Способ приготовления компоста в биоферментёре

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ приготовления компоста в биоферментере включает подготовку ферментируемой смеси, перемещение смеси в биоферментер, оборудованный воздуховодами, оснащенными напорным вентилятором, напор которого пропорционален высоте загрузки ферментируемой массы, и проводят аэробную ферментацию смеси последовательно в психрофильной, мезофильной и термофильной фазах, причем подачу воздуха в трех фазах ферментации осуществляют циклически путем включения каждые 10 мин напорного вентилятора, при этом продолжительность каждого цикла работы напорного вентилятора определяется в соответствии со следующими линейными зависимостями, установленными для каждой фазы ферментации, и обеспечивается с помощью программируемого таймера: для психрофильной фазы: 540×V/L×(1+T×1/24) при 0<Т≤24, для мезофильной фазы: 1080×V/L×(1+(Т-24)/144) при 24<Т≤96, для термофильной фазы: 1620×V/L=const при 96<Т≤168, с допустимыми отклонениями ±5%, где V - объем ферментируемой смеси (м3), Т - период, отсчитываемый с момента закладки смеси в ферментер (ч), L - производительность вентилятора (м3/ч). Изобретение позволяет приготовить компост с заданными свойствами при одновременном сокращении эксплуатационных затрат. 2 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов животноводства и птицеводства (навоза, помета). Обычно такие отходы подвергаются компостированию, при котором большая часть органического вещества ферментируется в компостной куче. При этом получаемые компосты имеют широкий разброс по качественным характеристикам, что не позволяет достоверно рассчитать нормы внесения компостов в почву.

В настоящее время для круглогодичного приготовления качественных биологически активных органических удобрений с заданными характеристиками используется технология с применением закрытой установки - ферментера периодического действия, который теплоизолирован от окружающей среды. Технологический процесс, протекающий в ферментере, подвергается контролю с помощью термометров и кислородомеров, что позволяет регулировать процесс биоферментации за счет дозируемого количества воздуха, подаваемого в ферментируемую массу, а в конечном итоге - получать продукт с заданными свойствами.

Известен способ приготовления компоста по патенту СССР №1813085, включающий послойную укладку навоза и влагопоглощающего органического материала, перемешивание компонентов при одновременном перемещении смеси в ферментер, укрытие ее слоем готового компоста и последующее аэробное компостирование смеси.

Недостатком этого способа является невозможность получения однородных компостов с заданными свойствами.

Известен способ приготовления компоста в биоферментере по патенту РФ №2528813, выбранный в качестве прототипа, включающий подготовку ферментируемой смеси, перемещение смеси в ферментер с напорными воздуховодами и последующую аэробную ферментацию смеси, при которой контроль за процессом ферментации осуществляют с помощью мобильных инфракрасных датчиков со всей поверхности ферментируемой смеси с обеспечением линейного временного графика изменения температуры в диапазонах от 20°С до 30°С, от 30°С до 60°С, от 60°С до 70°С, путем подачи воздуха по системе напорных воздуховодов ферментера в зоны измерения температуры.

Прототип позволяет эффективно контролировать условия созревания компоста. В то же время его недостатком является необходимость обеспечения связи между показаниями инфракрасных датчиков температурного поля с поверхности ферментируемой смеси и исполнительным механизмом (вентилятором), осуществляющим подачу требуемого количества подаваемого воздуха. Кроме того, для использования этого способа требуется наличие дорогостоящего оборудования, позволяющего обрабатывать данные датчиков температуры, формировать сигнал для автоматического включения или выключения вентилятора.

Задачей заявленного изобретения является разработка более технологичного способа приготовления компоста в биоферментере за счет использования экспериментально полученных линейных зависимостей между объемами ферментируемой смеси и временем работы вентилятора при каждом его включении в заданные периоды приготовления компоста.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в упрощении технологического процесса при приготовлении компоста с заданными свойствами при одновременном сокращении эксплуатационных затрат.

Указанный технический результат достигается в способе приготовления компоста в биоферментере, включающем подготовку ферментируемой смеси, перемещение смеси в биоферментер, оборудованный воздуховодами, оснащенные напорным вентилятором, напор которого пропорционален высоте загрузки ферментируемой массы, и затем проводят аэробную ферментацию смеси последовательно в психрофильной, мезофильной и термофильной фазах. При этом подачу воздуха в трех фазах ферментации осуществляют циклически путем включения каждые 10 минут напорного вентилятора, при этом продолжительность работы напорного вентилятора при каждом включении определяется в соответствии со следующими линейными зависимостями, установленными для каждой фазы ферментации, и обеспечивается с помощью программируемого таймера:

для психрофильной фазы: 540×V/L×(1+T×1/24) при 0<Т≤24;

для мезофильной фазы: 1080×V/L×(1+(Т-24)/144) при 24<Т≤96;

для термофильной фазы: 1620×V/L=const при 96<Т≤168 с допустимыми отклонениями ±5%, где V - объем ферментируемой смеси (куб.м);

Т -период, отсчитываемый с момента закладки смеси в ферментер (час);

L - производительность вентилятора (куб.м/час);

Известно, что усредненное время созревания компоста составляет 168 часов (7 суток по 24 часа) - см. Ковалев Н.Г., Барановский И.Н. Органические удобрения в XXI веке. (Биоконверсия органического сырья): Монография. - Тверь, ЧуДо, 2006. - 304 с). При этом первая часть - психрофильная длится 24 часа, затем наступает мезофильная фаза, которая длится с 25 часа по 96 час, после которой, начиная с 97 часа, начинается психрофильная фаза. Причем установлено, что количество подаваемого воздуха по напорным воздуховодам, необходимое для развития аэробной микрофлоры в различных фазах созревания компоста, на единицу ферментируемой смеси линейно зависит от периода, отчитываемого с момента закладки смеси в ферментер, с отклонением ±3% в следующих интервалах температур:

от 20°С до 30°С (психрофильная фаза);

от 30°С до 60°С (мезофильная фаза);

от 60°С до 70°С (термофильная фаза);

более 70°С (термофильная фаза в завершающей стадии созревания компоста).

С учетом известных данных. были проведены исследования по определению длительности работы вентилятора при заданной частоте его включения (1 раз в 10 минут) для каждой фазы созревания компоста вне зависимости от показателей температурного поля, обеспечивающие необходимое стандартное развитие аэробной микрофлоры.

В результате исследований было установлено, что при постоянной циклической частоте включения вентилятора каждые 10 минут, длительность его работы будет различной для всех 3-х фаз созревания компоста (ферментации) и соответствует следующим зависимостям:

для психрофильной фазы: 540×V/L× (1+T×1/24) при 0<Т≤24;

для мезофильной фазы: 1080×V/L×(1+(Т-24)/144) при 24<Т≤96;

для термофильной фазы: 1620×V/L=const при 96<Т≤168,

с допустимыми отклонениями ±5%.

Эти зависимости получены в результате многочисленных исследований, проведенных на действующем ферментере, построенному по типовому проекту, (см. Установка «Биоферментатор» для переработки навоза КРС, помета, торфа и другого органического сырья по технологии ВНИИМЗ. Рабочий проект 14137 - ПЗ. Минсельхозпрод России. ФГУП «СЕВЗАПАГРОПРОМПРОЕТ) г. Тверь, 1999).

При этом было экспериментально определено, какое количество воздуха, подаваемого внутрь ферментируемой смеси, достаточно для эффективного развития аэробной микрофлоры и которое изменяется в зависимости от периода, отчитываемого с момента закладки смеси в ферментер, с учетом фазы созревания компоста (в момент фазовых переходов: психрофилов в мезофиллов и далее в термофилов), которые происходят по мере роста температуры ферментируемой смеси. В то же время, было установлено, что температура подаваемого воздуха не имеет большого значения, поскольку количество теплоты, выделяемой при дыхании аэробной микрофлоры значительно превышает количество теплоты, содержащееся в сравнительно малых объемах дискретно подаваемого воздуха.

Таким образом, экспериментально определенный алгоритм подачи заданного количества воздуха в различных фазах созревания компоста позволяет сформировать сигнал для периодического включения-выключения исполнительного механизма (вентилятора) с помощью таймера без необходимости измерения поля температур.

Изобретение иллюстрируется на фиг. 1 и фиг. 2, где: на фиг. 1 представлен график продолжительности работы τ (сек) напорного вентилятора производительностью L (куб.м/час), подающего воздух по системе напорных воздуховодов в ферментируемую смесь объемом V (куб.м), в зависимости от периода, отчитываемого с момента закладки смеси в ферментер Т (час), при начальной влажности смеси 65% и температуре наружного воздуха 20°С;

на фиг. 2 представлена технологическая схема компостирования, где 1 - ферментируемая смесь; 2 - помещение для ферментации (ферментер); 3 - воздухопроницаемый пол со щелевыми каналами; 4 - вентилятор напорный; 5 - система напорных воздуховодов; 6 - вентилятор вытяжной; 7 - таймер включения/выключения вентилятора; 8 - ворота.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом (см. фиг. 2): исходный продукт (навоз, помет) смешивают в расчетном соотношении с торфом, опилками, соломой или другими углеродосодержащими материалами для обеспечения оптимального соотношения углерода к азоту и расчетной влажности смеси 1, которую затем загружают в биоферментер 2 с щелевыми каналами 3 в полу для подачи воздуха. После загрузки ферментера 2 включают вентилятор напорный 4 и по системе напорных воздуховодов подают воздух через воздухопроницаемый пол 3 в необходимых количествах и с помощью таймера пульта управления согласно определенным циклам длительности. Этот алгоритм включения/выключения вентилятора закладывается в таймер перед началом процесса компостирования согласно установленным зависимостям. Дискретная (циклическая) подача воздуха позволяет подавать заданное количество воздуха в ферментируемую смесь, обеспечивая процесс развития микрофлоры, который сопровождается выделением теплоты и саморазогревом смеси, включая вентилятор по сигналу таймера через каждые 10 минут, при этом длительность его работы определяется по полученным эмпирическим зависимостям.

Использование заявленного способа позволяет отказаться от непрерывного контроля за температурой смеси, которая не является регулирующим параметром и важна лишь для статических целей; в этих целях могут использоваться обычные термометры - зонды.

Способ приготовления компоста в биоферментере, включающий подготовку ферментируемой смеси, перемещение смеси в биоферментер, оборудованный воздуховодами, оснащенными напорным вентилятором, напор которого пропорционален высоте загрузки ферментируемой массы, и проводят аэробную ферментацию смеси последовательно в психрофильной, мезофильной и термофильной фазах, отличающийся тем, что подачу воздуха в трех фазах ферментации осуществляют циклически путем включения каждые 10 минут напорного вентилятора, при этом продолжительность каждого цикла работы напорного вентилятора определяется в соответствии со следующими линейными зависимостями, установленными для каждой фазы ферментации, и обеспечивается с помощью программируемого таймера:

для психрофильной фазы: 540×V/L×(1+T×1/24) при 0<Т≤24;

для мезофильной фазы: 1080×V/L×(1+(Т-24)/144) при 24<Т≤96;

для термофильной фазы: 1620×V/L=const при 96<Т≤168,

с допустимыми отклонениями ±5%,

где V - объем ферментируемой смеси (м3);

Т - период, отсчитываемый с момента закладки смеси в ферментер (ч);

L - производительность вентилятора (м3/ч).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для производства удобрения на основе куриного помета. Способ приготовления органоминерального удобрения включает введение в бесподстилочный свежий куриный помет влажностью от 50 до 55 % негашеной извести в пропорции 15–25 % от веса птичьего помета при помешивании в течение 45–60 мин при 15–30 об/мин.

Изобретение может быть использовано для компостирования твердых органических отходов, их смешивания с различными компонентами и обработки препаратами. Машина для приготовления компостов содержит шасси с рамой, рабочий орган, выполненный в виде двух горизонтально расположенных шнеков, продольного и поперечного выгрузного транспортеров, бака с рабочей жидкостью и расположенных над продольным транспортером форсунок орошения.

Изобретение относится к способу переработки навозного шлама, включающему стадии: обеспечения навозного шлама, подвергания навозного шлама разделению с получением первой сухой фракции и первой жидкой фракции, подвергания первой жидкой фракции стадии центрифугирования с получением второй сухой фракции и второй жидкой фракции, подвергания второй жидкой фракции одной или более последовательным стадиям фильтрации обратным осмосом (RO) с получением одного или более RO-ретентатов и одного или более RO-пермеатов, причем сырьем для каждой последующей стадии RO-фильтрации является RO-пермеат, полученный на предыдущей стадии RO-фильтрации.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Диспергатор содержит полый корпус с входным и выходным отверстиями и расположенный внутри него ротор, соединенный с приводом вращения, причем ротор выполнен в виде диска с лопатками, расположенными на одной его поверхности и изогнутыми в одном круговом направлении, более короткие лопатки расположены по периферии диска, а между группами коротких лопаток расположены более длинные лопатки, между которыми в диске образованы дугообразные отверстия, по меньшей мере в части коротких лопаток каждой группы выполнены отверстия, оси которых пересекают большую лопатку, обращенную к этим коротким лопаткам выпуклой стороной, и не пересекают другие короткие лопатки, верхние грани лопаток эквидистантны по отношению к этой конусной поверхности, внутренняя поверхность корпуса, противоположная конусной, выполнена плоской с радиальными выступами, а отверстия в диске имеют острые кромки со стороны, обращенной к плоской внутренней поверхности корпуса.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов. Модульный биоферментатор с крышей, воротами, системой воздуховодов, размещенных в днище, вытяжным вентилятором, установленным в верхней части, разделен на две камеры: емкость для ферментации перерабатываемого материала и камеру управления процессом переработки.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ дозированного припосевного внесения удобрений включает внесение агрохимикатов непосредственно в процессе высева, причем семена направляют в семяпровод и одновременно с подачей жидкого удобрения высеваются в одном потоке, в этот момент происходит аэрозольное воздушно-капельное смачивание поверхности семян водным раствором удобрения, которое обеспечивает поступление влаги от 50 до 100% на воздушно-сухой вес семян с локальным дозированным распылением в почву.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен биореактор проточного типа для анаэробной обработки органических отходов с получением удобрений и биогаза.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к устройствам для переработки отходов птицефабрик, например птичьего помета, в органоминеральные удобрения.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена биореакторная установка для анаэробной обработки органических отходов животного и растительного происхождения с получением органических удобрений и биогаза.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство по переработке твердой фракции навоза в подстилку для КРС при регулируемом биотермическом процессе, содержащее основание, установленный на опорных катках с возможностью вращения посредством привода цилиндрический барабан с теплоизолирующим покрытием, снабженный системой аэрации обрабатываемой массы и имеющий на его выдвижной торцевой левой стенке загрузочный патрубок под шнековый транспортер и на правой выдвижной торцевой стенке разгрузочное окно, а также смонтированные в барабане на этой же торцевой стенке лопатки для подачи готовой массы к разгрузочному окну, причем система аэрации в биотермической камере осуществляется кислородо-озоновой воздушной смесью через трубы из пористого металла с учетом показаний температурных датчиков.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для производства удобрения на основе куриного помета. Способ приготовления органоминерального удобрения включает введение в бесподстилочный свежий куриный помет влажностью от 50 до 55 % негашеной извести в пропорции 15–25 % от веса птичьего помета при помешивании в течение 45–60 мин при 15–30 об/мин.
Наверх