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规模化养牛场地上式青贮池设计问题探讨

作者:admin 发布时间:2020-09-14 来源:未知 热度:

青贮饲料是饲养反刍动物饲粮组成中重要的饲料原料之一。我国是农业大国, 人均占有粮食不足400 kg, 精饲料的缺口更大, 对青贮饲料的依赖更为突出。我国《农业科技发展纲要》( 2001—2010 年) 明确指出要加快畜牧业的专业化、规模化生产, 开发区域化、规模化、标准化的高效低耗畜牧业养殖模式、技术体系和设备设施。而目前青贮饲料损失较大, 其中青贮饲料设施设计不合理对青贮饲料损失具有较大的影响。例如, 洛阳市各奶牛场 1998 年秋季制作的青贮饲料平均霉变率 18.4%, 而青贮设施设计的原因是青贮饲料损失的主要因素。因此, 如何合理设计青贮饲料设施进而降低青贮饲料损失率是开发高效低耗畜牧业养殖模式的必要途径之一。青贮设施的建设既要满足青贮饲料生产工艺的需要、降低饲料损失, 又要满足环境保护的需要, 青贮设施使用功能的优劣与青贮设施的尺寸、青贮设施的排水措施和青贮设施的环境保护措施密切相关。
青贮饲料的设施分为青贮塔和青贮窖 2 种, 其中青贮塔适用于规模较小或中等的牛场, 而大型牛场一般采用青贮窖较为经济。青贮窖分为地上式、半地上式和地下式。关于青贮窖采用何种形式, 应根据具体的地形条件、气候条件、地质等条件确定, 一般情况下, 在地形高而地下水位较低的地方, 可以就地形开挖修建半地下式或地下式青贮窖, 开挖的土坡应做片石护坡或石砌挡土墙。在地下水位高的地方适宜建造地上式青贮窖。对于规模化养牛场, 半地下式和地下式青贮窖既不便于排除雨水和青贮流出液, 又不便于使用机械取用青贮料, 因此, 我国规模化养牛场多采用地上式青贮窖,以下简称其为青贮池。本文通过对青贮饲料生产工艺的特点对建筑的要求进行分析, 提出了在规模化养牛场青贮池建筑设计中应考虑的要点。

1 青贮池尺寸的确定

关于青贮池尺寸的确定, 一般应先确定青贮池的体积, 然后确定青贮池的断面尺寸。

1.1 青贮池总体积的确定 根据养牛的数量、青贮饲料的种类、需要饲喂青贮饲料的时间和青贮饲料每日需要量确定青贮池的总体积 V。对于高产奶牛, 每头牛全年应贮备的的玉米青贮量为 10 000~12 500 kg( 或青草青贮 7 500 kg)。在确定青贮饲料量时还要考虑到
青贮料的损失, 国外一般将青贮料的损失率定为 15%。一般 1 m3青贮池可青贮玉米 450~500 kg, 甘薯秧 700~750 kg。

1.2 青贮池断面尺寸的确定
1.2.1 青贮池高度 H 的确定 在我国, 目前青贮池的高度以不超过 3 m 为宜, 青贮池过高, 取料不便, 太浅,装料太少, 一般 2.5~3 m。
1.2.2 青贮池的宽度 B 在确定青贮池的宽度之前,应首先确定青贮池的每日取料速率 ν。为预防青贮饲料的好气性败坏, 每天取用的料应在 15 cm 以上。每日取料的速率 ν可为 30 cm。在取料量一定的情况下, 取料速率小则青贮池的宽度大, 从而青贮池的造价则低; 如取料速率大, 则青贮池的宽度小, 从而青贮池的造价相应较高。根据养牛的多少确定每日取料的体积 V日, 则青贮池宽度 B=V日(/ H·ν) 。青贮池的宽度还应满足压实和运输饲料的车辆对操作和回转空间的需要。

1.3 青贮池的数量 在确定青贮池的断面和取料速率后, 根据需要的青贮池总体积 V、地形条件, 并考虑经济因素, 确定青贮池的个数 n。地上式青贮池一般由三面墙组成, 一面开放, 便于取料送料。每两池共用一墙的多个青贮池称为多连池, 采用多连池将比采用多个单池较为经济。

1.4 青贮池的长度 若青贮饲料装料持续时间太长而不能及时密封青贮饲料, 则青贮饲料将因长时间氧化而造成损失。青贮池的长度以满足青贮饲料在 9 d左右装填完毕为宜。 青贮池形状和池壁材料据推算, 如果青贮池呈上宽下窄的梯形形状, 将挽回青贮饲料霉变的80%, 该形状有利于青贮饲料的压实。青贮池的角落做成半圆形, 也将有助于青贮饲料的压实。国外青贮池的池壁倾斜度一般为 1∶0.2,池壁材料采用预制混凝土板, 如图 2 所示。我国一般采用砖、石砌筑池壁。预制混凝土板形式的青贮池和我国以砖、石砌筑的青贮池在技术经济上的优劣有待于进一步比较研究。

3 青贮池地面的建造

3.1 青贮池地面的建筑要求 在建筑方面, 青贮池地面需要满足承载力和防渗的要求。青贮池地面直接承受青贮饲料和碾压饲料的车辆荷载以及运输饲料的车辆荷载, 其建筑形式和结构构造必须既能满足存放青贮饲料的需要又要满足承受车辆荷载的需要。碾压青贮饲料的车辆多为推土机, 推土机即可以压实青贮饲料, 又可以将青贮饲料推起填高。运输饲料的车辆多为农用四轮运输车。我国推土机的整机质量大小不一。推土机的整机质量从数吨至 20 余吨, 接地比压从 20 余 kPa 至 70 余kPa。农用四轮运输车的整机质量和载质量多为数吨至10 余吨。青贮池地面可以采用混凝土地面或水泥地面, 在设计时, 根据调查的车辆荷载, 在《工程做法》( 88J1- 1) 中选择相应的路面或地面做法。根据路面的做法, 纵、横向伸缩缝间距不大于 6 m, 路宽大于 8 m时在路面纵向中间设伸缩缝一道, 伸缩缝间应填防渗漏材料以防止青贮饲料流出液渗入地下水。青贮池地面若选用其它形式的做法, 必须满足防渗的要求。我国 《危险废物填埋污染控制标准》( GB18598- 2001) 对填埋场的地面防渗提出了具体要求, 防渗条件包括: 天然材料防渗层厚度不应小于 50 cm, 渗透系数不大于 10-7cm/s 等。若建造青贮池的地面下为渗透系数不大于 10-7cm/s 的粘土层, 则可以利用经过压实的天然粘土层作为青贮池地面, 这样可以降低青
贮池造价。
如果在季节性冻土地区建造青贮池, 还应将地面下的冻胀性土换填为非冻胀性土, 否则地面将因冻胀而产生裂缝, 换填厚度需按照当地标准冻深和有关规范确定。

3.2 青贮池地面的排水要求 如果青贮池底部积水,将引起青贮饲料霉变, 因此, 在设计青贮池地面时应考虑到排水措施:
① 青贮池地面设计标高高于池外标高 0.300 m 左右。

②青贮池地面设计成整体向取料口方向倾斜, 在取料口设置横向排水沟。为防止雨水进入池内, 应将青贮池内的地面从有墙的一端向取料口方向找坡, 坡度为 0.5%~1%, 坡度太小, 雨水不宜排出; 坡度太大, 由于青贮池较长, 则青贮池内部深浅差别较大, 从而青贮池内部容积相应减少。
③在青贮池地面中央沿纵向轴线设置一条排水沟, 轴线两侧的地面坡向排水沟, 沟内坡度不宜小于0.5%; 也可在青贮池的两条纵墙内侧设置两条排水沟, 池内地面自中央向两侧的排水沟找坡。

4 青贮池流出液的处理

4.1 青贮饲料流出液的预处理措施 青贮饲料装填进青贮池进行发酵的过程中一般会产生流出液。青贮池中流出液的体积主要受青贮作物的干物质含量的影响, 青贮器的类型、青贮的密实度和青贮前作物的处理也影响流速和最终流量。大多数流出液是在青贮早期出现于青贮器中。Bastiman发现流出液流量的高峰出现于第 1 周内, 干物质含量为 160 g/kg 时的青贮牧草,其流出液的流量每日可达 29 L/t。以 12 m 宽, 60 m 长,2.7 m 高的青贮池为例, 填满青贮饲料时按照青贮饲料的高度为 3 m 计, 青贮饲料的容重按 600 kg/m3计, 可计算出该青贮池在最初的 1 周内平均每日流出液流量达 37.6m3。如果取青贮池地面单位面积来计算, 则单位面积( 1m2) 的青贮池地面上每日的流出量深度可达 5cm,1周的流出量覆盖在青贮池地面上深度将达 35 cm。如果不对流出液进行处理, 青贮饲料的底部将变质造成饲料损失。因此, 需要提出流出液的解决方法。流出液可以通过在池底放置吸收流出液的垫料、设置必要的排水沟和萎蔫青贮饲料以减少流量:
①池底铺设垫料 在青贮池地面上铺放垫料吸收流出液。垫料主要包括稻草、麦杆、干草、旧报纸、粘土、谷物、副产品、混合饲料等, 每吨青贮饲料中垫料的添加量约 20~80 kg。
②池底设置排水沟 在青贮池地面上设置排水明沟将流出液排出青贮池。排水沟的宽度 0.35~0.4 m( 根据铁锹宽度定) , 起点深度0.1~0.15 m, 沟底从后墙处坡向青贮池外方向, 坡度不宜小于 0.5%。
③萎蔫青贮饲料 在青贮前减小青贮饲料的含水量, 即使青贮饲料在装进青贮池之前萎蔫。

4.2 流出液排出后的处理 青贮流出液与家庭污水相比, 前者的 BOD 特别高, 约 40 000~90 000 mg/L,而后者约 500mg/L。因此, 流出液直接排入水体将造成严重的污染。建议在青贮池附近建造专门的池子或准备足够的容器收集流出液。由于流出液含有丰富的 N、P 和矿物质元素, 可以用其作为液体肥料或者液体饲料, 作为肥料时有可能烧坏作物, 因此, 应该在施用液体肥料之前先对土壤进行化学分析, 即测土配方施肥。目前,测土配方施肥已经开始在全国推广。但是, 因流出液的供应并不稳定, 可以将其收集起来作为污水进行专门的处理, 达标后再行排放。由于流出液呈现较强的酸性 pH=3.8~4.4, 并含有多种有机物, 其下渗将影响地下水的水质, 因此, 青贮池应远离水井, 并高于地下水位一定的距离。国外发达国家对大型的青贮池或青贮塔的选址和建设规定了距离水井和地下水位距离的最小值, 比如, 苏格兰规定青贮池或收集青贮流出液的设施距离水体的距离不应小于 10 m, 并且青贮流出液不准排入地表或地下水体,不准采用渗井, 不准在在未经防渗处理的地面上直接青贮等。目前我国还没有制定相关的规定。为保护环境, 建议在牛场建设项目环境影响评价时列入青贮饲料流出液评价内容并在建设前提出解决办法。

5 结论与建议

通过以上分析, 可以得出以下结论:
①青贮池尺寸的确定一般应先根据牛的数量和青贮饲料供应量标准等确定青贮池的体积, 然后确定青贮池的断面尺寸。
②青贮池的形状易为上宽下窄的梯形。我国青贮池的池壁材料一般为砖、石, 其经济技术指标有待于与国外的预制板装配式池壁进行比较。
③设计的青贮池地面应能满足车辆碾压和排水要求。
④在设计青贮池之前应对青贮饲料的流出液提出解决方案。
⑤为防止青贮饲料流出液的下渗污染地下水, 青贮池的选址应远离水井, 并高于地下水位一定的距离,青贮池地面应做防渗处理。建议在牛场建设项目环境影响评价时列入青贮饲料流出液评价内容并提出解决办法。


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