Способ получения органо-минерального удобрения

 

Использование: переработка органических отходов на удобрение. Цель изобретения: снижение вредных выбросов в атмосферу и улучшение качества готового продукта. Сущность изобретения: способ предусматривает смешивание птичьего помета и/или навоза с наполнителем, формирование смеси в бурт и компостирование при аэрации воздухом. При этом, при формировании бурта часть смеси укладывается в нижний слой на 2/3 его высоты, а оставшуюся часть дополнительно смешивают с сорбентом в массовом соотношении 1-2:1-4 и укладывают в верхний слой бурта. При компостировании смеси на стадиях мезофильной, термофильной и охлаждения аэрацию воздухом осуществляют в режиме 9-11 нм³/час, а на стадии созревания 20 нм³/час из расчета на 1 т компостируемой смеси. В качестве сорбента можно использовать цеолит, насыщенный ионами натрия до 40 г/кг цеолита, и/или активированный уголь, бентонит, обожженную известь, фосфоритную муку, суперфосфат, фосфогипс. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии производства органических удобрений из отходов птицефабрик и животноводства и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ получения порошкообразного органического удобрения из навоза и навозной жижи свиней, в котором предусматриваются следующие стадии: смешение навоза, навозной жижи свиней с птичьим пометом и/или с навозом крупного рогатого скота с последующим окислением смеси; перемешивание и высушивание путем аэрации; формование и окисление смеси и ферментирование (патент Швейцарии N 672634, вып.58, N 7, М. 1990, Кл. C 05 F).

Основной недостаток способа неполная дезодорация готового продукта и загрязнение окружающей атмосферы аммиаком при обработке смеси органических отходов.

Известно натуральное удобрение на основе куриного помета и способа его получения, которое представляет собой смесь куриного помета, бентонитовой муки и обожженной извести. (Заявка OS 3 317 241, ФРГ, кл. C 05 F 3/00. ИСМ вып.55, N 6, 1985 г.).

Известен способ получения компостной смеси ферментацией органического материала, в котором для стабилизации содержащихся в компостах гуминовых кислот и препятствование их преобразованию в фульвокислоты добавляют 10 80% неорганических ионитов, преимущественно в форме минералов типа цеолита или бентонита (авт.св. ЧССР N 230192, кл. C 05 F 9/00. ИСМ вып.55, N 2, 1985 г. ), Основной недостаток известных способов загрязнение окружающей среды и наличие патогенной микрофлоры в готовом продукте.

Известен способ компостирования органических отходов, в котором в органический продукт подают воздух в 600-800-кратном объеме относительно продукта, при следующем отношении содержания в продукте углерода к фосфату 25 45, углерода к азоту 12 25, влажности 60 88% (Заявка Японии N 1-3080, ИСМ вып.58, N 4, 1990, кл. C 05 F 13/00, 3/00, 7/00).

Основной недостаток известного способа унос значительного количества аммиака в атмосферу вместе с воздухом. Кроме того, в готовом продукте снижается содержание азота за счет его уноса, т.е. снижаются питательные качества готового продукта.

Наиболее близким по технической сущности является технология компостирования птичьего помета (Малофеев В.И. Органические удобрения. Способы подготовки и внесения. М. Знание, 1988 г.). Сырой птичий помет смешивают с различными компонентами и укладывают полученную массу в бурты. В качестве различных наполнителей обычно используют стержни початков кукурузы, ореховую шелуху, лузгу семечек, стебли подсолнечника, землю и др. Компост из помета влажностью 65.70% и торфа влажностью 50.55% готовят в соотношении 1:1. При компостировании помета с древесными опилками, соломой, порошковидным суперфосфатом эти наполнители добавляют в количестве 15 20% от всей массы. Различные наполнители, исключая почву, снижают потери питательных веществ в компосте, но полностью их не устраняют. Торф, опилки, солома улучшают физические свойства удобрений, однако приводят к уменьшению общего содержания азота и переводу его в труднодоступную для растений форму. Компостирование применяют как дополнительный прием обеззараживания больших скоплений отходов птицеводства с целью получения органоминеральных удобрений.

Целью предлагаемого изобретения является снижение вредных выбросов в атмосферу и улучшение качества готового продукта.

Технический результат достигается посредством формирования бурта, в котором часть смеси укладывают в нижний слой бурта на 2/3 его высоты, а остальную часть дополнительно смешивают с сорбентом в массовом 7 соотношении 1-2:1-4 и укладывают в верхний слой бурта, при компостировании смеси на стадиях мезофильной, термофильной, охлаждения, аэрацию воздухом осуществляют в режиме 9-11 нм³/ч. а на стадии созревания 20 нм³/ч. из расчета на 1 т компостируемой смеси.

В качестве исходной смеси использовали отход птицеводства птичий помет, отходы животноводства свиной навоз, конский навоз, коровяк (в количестве 66% ) и наполнитель: солома и древесные опилки (в количестве 34% от компостируемой смеси), в качестве сорбента используют цеолит, предварительно насытив его ионами Na, а также активированный уголь, бентонит, известь, фосфоросодержащие компоненты: фосфатную муку, суперфосфат и фосфогипс.

Приготавливают смесь органического отхода (например, отдельно или птичьего помета, или свиного навоза, или их смеси; или смеси птичьего помета, свиного навоза, коровяка и конского навоза) с наполнителем (соломой или древесными опилками) и укладывают на решетку металлического аэратора лабораторного в нижний слой на высоту 2/3 бурта 0,8 м, а в верхний слой на 1/3 высоты бурта 0,4 м укладывают смесь "органический(ие) отход(ы) - сорбент", например, в соотношении 1-2:1-4, цеолит, предварительно насыщенный ионами натрия и/или активированный уголь, бентонит, известь, фосфоритная мука, суперфосфат. Опыт на каждый состав исследовали отдельно. Затем бурт аэрируют: обрабатывают кислородом воздуха, причем воздух подают под решетку снизу со скоростью подачи 1,5 м/сек в количестве 9-11 нм³/час на 1 т компостируемой смеси на стадиях компостирования (гидролиза) мезофильной (1), термофильной (II), охлаждения (III) и постепенно увеличивают его расход до 20 нм³/час на стадии созревания (IV). Образующиеся в слое бурта вредные газы поднимаются вверх, адсорбируются на поверхности сорбента, соответственно снижается до ПДК содержание аммиака и фтористых и сернистых газов. Содержание питательного для растений вещества азота в готовом продукте (удобрении) повышается почти на 50% по сравнению с известным способом.

В течение опыта производили регистрацию температуры в верхней, средней и нижней части аппарата. Одновременно измеряли концентрацию кислорода в отходящих газах, а также вредные компоненты в его составе: аммиак, сероводород, двуокись серы и фтористый водород. Через 6-7 дней процесса компостирования (гидролиза) получают готовый продукт (удобрение) с влажностью 80-60% который подвергают сушке и упаковывают для реализации.

Готовый продукт (удобрение) не имеет дурного запаха и является достаточно стерильным: в нем отсутствуют патогенные микробы.

Предлагаемый способ отработан в лабораторных условиях.

Пример 1. Приготовили 50 кг смеси птичьего помета с опилками в соотношении 2:1, т.е. 34 кг и 16 кг соответственно. Часть подготовленной смеси в количестве 34 кг поместили на решетку металлической термостатированной емкости размером 0,23х0,23х1,6 на высоту слоя 0,8 м (2/3). Оставшуюся часть смешивали с цеолитом в соотношении 2:1 (16 кг и 8 кг) и укладывали на слой смеси без сорбента на высоту 0,4. Под решетку подавали воздух, в количестве 9 нм³/час со скоростью 0,15 л/мин на 1 кг смеси. Измеряли температуру смеси в слое на глубине 0,6 м, в течение 8 ч наблюдается рост температуры до 70 ^oC, затем температура стабилизируется и держится на этом уровне 60 ч, затем начинает падать. Через 120 ч увеличивали скорость подачи воздуха до 0,33 л/мин на 1 кг смечи и отключали подачу воздуха при достижении нормальной температуры (20 25^oC). Анализ выделяющейся газовой фазы показал снижение содержания аммиака до 0,2 мг/нм³ и частично фтористого водорода до 0,01 мг/нм³, и сернистого ангидрида до 0,02 мг/нм³ и не превышал ПДК. Одновременно увеличивается до 51% содержание общего азота в готовом продукте.

Примеры 2-15. Продукт получали как в примере 1, но в качестве исходной смеси "птичий помет опилки" (примеры 2-6), "свиной навоз опилки" (примеры 7-12) и смесь свиного навоза с пометом в соотношении 1:1 (17 кг и 17 кг) с опилками (16 кг). Соотношение подготовленной массы с цеолитом для верхнего слоя компоста составило 1:1 (8 кг и 8 кг) (примеры 2,5,8,11,14), 2:1 (16 кг и 8 кг) (примеры 4,7,10,13) и 1:4 (4 кг и 16 кг) (примеры 3,6,9,12,15), а расход воздуха на 1 кг смеси на термофильной стадии составил 0,15 л/мин (примеры 2,3,7-9,13-15), и 0,18 л/мин (примеры 4-6, 10-12). Во всех опытах наблюдается снижение выбросов аммиака до значений менее 0,08 мг/нм³, что ниже ПДК, и увеличение содержания общего азота в готовом продукте на 20-50% по сравнению с готовым продуктом, полученным без применения цеолита.

Примеры 16-20^*. Опыты проводили как в примере 1, но в качестве исходной смеси брали смесь "птичий помет свиной навоз" в соотношении 1:1 (17 кг и 17 кг) с опилками (16 кг), в качестве сорбента брали активированный уголь (пример 16), бентонит (пример 17), известь (пример 18), фосфоритную муку (пример 19), суперфосфат (пример 20) и фосфогипс (пример 20^*) в соотношении с исходной смесью 2:1 (16 кг и 8 кг). Содержание аммиака в отходящих газах не превышает 0,2 мг/нм³, а содержание азота в конечном продукте увеличивается в среднем на 25% Примеры 21-22. Продукт получали по примеру 1, но в качестве органических отходов брали смесь "птичий помет свиной навоз" в соотношении 1:3 (8,5 кг и 25,5 кг соответственно) и смесь "птичий помет свиной навоз+коровяк+конский навоз" в соотношении 1:1:1:1 (8,5 кг каждой) с опилками. Содержание аммиака в газе не превышает ПДК, а содержание азота в готовом продукте увеличивается до 1,19% в примере 12 и до 1,65 в примере 22.

Примеры 23-26. Продукт получали как в примере 1, но исходную смесь загружали в емкость на высоту 1,2 м без применения сорбента. Содержание аммиака в отходящих газах составил 3300 мг/нм³, для смеси органических отходов "птичий помет + опилки".

Примеры 27-30. Опыты проводили как в примере 1, но соотношение массы органических отходов к массе цеолита составило 2:0,8 (пример 27) в кг 16 и 6 кг, 1: 4,2 в кг соответственно 4,2 и 17,8 (пример 28) и 1:4 в кг 4,4 и 17,6 соответственно (пример 29,30). В последнем примере расход воздуха на 1 кг компостируемой массы составил 0,12 л/мин (пример 29) и 0,22 л/мин (пример 30).

Снижение количества цеолита в смеси приводит к увеличению содержания аммиака в отходящих газах до 9 г/нм³ выше ПДК (предельно допустимой концентрации), а увеличение содержания цеолита в смеси более 75% (соотношение массы органических отходов к цеолиту 1:4,5) снижает содержание аммиака в отходящих газах до 0,01 мг/нм³, т.е. степень очистки газа практически не изменяется по сравнению с примером 3, и дальнейшее увеличение содержания цеолита нецелесообразно.

Снижение расхода воздуха до 0,13 л/мин на 1 кг смеси (пример 29) на термофильной стадии приводит к недостаточному окислению органической смеси. Температура процесса поднимается до 40^oC, длительность опыта составляет трое суток. Такие условия оказываются недостаточными для обеззараживания и дезодорирования готового продукта. Увеличение расхода воздуха до 0,2 л/мин на 1 кг смеси на первых трех стадиях процесса способствует быстрому развитию процесса ферментации, температура возрастает до 55 ^oC, однако, из-за уноса тепла воздухом при таком расходе, температура смеси быстро падает, в результате не достигается цель по обеззараживанию и дезодорации готового продукта.

Примеры 31-32. Условия опыта по примеру 1, но высота слоя "органические отходы + цеолит" составляет в примере 31 0,3 м, а в примере 32 0,5 м. Уменьшение адсорбирующего слоя до 0,3 м приводит к недостаточной очистке отходящего газа от аммиака, концентрация его составляет 0,5 мг/нм³, что выше ПДК. Увеличение слоя смеси органических отходов с цеолитом нецелесообразно, так как цель достигается при меньшей высоте слоя (пример 1).

Пример 33. Опыт проводили по примеру 1, но расход воздуха на стадии созревания увеличили до 21 нм³/час на 1 т продукта, содержание аммиака в отходящих газах повышается до 0,4 мг/нм³, что выше ПДК, так как при увеличении скорости интенсивно удаляется аммиак из компостируемого слоя, и из-за малого времени контакта отходящих газов с цеолитом наблюдается проскок аммиака, поэтому увеличение расхода воздуха выше 20 нм³/час нецелесообразно.

Экспериментальные данные сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что в заявляемых пределах (примеры 1-22, 28, 32) цели достигаются.

В опытах вне заявляемых пределах (примеры 23-27, 29-31, 33) цели не достигаются.

Формула изобретения

1. Способ получения органоминерального удобрения, включающий смешивание птичьего помета и/или свиного навоза, конского навоза, навоза крупного рогатого скота с наполнителем, формирование смеси в бурт и последующее компостирование для аэрации воздухом, отличающийся тем, что, с целью снижения вредных выбросов в атмосферу и улучшения качества готового продукта, при формировании бурта часть смеси укладывают в нижний слой на 2/3 его высоты, а оставшуюся часть дополнительно смешивают с сорбентом в массовом соотношении 1 2 1 4 и укладывают в верхний слой бурта, при компостировании смеси на стадиях мезофильной, термофильной и охлаждения аэрацию воздухом осуществляют в режиме 9 11 нм³/ч, а на стадии созревания 20 нм³/ч из расчета на 1 т компостируемой смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют цеолит, насыщенный ионами натрия до 40 г/кг цеолита, и/или активированный уголь, бентонит, обожженную известь, фосфоритную муку, суперфосфат, фосфогипс.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6