейшем следили за сохранностью поголовья.

Экономическую эффективность использования очищенной воды в кормах поросят определяли на молодняке 0 – 2 и 2 – 4-месячного возраста путем индивидуальных взвешиваний опытных поросят в суточном возрасте, затем их взвешивали в возрасте 21 день и в 60-дневном возрасте с последующим определением общего прироста массы, среднесуточного прироста животных разных групп и статистической значимости полученных данных. На доращивание поросят перевели после их взвешивания в 60-дневном возрасте, затем их подвергали взвешиванию в 90- и 120-дневном возрасте. Наряду с определением сохранности и общего прироста массы учитывали затраты на получение очищенной воды.

Результаты исследований и их обсуждение

Анализ принятого в хозяйстве кормления показал, что супоросные свиноматки перед опоросом получали в расчете на одно животное: 1,5 кг комбикорма, 2,5 кг отрубей и всего 3,14 к.ед., 400 г перевариваемого протеина. Свиноматкам подсосным по норме требовалось: 7,2 к.ед., 828 г перевариваемого протеина, 52 г кальция, 42 г фосфора, 61 мг каротина. Фактически свиноматки в данном хозяйстве получали: 5 кг комбикорма, 1,5 кг отрубей, 1 кг зеленой массы, 0,5 кг молока, 0,1 кг мясокостной муки и во всем этом содержалось 6,41 к.ед, 734 г перевариваемого протеина и полная потребность кальция, фосфора и каротина. При этом для доведения корма до влажности 44 – 57 % требовалось 13 л очищенной воды в сутки для супоросных свиноматок в расчете на одно животное, а для свиноматок подсосных – 40 л очищенной воды [8].

Средняя масса свиноматок в день запуска их в цех опороса в первой группе составила 208 кг, во второй группе – 194,6 кг. А средняя масса свиноматок в день отнятия поросят в первой группе составила 180,4 кг, во второй группе – 165,5 кг.

Расход кормов на одну свиноматку со дня запуска в цех опороса и до момента отъема поросят в первой группе составил 270,5 к.ед., во второй – 289,4 к.ед.

Количество живорожденных поросят по группам соответственно равнялась 658 и 654, а их живая масса – 644,8 и 634,4 кг.

В первой группе количество отнятых от опытных свиноматок поросят составило 545, а во второй группе – 433. Сохранность поросят до отъема в первой группе составила 82,8 %, во второй – 80,2 %.

Анализ кормления поросят в ООО «Совхоз Никольский» 0 – 2-месячного возраста показал, что поросята-сосуны получали комбикорм в зависимости от возраста из расчета: с 5 по 10 дни – 25 г, с 11 по 20 дни – 100 г, с 21 по 30 дни – 150 г, с 31 по 40 дни – 250 г, с 41 по 45 дни – 400 г, а после отъема с 46 по 60 дни – 700 г.

По норме поросятам данной возрастной группы требовалось в сутки: 0,8 к.ед, 82 г перевариваемого протеина, 5,2 г кальция, 4,1 г фосфора и 3,2 мг каротина.

Фактически поросята–сосуны в данном хозяйстве получали: 0,6 кг комбикорма, 0,35 кг молока, 0,5 кг мясокостной муки, 0,1 кг зеленой массы. Во всем приведенном количестве кормов содержалось 0,7 к ед, 88 г перевариваемого протеина и полная потребность поросят в кальции, фосфоре и каротине.

По принятой в хозяйстве технологии производства отъем поросят от маток проводили в 45-дневном возрасте молодняка, после чего в течение последующих 15 дней животные оставались в этом же свинарнике, а затем их перевели в цех доращивания, где они продолжали получать корм с очищенной водой два раза в день.

Наблюдения, проведенные нами в период дальнейшего использования очищенной воды, показали, что поросята поедали корма охотно, а их физиологический статус оставался в норме, и они развивались в целом нормально.

Экономическую эффективность использования очищенной воды при доведении корма до определенной консистенции определяли по разнице производственных затрат на очистку, стоимости валовой продукции свиноводства, полученной за время опыта, и затратами кормов.

Проведенные взвешивания опытных поросят показали, что животные первой группы в суточном возрасте имели среднюю массу 0,98 кг, а контрольной – 0,97 кг. В возрасте 21 день – соответственно 5,1 и 4,8 кг, а в возрасте 60 дней – в первой группе 17,5 кг, в контрольной – 15,1 кг.

Прирост массы поросят, в кормлении которых использовали очищенную воду, за два месяца опыта составил 16,52 кг, а в контроле – 14,13 кг. Среднесуточный прирост массы за время наблюдений у опытных животных составил 0,275 кг, а контрольных – 0,235 кг. Полученные данные показывают, что продуктивность опытного молодняка свиней была заметно больше по сравнению с контрольными (Р < 0,05).

При контрольном взвешивании в возрасте 90 дней опытные поросята имели среднюю массу 29,4 кг, а контрольные – 25,8 кг. При заключительном взвешивании перед переводом из цеха доращивания в возрасте 120 дней поросята, получавшие корм с очищенной водой, имели массу 37,1 кг, а контрольные – 31,2 кг (табл. 2).

Общий прирост массы поросят первой группы, получавший очищенную воду, составил 36,12 кг, а контрольных – 30,2 кг. Среднесуточный прирост массы за все время наблюдений в первой группе составил 0,3 кг, во второй контрольной – 0,25 кг. Затраты корма на единицу прироста живой массы в первой группе составили 3,92 кг, в контроле – 4,11 кг, а на общий прирост массы затраты составили 134,4 и 124,1 кг.

Таблица 2

Продуктивность молодняка свиней, использующих очищенную воду, и контрольных

Если у поросят 0 – 2-месячного возраста сохранность в первой группе составила 82,8 %, то в контрольной группе – 80,6 %. У молодняка 2 – 4-месячного возраста в первой группе сохранность составила 95,4 %, а в контроле – 93,6 %. Количество павших поросят 0 – 2-месячного возраста в первой группе составило 19, во второй – 24. Среди причин падежа поросят следует отметить задавливание их свиноматками, гипотрофию и болезни желудочно-кишечного тракта.

Результаты проведенных взвешиваний показали, что продуктивность поросят, корм которых увлажняли очищенной водой на всем протяжении опыта, была выше по сравнению с животными контрольной группы. Так, за 4-месячный период наблюдений продуктивность опытных поросят была на 1,7 % выше по сравнению с контрольными.

В расчетах была использована следующая исходная информация: цена 1 л очищенной воды – 0,11руб; цена реализации 1 кг живой массы молодняка свиней в данном хозяйстве на момент проведения работы составила 45 руб; цена 1 кг комбикорма – 2,8 руб.

Расчет экономической эффективности применения очищенной воды в корме для поросят осуществляли в сравнении с контрольными животными.

В расчетах использовали следующую формулу:

Э_пп = [(С_к - С_н) + (ВП_н - ВП_б) + (ЗК_к - ЗК_н)] хА_н, [6]

Экономический эффект от применения очищенной воды в расчете на одно животное по сравнению с контрольными животными составил 226,76 руб. (табл. 3, 4).

Выводы

Расчет экономической эффективности по результатам исследований дает основание считать, что очищенная и используемая в кормлении поросят вода в течение всего периода их выращивания в хозяйстве до 120-дневного возраста улучшает качество корма, что оказывает положительное влияние на сохранность, прирост массы поросят и их физиологическое состояние.

Рецензенты:

Лебедев С.В., д.б.н., Институт биоэлементологии; ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург;

Сердюк А.И., д.т.н., профессор кафедры систем автоматизации производства; ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург.

Работа поступила в редакцию 24.06.2014.