Способ получения органического удобрения биоферментацией копроотхода животноводства

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке копроотходов животноводства на органические удобрения. Способ предусматривает перемешивание одновременно всего объема перерабатываемого сырья и воздействие на его свободную поверхность потока нагретого кислородсодержащего газа. Предложенный способ позволяет повысить производительность и улучшить качество органического удобрения. 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. В частности к переработке копроотходов животноводства на органические удобрения.

Известен способ получения органического удобрения биоферментацией птичьего помета, включающий его смешивание с влагопоглощающим порообразующим материалом (древесные опилки, торф, резаная солома), подогрев влажной смеси до 20-25^oC и ее загрузку в ферментатор, продувку кислородсодержащего газа через слой сырья в направлении снизу вверх и последующей выдержкой в температурновременном режиме и дополнительную продувку сырья в ферментаторе в поперечном направлении при температуре кислородсодержащего газа 75-90^oC [1].

Основным недостатком способа является невозможность промышленной переработки копроотходов животноводства биоферментацией без использования влагопоглащающих порообразующих материалов. Необходимость использования влагопоглащающих порообразующих материалов в способе аналога вызвано низкой пористостью и воздухопроницаемостью влажных копроотходов животноводства, особенно птичьего помета. Поэтому без добавки влагопоглащающих порообразующих материалов невозможна аэрация копроотходов животноводства продувкой их массива кислородсодержащим газом, необходимым для поддержания биохимических процессов. Смеси же копроотходов с влагопоглащающими материалами обладают достаточной пористостью и воздухопроницаемостью, что позволяет осуществлять биоферментацию продувкой кислородсодержащего газа, что решает проблему промышленной переработки влажных копрооходов животноводства биоферментацией. Но использование влагопоглащающих порообразующих материалов само по себе также является недостатком способа. Этот недостаток способа связан с необходимостью закупать и завозить, часто за многие десятки и более километров, такие количества влагопоглащающих порообразующих материалов, которые соизмеримы с количеством перерабатываемых копроотходов, что усложняет и удорожает производство.

Известен также способ получения органического удобрения биоферментацией копроотхода животноводства, предусматривающий предварительное вне ферментатора смешивание копроотхода животноводства с влагопоглащающим порообразующим материалом и частью готового органического удобрения соответственно в соотношении 10: 2: 8, нормализацию смеси перед биоферментацией до влажности 60-65% и размера частиц 3-10 мм путем дополнительного перемешивания с одновременным измельчением, просеиванием и продуванием воздухом и саму биоферментацию в ферментаторе с продувкой сырья подогретым на начальной стадии процесса воздухом в открытом фрементаторе [2].

Недостаток этого способа также связан с необходимостью использования влагопоглащающего порообразующего завозимого со стороны материала. И хотя снижение потребления завозимого со стороны влагопоглащающего порообразующего материала до 20% снижает затраты по этой статье расходов, но полностью проблемы не решает, тем более, что по способу в качестве влагопоглащающего порообразующего материала используют готовое органическое удобрение в количестве до 40% от общего количества полученного готового удобрения, что также является недостатком, поскольку снижает выход годного продукта и тем самым снижает производительность.

Наиболее близким технологическим решением к предлагаемому является способ получения органического удобрения биоферментацией копроотхода животноводства [3].

Способ включает предварительное последовательное локальное перемешивание внутри ферментатора копроотхода животноводства с оставленным в ферментаторе необходимым количеством готового органического удобрения при одновременной в процессе смешения аэрации смеси, ее измельчение, просеивание, отдельную стадию аэрирования и биоферментации нормализованного сырья.

Недостаток способа прототипа состоит в малом выходе готовой продукции - органического удобрения. Так в описании способа прототипа указано, что в качестве готового удобрения удаляют верхний слой толщиной 10-20 см, а остальное количество оставляют в ферментаторе в качестве влагопоглащающего порообразующего материала. Без указания общей толщины полученного органического удобрения нельзя по толщине снятого слоя судить о величине выхода готовой продукции. Поэтому для определения этой величины используем уравнение баланса влаги: W_p ·X_p + W_k(1-X_p)=W_см, где W_p - влажность готового органического удобрения (ретура); W_k - влажность копроотхода; W_см - влажность смеси (все в вес.%); X_p - доля готового органического удобрения, используемого в качестве водопоглащающего порообразующего материала.

Из уравнения материального баланса влаги (1) следует, что При переработке копроотходов животноводства биоферментацией влажность смеси поддерживают в пределах 60-65% [2]. Для вычислений примем, что W_см = 65. Влажность готового продукта - органического удобрения - при биоферментации смесей находится в пределах 50-55% [2]. Для вычислений примем, что W_p = 50. Влажность получаемого на фермах жидкого навоза, пригодного для перекачки механическим насосом, в среднем составляет величину, равную 95%. Поэтому примем, что W_k = 95. Подставляя значения W_k, W_см, W_p в уравнение (2), получим, что доля оставляемого в ферментаторе готового органического удобрения в качестве водопоглащающего порообразующего материала равна 75%, а выход готовой продукции - 25%.

Другим недостатком способа по прототипу является получение органического удобрения повышенной влажности в пределах 50-55%, характерной для всех способов, основанных на ферментации пористых смесей копроотходов с влагопоглащающими порообразующими материалами путем их продувки кислородсодержащим газом.

Цель изобретения - повышение производительности и улучшение качества органического удобрения.

Поставленная задача решается тем, что перемешивают одновременно весь объем перерабатываемого сырья, а нагретым потоком кислородсодержащего газа обдувают его свободную поверхность.

Указанные признаки существенны. Перемешивание всей массы загруженного сырья (копроотхода животноводства или его смеси с влагопоглащающим порообразующим материалом) под слоем кислородсодержащего газа обеспечивает необходимую для течения биоферментационных процессов аэрацию всего объема перерабатываемого сырья. Такая аэрация позволяет без применения влагопоглащающих порообразующих материалов перерабатывать копроотходы животноводства с влажностью до 75-80% и получать органические удобрения с влажностью 24-28%. При таких параметрах процесса биоферментации (W_k=95, W_см=75 и W_p=28) в качестве водопоглащающего порообразующего материала в ферментаторе оставляют 30% (против 75% по способу прототипа), а в качестве готового органического удобрения выгружают 70% (против 25%) по способу прототипа). Высокие показатели предлагаемого способа объясняются особенностями аэрации при перемешивании одновременно всего объема сырья. Кроме постоянного обновления свободной поверхности сырья внутри всего его объема происходит непрерывное образование и схлапывание микро- и макропустот. При образовании микро- и макропустот в них за счет вакуум-эффекта происходит засасывание нагретого кислородсодержащего газа с температурой 75-90^oC, что обеспечивает хорошую аэрацию и быстрый разогрев всего массива перерабатываемого сырья. При схлапывании же микро- и макропустот из них происходит интенсивная эвакуация газообразных продуктов биохимических реакций, что создает благоприятные условия для течения процесса биоферментации. При схлапывании микро- и макропустот из них происходит также эвакуация и паров воды, что способствует получению органического удобрения с меньшим содержанием воды, что улучшает его качество. Механическое перемешивание обрабатываемого сырья способствует его переработке также за счет разрушения и удаления с поверхности комков копроотхода животноводства рыхлого слоя образовавшегося удобрения. Разрушение и удаление рыхлого слоя и дальнейшее его перетирание перемешиванием позволяет получать легкосыпучее удобрение. Разрушение и удаление рыхлого слоя образовавшегося удобрения облегчает доступ кислорода к свежей поверхности еще непереработанных комков копроотхода животноводства, что способствует биоферментации. Перемешивание также способствует переносу и распространению по всему объему перерабатываемого сырья термофильных бактерий и образовавшего гумуса. Поскольку образование гумуса является автокаталитическим процессом, то перемешивание способствует увеличению содержания этого самого ценного компонента органического удобрения, что также улучшает качество. А биотермический процесс в совокупности с воздействием нагретого до 75-90^oC кислородсодержащего газа приводит к длительному повышению температуры перерабатываемого сырья до 80-90^oC, тем самым обеспечивая дезинфекцию органического удобрения.

Совокупное действие всех перечисленных факторов обеспечивает более высокую производительность за счет увеличения выхода готовой продукции и улучшения качества органического удобрения за счет увеличения содержания гумуса и уменьшения содержания воды.

Пример. В ферментатор на 75-85% его объема загружают птичий помет и закрывают его крышкой. Затем через незаполненное пространство между свободной поверхностью птичьего помета и крышкой продувает нагретый до 75-90^oC воздух, который после выхода из ферментатора направляют на очистку от аммиака и других летучих продуктов биохимических реакций известными способами. Одновременно с продувкой ферментатора воздухом механическим устройством перемешивают весь объем загруженного птичьего помета. Точно также ведут процесс при переработке жидкого птичьего помета с добавлением в него органического удобрения в качестве влагопоглащающего порообразующего материала.

В таблице приведены результаты получения органического удобрения биоферментацией различных партий птичьего помета.

1. А.с. СССР 1749217, C 05 F 3/00, 1992.

2. Пат. РФ 2010785, C 05 F 3/00, 1994.

2. А.с. СССР 1595828, C 05 F 3/06, 1990.

Формула изобретения

Способ получения органического удобрения биоферментацией копроотхода животноводства, включающий механическое перемешивание копроотхода или его смеси с ранее полученным из него органическим удобрением и обработку нагретым кислородсодержащим газом, отличающийся тем, что механическое перемешивание производят одновременно всего объема перерабатываемого сырья, а нагретым кислородсодержащим газом обдувают его свободную поверхность.

РИСУНКИ

Рисунок 1