Изучение микроклимата коровника с целью создания системы очистки воздуха от аммиака

Актуальность проекта
Республика Мордовия – аграрная республика.
У нас много крупных животноводческих комплексов.
В большинстве из них используется естественная система вентиляции. Этого недостаточно! Полностью выветрить аммиак из животноводческого помещения не получается, да и выветривание больших объёмов аммиака в окружающую среду приводит к его скоплению и пагубному влиянию на экосистемы. Повышение уровня концентрации этого газа внутри помещения приводит к ухудшению здоровья коров и рабочего персонала. Поэтому сейчас просто необходимо внедрять более эффективные способы очистки коровников от аммиака, не наносящие вред окружающей среде!

Цель проекта
Оценить параметры микроклимата коровника в действующем животноводческом помещении с естественной системой вентиляции с целью создания сооружения, которое будет преобразовывать аммиак в экологически чистое вещество

Задачи проекта
1. Выявить причину повышенного содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС.
2. Выяснить нормы содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС.
3. Определить последствия влияния аммиака на окружающую среду, здоровье животных и человека из-за выделяемого предприятиями по разведению и содержанию КРС.
4. Измерить микроклиматические показатели, в том числе и уровень концентрации аммиака, в животноводческом помещении по содержанию КРС.
5. Рассчитать количество аммиака, выделяемого животноводческими предприятиями по содержанию и разведению КРС
6. Изучить виды фиксирующих аммиак сооружений и выбрать наиболее эффективный и экологически чистый вид сооружения.
7. Разработать модель экологичного и экономически выгодного фиксирующего аммиак сооружения.
8. Предложить этот план для его реализации животноводческому предприятию по разведению и содержанию КРС.

Объект исследования: коровник
Предмет исследования: уровень концентрации аммиака в коровнике
Гипотеза: уже сейчас нужно находить экологически безопасные методы борьбы с аммиаком в животноводческих помещениях, чтобы избежать нарушения экологической обстановки.

Методы исследования
1. Изучение специальных литературных источников (Интернет-ресурсы, учебники, пособия и т.д.)
2. Наблюдение
3. Измерение
4. Описание
5. Анализ и синтез полученной информации
6. Методы проектирования системы фиксации аммиака

Аммиак
Аммиак (NН3) — бесцветный газ с едким запахом, легче воздуха. В животноводческих помещениях аммиак образуется при разложении мочи, навоза, подстилки. Особенно он накапливается в помещениях, где плохая вентиляция, не поддерживается чистота пола. Много аммиака образуется в свинарниках, телятниках, птичниках. Над местами скопления жижи концентрация аммиака достигает 35 мг/м3 и более.
В старых и холодных помещениях много аммиака скапливается на поверхности оборудования, в мокрой подстилке, так как он лучше растворяется в холодной влажной среде. При повышении температуры и понижении атмосферного давления происходит обратное выделение аммиака в воздух помещения.

Влияние повышенной концентрации аммиака на организм коров
Кашель
Воспаление слизистой глаза
Слезотечение
Сокращение удоев

Влияние повышенной концентрации аммиака на организм человека
0,28 г/м3 –
вызывает раздражение горла
0,49 г/м3 –
раздражает глаза
1,5-2,7 г/м3 – приводит к смертельному исходу при воздействии в течение 0,5-1 часа.
1,2 г/м3 –
вызывает сильный кашель

Влияние аммиака на окружающую среду
Земные эффекты
Снижение биоразнообразия
Водные эффекты

Метод хемосорбции
В данном методе улавливание аммиака достигается мокросорбционным способом, в котором в качестве абсорбента скруббера (газопромывателя) выступает водный раствор лимонной кислоты. Реакция идет по следующему пути:
C6H8O7 + 2NH3 → (NH4)2HC6H5O7
В результате взаимодействия образуется цитрат аммония – антиоксидант, пищевая добавка, широко использующаяся в производстве соков, джемов, молочных и хлебобулочных изделий;

Организация исследования
Место исследования: ООО АПО «Мокша» (Республика Мордовия, Краснослободский район, с. Гумны).
Вид деятельности: разведение КРС и производством сырого молока.
Объект исследования - коровник на 100 голов привязного содержания с естественной системой вентиляции. Высота – 6 метров, длина – 72 метра, ширина – 12 метров, объем – 5 184 м3. Ворота коровника открыты с одной стороны.
Дата организации исследования: 18.12.2021.
Погодные условия: температура воздуха -3С0; относительная влажность воздуха 90 %; ветер северный 1.1 м/с; уровень атмосферного давления 744 мм.рт.ст.

Методы и организация исследования
1. Измерения уровня аммиака производились с помощью тест-системы «Аммиак» из учебной мини-экспресс-лаборатории «Пчелка-У»
2 . Измерения температуры воздуха, относительной влажности воздуха, уровня атмосферного давления были осуществлены с помощью мультидатчика Point Био-1 из цифровой лаборатории «Releon Point».
Сбор данных по размерам коровника осуществлялся с помощью измерения обыкновенной строительной рулеткой длиной 10 метров.

Замеры параметров микроклимата в коровнике:
1. Замеры уровня аммиака в коровнике производились в 3 точках коровника - по краям и в центре. Высота от пола составила 1 метр.

2. В этих же точках при помощи цифровых датчиков определили атмосферное давление, температуру и влажность воздуха.

Результаты исследования и их обсуждения
Объективно запах аммиака в коровнике я не почувствовала - он выветривался, т.к. ворота были открыты. Запах аммиака постепенно усиливался, когда я приближалась к середине коровника, а запах аммиака уже чувствуется при концентрациях от 37 мг/м3 и более.

Средняя концентрация аммиака в коровнике: примерно 37 мг/м3.
Количество аммиака в коровнике на основе средней концентрации аммиака: 191808 мг = 191,808 г.
Весь объем аммиака примерно148 133 м3. Превышение концентрации составило 17 мг/м3.
Коровник, если его полностью проветрить, может выделить в окружающую среду примерно 148 133 м3 аммиака.

Система очистки воздуха от аммиака
1 – газоуловительная воронка
2 – вентилятор
3 - реакционная камера
4 – форсунки для распыления раствора лимонной кислоты
5 – соединительная трубка
6 – резервуар для сбора цитрата аммония
7 – кран.

1,083 кг
C6H8O7
148 133 м3
NH3
1,274 кг
(NH4)2HC6H5O7