Способ получения органоминерального удобрения из биоморфных силицитов и отходов сельскохозяйственного производства
Владельцы патента RU 2786704:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный аграрный университет Северного Зауралья" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве экологически чистых удобрений на базе животноводческих и птицеводческих комплексов. Способ получения органоминерального удобрения на основе помета птиц или навоза сельскохозяйственных животных включает смешивание биоморфного силицита и помёта или навоза, гранулирование смеси и сушку. При этом предварительно прокаленные биоморфные силициты вносят в зоны содержания птиц или животных равномерным слоем толщиной 1 см, которые в процессе жизнедеятельности естественным образом смешиваются с пометом или навозом. Далее смесь извлекают по мере необходимости в рамках технологических ритмов конкретного предприятия, смешивают с водой до однородной консистенции в соотношении компонентов: 10 частей смеси помета или навоза с биоморфными силицитами с 1,25 частями воды. Полученную гомогенную смесь пропускают через решетку с диаметром ячеек 8 мм для изготовления гранул, которые далее сушат при температуре от 90 до 100 °С и времени экспозиции 30 мин. Предлагаемый способ получения органоминерального удобрения на основе помета птиц или навоза сельскохозяйственных животных обеспечивает утилизацию отходов сельскохозяйственного производства с получением органоминерального удобрения, предназначенного для улучшения структуры и свойств любых типов почв. 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве экологически чистых удобрений на базе животноводческих и птицеводческих комплексов.
Способ включает смешивание сорбента в виде биоморфного силицита и помёта (навоза) с последующим гранулированием получаемой смеси для получения органоминерального удобрения, предназначенного для улучшения структуры и свойств любых типов почв, при одновременной утилизации отходов сельскохозяйственного производства. Особенностью изобретения является то, что в качестве органических отходов сельскохозяйственного производства используют помет (навоз), который образуется в процессе производства.
В последнее время для придания получаемым удобрениям из отходов сельскохозяйственного производства свойств мелиорантов, которые способны улучшать структуру почв, используют различные природные материалы. Кроме того они могут быть использованы и как почвенные субстраты, поскольку содержат компоненты, обеспечивающие удержание влаги, ионообменную емкость для удержания и транспорта ионов питательных веществ к корням растений.
Высокая влажность и биологическая активность птичьего помёта (навоза) создают угрозу загрязнения почвы, поверхностных и грунтовых вод соединениями биогенных элементов, а атмосферы - газообразными соединениями углерода, водорода, азота и др. Поиск и разработка безотходных и природоохранных технологических решений биоконверсии помёта (навоза), обеспечивающих извлечение из них ценных питательных веществ с получением дополнительных ресурсов, а также позволяющих сократить (или полностью исключить) поступление загрязняющих веществ в окружающую среду. Вывоз на поля свежего помёта (навоза) приводит к отравлению почвы и воздуха и регламентируется Положениями пункта 2.3.1 Санитарных правил СП 1.2.1170-02 "Гигиена, токсикология, санитария. Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов", где определено, что навоз и куриный помет могут использоваться для обогащения почвы азотом и другими элементами питания, при этом должны подвергаться предварительному обезвреживанию. Главной задачей процесса переработки навоза и помёта является ускорение процесса получения органоминерального удобрения, удешевление производства за счет полного отсутствия дополнительного строительства, приобретения спецтехники, сокращения выбросов в атмосферу вредных веществ и биологических загрязнителей. Поставленная задача решается за счет встраивания в технологический процесс в качестве сорбента минерального компонента природного материала из биоморфных силицитов.
Известен способ приготовления навоза в коровнике по патенту RU №2390516, МПК C05F 3/00, опубл. 27.05.2010 г. согласно которого перед запуском животных в помещение вносят сплошным слоем солому толщиной 15-20 см, при этом добавляют ее слоями по мере необходимости через 2-3 дня. Готовят рабочий ЭМ-раствор, в воду с температурой 25-30 град вносят готовый ЭМ-препарат и свекловичную патоку (мелассы). ЭМ-препарат предварительно готовят из концентрата «Байкал ЭМ-1», разбавляя водой и выдерживая его 5-7 дней в темном месте. Рабочий ЭМ-раствор готовят слабоконцентрированным (примерно 1:1000) и периодически вносят в приямок, учитывая, что навоз является исключительно питательной средой для размножения микроорганизмов. Недостатком способа является длительность процесса.
В известном способе микробиологической переработки бесподстилочного и подстилочного птичьего помета (патент RU №2437864, МПК C05F 3/00, 11/08, опубл. 27.12.2011 г.), который включает поэтапное внесение микробных культур (интервал 5 суток) Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum с перемешиванием массы с целью ускорения процесса биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и экологической безопасности. Недостатками данного способа являются необходимость поддержания определенной температуры для жизнедеятельности бактерий, многоступенчатость внесения микробных культур, необходимость периодического перемешивания, с интервалом 5 суток, требующего дополнительных расходов на создание площадок, приобретение спецтехники, затрат на буртование и перемешивание, невозможность переработки при низких температурах.
Известен способ утилизации свежего куриного помета, включающий размещение его в буртах на открытых площадках, обработку биопрепаратом («Тамир», «Кюсей») перемешивание с наполнителем (торф, опилки и т.п.), перемешивание буртов 1 раз в неделю и выдержку в течение 1 месяца (Звездин В.В. Гусельников П.Н., Чугулаев Ф.К. Ускоренная утилизация куриного помета и получение на его основе высококачественных удобрений методом биологической обработки. Достижения ЭМ-технологии в России. М., ЭМ-корпорация, 2004 г.). У данной технологии имеется ряд недостатков, которыми являются большая длительность, необходимость периодического перемешивания бурта, высокие затраты, связанные с использованием наполнителя, буртованием, строительством площадки для буртования, загрязнением окружающей природной среды выбросами загрязняющих веществ от открытых площадок, и возможность осуществления способа только в летний период.
Известен способ производства органического удобрения из птичьего помета и навоза животных непосредственно в помещении содержания путем обработки помета/навоза микробиологическим комплексом «Байкал ЭМ1» (патент RU №2629589, МПК C05F 2006.01, 11/08, опубл. 30.08.2017 г.), отличающийся тем, что обработку производят предварительно активированным симбиотическим микробиологическим комплексом «Байкал ЭМ1» или его модификациями, причем предварительное активирование осуществляют путем приготовления комплекса на воде, подвергнутой кавитационной обработке ультразвуковой частоты и/или путем добавления биостимулятора «Биостим». Данный способ производства органического удобрения имеет недостатки: высокая стоимость микробиологического комплекса, необходимы особые условия микроклимата для хранения и вывода из спорового состояния микроорганизмов, высокие трудозатраты по внесению.
Известен способ получения агрохимикатов при утилизации органических отходов (патент RU №2734239, МПК C02F 1/28, C05F 7/00, C05G 1/00 (2006.01), опубл. 13.10.2020 г.), включающий смешивание органических отходов с сорбентом и минеральным компонентом и последующее компостирование получаемой смеси, отличающийся тем, что в качестве органических отходов используют жидкие отходы шерстемоечного производства после их центрифугирования с получением пастообразного осадка, и смешиванию с сорбентом и минеральным компонентом подвергают этот осадок, при этом в качестве сорбента и одновременно минерального компонента используют природный серпентинит при массовом соотношении с указанным пастообразным осадком от 1:5 до 1:1, смешивание осуществляют с предварительно измельченным серпентинитом или одновременно с его измельчением, а компостирование получаемой смеси осуществляют методом складирования в стационарном слое при толщине слоя не менее 20 см и проводят его до тех пор, пока температура, измеряемая на глубине не менее 20 см от поверхности, не пройдет через максимум и после этого опустится до значения, не превышающего температуру на поверхности более чем на 10°С. Недостатками способа является длительность процесса компостирования, необходимость дополнительных площадей, в качестве сырья используются только отходы шерстемоечного производства после их центрифугирования.
Известен способ получения органоминерального удобрения (патент RU 2094410, МПК C05F 3/00 (1995.01), 1997 г.), включающий смешивание помета, суперфосфата и азотфиксирующей добавки, в котором в качестве азотфиксирующей добавки используют клиноптилолит с размером частиц менее 0,5 мм при массовом соотношении помета, суперфосфата и клиноптилолита 1:(0,03-0,15):(0,05-0,17), соответственно. Недостатком известного органоминерального удобрения являются потери азота при хранении.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является органоминеральное гранулированное удобрение (патент RU №2724698, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, C05F 11/08 (2006.01) опубл. 25.06.2020 г.), содержащее органический компонент - помет птиц и минеральный компонент - природную минеральную составляющую, отличающееся тем, что в качестве птичьего помета содержит биологически переработанный птичий помет с влагопоглощающим материалом с использованием консорциума штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides В-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в количестве 1⋅108-1⋅109 клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета, дополнительно содержит фульвовую кислоту, а в качестве природной минеральной составляющей оно содержит термоактивированную природную кремнистую цеолитсодержащую породу. Недостатками данного решения являются обязательная аэробная ферментация использованием консорциума штаммов Bacillus, что ограничивает использование данного способа в холодное время года, а также ведет к дополнительным экономическим затратам.
Целью настоящего изобретения является получение органоминерального удобрения с одновременным решением задачи утилизации имеющихся больших объемов отходов сельскохозяйственного производства в виде помета (навоза) за счет использования в качестве сорбента минерального компонента природного материала, который позволяет увеличить срок его службы за счет пролонгирующего действия до 4-5 лет.
Сущность изобретения заключается в том, что в качестве сорбента, который одновременно является минеральным компонентом, используют природную осадочную горную породу, состоящую из окаменевших панцирей диатомовых водорослей, и представляющую собой мелкодисперсный порошок серого цвета, предварительно подвергающийся прокаливанию для получения высоко-пористых гранул определенного размера, которые смешиваются непосредственно в производственных помещениях путём предварительного равномерного распределения (слой толщиной в 1 см) биоморфного силицита по поверхности пола в выбранной в зависимости от конкретных задач пропорции с отходами птицеводства (животноводства), смесь выдерживается в течение нескольких дней (время содержания на подстилке) и осуществляют гранулирование полученной смеси с возможностью использования в промышленных масштабах. Гранулирование осуществляют путем проведения следующих этапов:
1. Смешение помета с водой: выбран оптимальный состав - на 10 литров помета 1,25 литров воды (поскольку более сухая смесь крошилась и рассыпалась);
2. Смесь пропускается через решетку диаметром ячейки 8 мм;
3. Сушка гранул (при температуре от 90 до 1000С).
Полученные образцы органоминеральных удобрений проанализированы на основные агрохимические показатели (табл.1).
Содержание органического вещества в 8 мм гранулах из сырья на основе биоморфного силицита - 37,91%, зольность при этом благодаря значительной части биоморфного силицита составила 62,09%, валового фосфора - 32%, общего азота - 0,52%, калия валового - 3,62%. Увеличение фракции органических удобрений до 10 мм из сырья на основе биоморфного силицита существенно не оказала влияния на состав общих форм питательных веществ в сравнении с вариантом при гранулировании до 8 мм, но длительное их хранение показало, что они имеют свойство разрушаться.
| Таблица 1 - Содержание общих форм питательных веществ в органических удобрениях в зависимости от размера гранул | |||||
| Наименование | Зольность,% | Органическое вещество, % | Валовый фосфор, % | Общий азот, % | Калий валовый,% |
| Органические удобрения на основе диатомита (8 мм) | 62,09 | 37,91 | 1,40 | 0,52 | 3,62 |
| Органические удобрения на основе диатомита (10 мм) | 62,16 | 37,84 | 1,35 | 0,51 | 3,28 |
Заявляемый способ получения органоминерального удобрения из биоморфных силицитов и отходов сельскохозяйственного производства может быть использован для улучшения структуры и свойств любых типов почв, при одновременной утилизации отходов сельскохозяйственного производства в условиях, развивающихся отраслей сельского хозяйства - птицеводства и животноводства.
Список источников:
1. патент RU №2390516, МПК C05F 3/00, опубл. 27.05.2010 г.
2. патент RU №2437864, МПК C05F 3/00, 11/08, опубл. 27.12.2011 г.
3. патент RU №2629589, МПК C05F 2006.01, 11/08, опубл. 30.08.2017 г.
4. патент RU №2734239, МПК C02F 1/28, C05F 7/00, C05G 1/00 (2006.01), опубл. 13.10.2020 г.
5. патент RU 2094410, МПК C05F 3/00 (1995.01), 1997 г.
6. патент RU 2724698, МПК C05F 3/00, C05F 11/02, C05F 11/08 (2006.01) опубл. 25.06.2020 г.
Способ получения органоминерального удобрения на основе помета птиц или навоза сельскохозяйственных животных, отличающийся тем, что в зоны содержания вносят равномерным слоем толщиной 1 см предварительно прокаленные биоморфные силициты, которые в процессе жизнедеятельности птиц или животных естественным образом смешиваются с пометом или навозом, далее смесь извлекают по мере необходимости в рамках технологических ритмов конкретного предприятия, смешивают с водой до однородной консистенции в соотношении компонентов: 10 частей смеси помета или навоза с биоморфными силицитами с 1,25 частями воды; полученную гомогенную смесь пропускают через решетку с диаметром ячеек 8 мм для изготовления гранул, впоследствии подвергаемых сушке при температуре от 90 до 100 °С и времени экспозиции 30 мин.
