ВОДА ДЛЯ АГРОКОМПЛЕКСА

29 ноября 2019 г.
 

С. Василюк, А. Лазарев

Агропромышленный комплекс (АПК) является неотъемлемой частью экономики Украины. История, географическое положение и традиции предопределили и сформировали текущую структуру АПК нашей страны. Сфера его деятельности охватывает три четверти территории Украины, на которой проживает треть населения, формируется почти 60% фонда потребления и создается 17% ВВП.

Увеличение роста населения Земли, и соответственно, потребности в еде в ближайшем будущем создаст предпосылки для развития мирового сельского хозяйства и украинского, в частности. Украина по итогам 2017 г. экспортировала продовольствия на сумму $17,8 млрд. Этот результат стал вторым за всю историю независимости, немного уступив достигнутым в 2012 г. объемам экспорта в $17,9 млрд. Продукция АПК в 2017 г. заняла более 41% в общем экспорте из Украины, сохранив лидерство в его товарной структуре.

Евроинтеграция создает новые вызовы для Украины, в частности, для агропромышленного комплекса. Современные экономические преобразования характеризуются повышением требований к качеству выпускаемой продукции. Обеспечение устойчивого развития на рынке товаров и услуг определяется уровнем конкурентоспособности продукции, которая, в свою очередь, согласуется с конкурентоспособностью предприятий и, непосредственно, конкурентоспособностью отрасли. Качество же продукции АПК напрямую зависит от качества используемой воды, что делает вопрос качественной водоподготовки одним из наиболее приоритетных в отрасли.

Без идеальной структуры почвы не получить рекордных урожаев,– такой тезис выдвинул Нил Кинси (владелец и заведующий производством Kinsey Agricultural Services,Inc.) на семинаре «Урожай начинается с почвы» 7 февраля 2019 года во Львове. Согласно его концепции, половину объема почвы должны составлять вода и воздух в равном соотношении, но эту структуру можно выработать только правильно сформировав минеральную часть почвы, то есть, создав баланс основных элементов.

Итак, доля воды в идеальном грунте для посевов составляет 25%, но это лишь малая часть используемого ресурса. Вода используется во всех сферах агропромышленного комплекса, а это – разные требования и разные подходы к решению вопросов. На сегодняшний день распределение основных потребителей в отрасли выглядит следующим образом:

Качество воды для АПК нормируется по органолептическим, химическим, микробиологическим, паразитологическим показателям, ограничивается возможное содержание пестицидов, определяется радиационная безопасность воды. Качество оросительной воды в Украине регламентируется следующими документами: ГСТУ 2730-94 «Качество природной воды для орошения. Агрономические критерии», ВНД 33-5.5-02-097 «Качество воды для орошения. Экологические критерии», ГСТУ 7591:2014 «Орошение. Качество воды для систем капельного орошения. Агрономические, экологические и технические критерии» и ГСТУ 7286:2012 «Качество природной воды для орошения. Экологические критерии». 

Нормативным документом, регламентирующим качество воды в животноводстве, является ГСанПиН 2.2.4.- 171-10 «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком».

Для рыбохозяйственных предприятий основным главным нормативным документом является ОСТ 15.372-87 «Охрана природы. Гидросфера. Вода для рыбоводных хозяйств».

Вышеперечисленные документы являются фундаментом, который служит основой нормативной базы. При этом важно отметить, что по ряду показателей к предельно-допустимым концентрациям веществ в питьевой воде украинские нормативы жестче, чем рекомендации Всемирной организации здравоохранения и стандарты Европейского Союза.

При попытке выработать единые международные нормативы по качеству воды необходимо учитывать не только влияние компонентов на здоровье человека, но и природно-климатические особенности территории, которые, как правило, очень разнообразны. Так в Украине сложилось несколько районов производственной специализации сельского хозяйства:

  • Полесье – главный район льноводства и картофелеводства, молочного животноводства; среди зерновых – высок удельный вес серых хлебов – ржи (Волынская, Ровненская, Житомирская, Киевская, Черниговская и Сумская области);
  • лесостепная и степная часть Украины (Тернопольская, Хмельницкая, Винницкая, Черкасская, Полтавская и Харьковская, Львовская, Волынская, Ровенская, Житомирская, Киевская, Черниговская, частично Ивано-Франковская и Черновицкая области) – основной район зернового хозяйства (озимая и яровая пшеница, кукуруза, рис, просо и др.), производства сахарной свеклы и подсолнечника, животноводства молочно-мясного и мясо-молочного направления, свиноводства и овцеводства (в юговосточной, засушливой части степной зоны). В целом это охватывает Запорожскую, Днепропетровскую, Одесскую, Херсонскую, Николаевскую, Луганскую, Донецкую области;
  • Закарпатье – район садоводства, виноградарства, табаководства, производства эфиромасличных культур. Высокогорные области Карпат – район развитого овцеводства (Закарпатская область);
  • овощеводство, бахчеводство, виноградарство – это традиционные направления юга Украины (Херсонская, Одесская, Николаевская области).

Рассмотрим более детально особенности использования воды в структуре АПК Украины.

ОРОШЕНИЕ ПОЛЕЙ

При поливе дождевальными машинами вода должна быть очищена от механических примесей до 0,5 мм, чтобы не засорялся фильтр перед гидроцилиндром. Фильтр для капельного полива или внутрипочвенного питания грунта должен обеспечивать необходимый уровень тонкой очистки от механических загрязнений с помощью дисковых фильтрационных систем. Механические примеси закупоривают сопла и заиливают трубки.

Вода для полива растений также должна быть очищена от железа и марганца, так как нерастворимые осадки гидроксидов железа и марганца загрязняют капельницы и выводят их из строя.

Дождевая вода для полива также часто имеет повышенное солесодержание и жесткость воды, что приводит к увеличению расхода пестицидов, регуляторов роста растений и других сельскохозяйственных химикатов.

Допустимое общее солесодержание воды, подаваемой на орошение, зависит и от используемого способа ирригации и непосредственно от типа сельскохозяйственной культуры. Так, при грунтовом поливе, для огурца посевного этот параметр составляет < 500 мг/л, для томатов < 1000 мг/л. А повышенное содержание натрия (> 100 мг/л), хлора (> 70 мг/л) и бора (> 1 мг/л) является токсичным для большинства культур и может стать причиной некроза молодых листьев. Некачественная вода может стать причиной распространения таких заболеваний сельскохозяйственных культур, как склеротиниоз, кила, черная ножка, фитофтороз, стрик томатов.

Также, высокое качество воды является залогом минимизации просчетов во время проведения фертигации (способ внесения жидких удобрений либо пестицидов, одновременно с осуществлением орошения).

Наличие солей жесткости и повышенная общая минерализация усложняют расчет дозирования реагентов, могут быть причиной нарушения процесса питания растений, появления накипи в системах отопления тепличных хозяйств, засорения форсунок поливочного оборудования и возникновения очагов коррозии.

Высокое содержание органических соединений способствует развитию патогенов и засорению систем орошения.

Избыток железа, хлоридов, нитратов, следы нефтепродуктов способствуют засорению оборудования, возникновению коррозии металлических частей, эрозии почв и негативно влияют на развитие сельскохозяйственных культур в целом.

Применение механических фильтров предупреждает засорение коммуникаций, загрязнение фильтрующих материалов и выход из строя основного технологического оборудования. Фильтры на основе каталитических и комплексных загрузок позволяют решать проблемы избыточного содержания железа и повышенной жесткости. А применение систем ультрафильтрации и обратного осмоса позволяет получать воду высокого качества для решения специфических задач. Например, обратный осмос играет ключевую роль в системах водоподготовки для аэрозольного орошения и дождевания.

РАСТЕНИЕВОДСТВО

Прирост и урожайность промышленных, пищевых и декоративных культур в первую очередь определяет вода для полива цветов и растений. Чем более соленая вода используется для полива, тем меньше воды доступно растениям и меньше их прорастаемость.

На графике видно что, изменение минерализации воды даже на 1 г/л может приводить к снижению урожайности культур на 25-50%. Залог большого урожая сельскохозяйственных культур – это водоподготовка, основанная на системах механической очистки, умягчения и обратного осмоса.

ЖИВОТНОВОДСТВО И ПТИЦЕВОДСТВО

Вода для поения животных должна отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде (ГСанПиН 2.2.4.- 171-10). Основные компоненты, подлежащие нормированию – это общая минерализация, жесткость, хлориды и сульфаты, нитраты, микроэлементы, органические соединения, пестициды и другие. При водообеспечении животных учитывается возраст скота, суточная потребность в воде, химические элементы, добавляемые в корм животных и т.д. Качество воды для поения сельскохозяйственных животных оказывает значительное влияние на их жизнеспособность и продуктивность, качество мяса и молока.

В птицеводстве повышенное содержание в воде, например, поваренной соли, существенно влияет на потребность птицы в воде и, таким образом, способно нарушить режим поения птицы. Нарушение режимов поения и водное голодание оказывают даже более сильное влияние на изменение продуктивности птицы, чем кормовой стресс: снижается интенсивность яйценоскости, масса и толщина скорлупы, масса яиц. Из-за регулярных срывов поения снижение живой массы кур-несушек может составить от 5 до 15%. Перебои в поении кур-бройлеров также приводят к снижению интенсивности прироста живой массы. Помимо этого, повышенная жесткость воды нередко вызывает расстройства в работе желудочно-кишечного тракта, особенно если в ней содержится много сульфата магния.

Также косвеннойпричиной повышенной заболеваемости птицы и животных может являться повышенное содержание в воде соединений железа. При больших концентрациях железа подаваемые с водой антибиотики и пробиотики деактивируются, образуя комплексные соединения и выпадая в осадок.

Наличие токсичных веществ, тяжелых металлов, патогенных организмов и других загрязнений в воде для поения негативно влияют не только на развитие и здоровье самих животных, но и на качество получаемых мясопродуктов.

Для решения задач данной отрасли используются все доступные решения получения чистой воды, поскольку эффективный результат достигается применением комбинированных, многоступенчатых схем водоподготовки.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ВОДА ДЛЯ ПАРОВЫХ КОТЛОВ, ОБОРОТНЫХ КОНТУРОВ И СИСТЕМ УВЛАЖНЕНИЯ

Отдельным сегментом АПК является техническая вода для тепловых систем (котелен, оборотных контуров) и систем увлажнения.

Вода для подпитки котлов подлежит глубокой очистке от солей жесткости, железа, марганца, кислорода и ряда других примесей согласно ДНАОП 0.00-1.08-94.

Вода для контуров охлаждения требует очистки от солей жесткости и других примесей, что решается путем применения механической фильтрации, ионного обмена, комплексных загрузок и применением реагентов.

Вода для систем увлажнения и туманообразования требует глубокой очистки от примесей для защиты насосов, арматуры и форсунок систем увлажнения от образования нерастворимых осадков, где механическая фильтрация является обязательным элементом водоподготовки.

РЫБНЫЕ ХОЗЯЙСТВА

Качество воды в рыбохозяйственных прудах имеет критическое значение. Аквакультуры крайне чувствительны к таким показателям, как pH, аммоний, нитраты, фосфаты, ХПК, кислород, растворенный CO2.

В рыбных хозяйствах решаются проблемы очистки воды от механических примесей, высокой мутности и органических соединений – такие загрязнения негативно сказываются на жаберном аппарате. Эти загрязнители и продукты жизнедеятельности рыб эффективно удаляются на фильтрах грубой и тонкой механической очистки. Также широко используются системы аэрации воды, так как повышенное содержание углекислого газа в воде негативно сказывается на развитии мальков и снижает общий иммунитет рыбы. Во время инкубационного периода очищенную циркуляционную воду дополнительно подвергают УФ-обеззараживанию. Помимо содержания углекислого газа в воде, контролируются также содержание нитратов, рН и щелочность воды.

ПРИМЕРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Водоочистка для систем туманного орошения тепличного комплекса «Днепровский»

Типичный проект по решению задач водоподготовки для систем туманного орошения был реализован в 2016 году компанией НПО «Экософт» для тепличного комбината «Днепровский». Имеющаяся в наличии вода водопроводного качества не соответствовала требованиям и нуждалась в дальнейшее доочистке (таблица 4).

Проанализировав все имеющиеся данные, разработчики предложили технологическую схему водоподготовки на основе установки обратного осмоса. Изначально водопроводная вода подается на фильтры грубой и тонкой механической очистки типа Amiad Arkal 1.5” Super и Ecosoft FP Filter Ag для удаления механических примесей из воды. Далее проводится дозирование антискаланта для защиты мембран от образования нерастворимых отложений. После этого вода подается на установку обратного осмоса Ecosoft MO-6 производительностью 6 м3/ч по очищенной воде. Глубоко деминерализованная обратноосмотическая вода подается на системы туманного орошения предприятия. Дополнительно установка обратного осмоса комплектуется CIP-станцией химической промывки мембранных элементов и станцией дозирования биоцида.

Внедрение системы обратного осмоса позволило решить ряд задач:

  • защита форсунок систем туманообразования от образования солевых отложений, коррозии и от забивания механическими примесями;
  • увеличение срока эксплуатации и снижение расходов на обслуживание оборудования;
  • контрольное обеззараживание водопроводной воды;
  • обратноосмотическая вода гарантированно решает проблему образования солевого налета на растениях;
  • улучшение общей устойчивости культур к заболеваниям.

Чистая вода для ирригации. Аграрный холдинг HarvEast

Для обеспечения водой необходимого качества систем ирригации агрохолдинга HarvEast специалистами НПО Экософт была создана мобильная системы обессоливания скважинных вод общей производительностью 60 м3/сутки.

На первом этапе вода из скважины подается на фильтры механической очистки Arkal 2” Dual Filter для очистки от механических примесей (песок, грязь, взвеси) и собирается в накопительную емкость, откуда поступает на установки обезжелезивания Ecosoft FPP+ 2162 для удаления растворимых форм железа, марганца и сероводорода. На следующем этапе происходит глубокое обессоливание воды на установке обратного осмоса Ecosoft MO-3, где удаляется до 99,8% всех растворённых примесей. После этого очищенная вода используется для ирригации и, в случае необходимости, для хозяйственно-бытовых нужд.

Реализация проекта позволила решить несколько задач:

  • обеспечить доступность воды высокой степени очистки в любое время года;
  • защитить почвы от засоления;
  • защитить оборудование от коррозии, забивания механическими примесями, зашлаковывания;
  • существенное снизить расход удобрений и упростить соблюдение пропорций внесения;
  • повысить устойчивость культур к заболеваниям и вредителям

Салат-латук посреди пустыни? А почему бы и нет?

Как же решают аграрии проблему доступности воды в засушливых регионах северной Африки, где регулярного доступа к поверхностным водам порой попросту нет, а подземные воды отличаются относительно высоким солесодержанием? Специально для журнала ВиВТ, этот вопрос прокомментировал технический директор компании Maghreb Agro-Systems, г-н Махмуд Нидал Бен Ламин.

Во многих удаленных регионах Алжира и Туниса единственным стабильным источником водоснабжения являются подземные воды. Однако содержание солей в такой воде достигает 3000-5000 мг/л, что делает экономически нерентабельным, а порой и просто невозможным, выращивание таких растений, как салат-латук.

Но эффективное решение существует: не так давно MAS реализовали проект для тепличного хозяйства площадью 300 гектар. Общее солесодержание воды из скважин здесь составляет 2800-3000 мг/л. Соединения кальция, марганца, железа, магния и хлориды могут реагировать с удобрениями, что не только повышает общие капитальные затраты на реагенты, но и усложняет расчет пропорций, вносимых нутриентов. Также, использование такой воды повышает объем внесения нежелательных для растений соединений.

Компанией MAS было поставлено две мобильные контейнерные системы водоподготовки на основе установок обратного осмоса с предварительной фильтрацией исходной воды на картриджных фильтрах. Производительность каждой системы составляет 900 м3/сутки по очищенной воде с остаточным солесодержанием на уровне 700 мг/л.

Это позволило не только упростить работу агрономов, но и увеличить урожайность хозяйства на 40% – до оптимальных 70000 растений на гектар. Увеличение урожайности позволило начать экспорт продукции в Европу и дополнительно создать 300 постоянных рабочих мест.

Завершим этот пример использования мобильных систем по водоподготовке словами Махмуда: «Нет системы обратного осмоса – нет и латука».

Материалы, рассмотренные в статье, демонстрируют все многообразие АПК Украины и огромную роль воды в функционировании данной отрасли. Развитие отрасли неразрывно связано с качеством водных ресурсов, используемых при орошении, производстве и переработке товарной продукции. Чем больше объем продукции, тем больше требуется очищенной воды для ее производства, и тем больше установок локальной водоподготовки используется в АПК.

Коментарии

Смотрите также
 
Популярное