Способ получения гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара и устройство для его реализации
Владельцы патента RU 2792350:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) (RU)
Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара заключается в том, что на первом этапе в отстойник, который представляет собой емкость с опущенной в нее трубой, собирают мочу крупного рогатого скота и проводят ее предварительную очистку, которая включает отстаивание мочи от механических примесей при комнатной температуре; затем мочу перекачивают насосом через трубу отстойника в реактор-смеситель; на втором этапе из емкости для воды в реактор-смеситель закачивают воду насосом для перекачки воды в соотношении моча : вода = 1:1 и перемешивают смесь мочи с водой при комнатной температуре в течение 10-15 минут; на третьем этапе берут низинный торф, измельчают его до состояния микрочастиц, пересыпают измельченный низинный торф через воронку для насыпания низинного торфа в реактор-смеситель со смесью воды и очищенной мочи, полученной на втором этапе, в соотношении низинный торф : смесь воды и очищенной мочи = от 1:1 до 1:5, и перемешивают при температуре от +10 до +12 °С в течение 15-20 минут до достижения однородного состава; на четвертом этапе полученную однородную смесь перекачивают насосом для перекачки смеси из реактора-смесителя в емкость для электрогидроудара с трансформатором с электродом и подвергают электрогидроудару, для чего на электроды трансформатора подают импульсное высоковольтное напряжение U от 15 до 60 кВ, при этом при возникновении электрического разряда возникает эффект кавитации с одновременным обеззараживанием смеси из торфа и получения гуминовых веществ, обработку проводят при комнатной температуре от 20 до 40 минут; на пятом этапе полученный продукт перекачивают насосом в центрифугу и выполняют центрифугирование со скоростью вращения 1500 об/мин в течение 6-7 минут с отделением от смеси жидкой фракции, состоящей из гуминовых веществ. Устройство для реализации способа состоит из следующих связанных между собой конструктивных элементов: отстойника, выполненного с опущенной в него трубой отстойника, далее насоса для перекачки жидких стоков из отстойника в реактор-смеситель, при этом параллельно к реактору-смесителю присоединена емкость для воды с насосом для перекачки воды; сверху реактора-смесителя выполнена роторно-дисковая установка с воронкой для насыпания низинного торфа в реактор-смеситель; далее к реактору-смесителю присоединен насос для перекачки смеси в емкость для проведения процесса электрогидроудара с установленным на ней трансформатором с электродом; далее к емкости для проведения процесса электрогидроудара подключен насос для перекачки смеси в центрифугу, выполненную с краном для слива жидкой фракции и краном для слива осадка в виде суспензии, при этом элементы заявленного устройства связаны между собой трубами. Изобретения позволяют получить продукт с высоким содержанием гуминовых веществ – не менее 50 %, с высоким содержанием азота – не менее 60%, без разрушения природной структуры гуминовых веществ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Изобретение относится к области переработки торфа и может быть использовано в сельском хозяйстве, а именно – в растениеводстве, птицеводстве, а также в рекультивации почвы. Использование заявленного технического решения позволяет обеспечить улучшение усвояемости растениями макроэлементов за счет увеличения концентрации азота, что способствует их активной вегетации и повышает устойчивость растений против болезней.
Далее в тексте заявителем приведены термины и пояснения, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.
Низинный торф – вид сырья, в основном чёрного цвета, характеризующийся высокой концентрацией минеральных веществ и быстрым разложением, нейтральный состав насыщен гуминовыми веществами [http://veltorf.com/ru/goodtoknow/what-benefits-and-harm-can-peat-in-the-garden_5/].
Электрогидравлическая обработка – промышленный способ преобразования электрической энергии в механическую, совершающийся без посредства промежуточных механических звеньев, с высоким КПД. [https://www.bookvoed.ru/files/3515/10/64/47.pdf].
Гуминовые вещества (ГВ) – сложные органические соединения, состоящие из гумина, гуминовых кислот и фульвокислот, которые используются для различных сельскохозяйственных и промышленных целей. ГВ защищают от неблагоприятных факторов окружающей среды и укрепляют иммунитет растений и животных.
Пролонгированная форма азота – азот в концентрации, изменяющейся по мере высвобождения из препарата, при этом концентрация пролонгированной формы азота не должна подвергаться значительным колебаниям, а также быть оптимальной в течение определенного периода времени.
NPK- минеральное удобрение – удобрение, содержащее одновременно азот (N), калий (K) и фосфор (P).
Азот (N), калий (K) и фосфор (P) представляют собой макро питательные вещества и, по этой причине, потребляются растениями в больших количествах. Главное воздействия элементов N, P, K в NPK- удобрения представляют собой:
Азот (N): Азот влияет на метаболизм растений и является строительным элементом для формирования нуклеиновых кислот и других важных соединений. Все обменные процессы, происходящие в организме растения, от синтеза хлорофилла до усвоения витаминов активизируются благодаря азоту.
Азот является жизненно важным, поскольку он является важным компонентом хлорофилла, соединения, с помощью которого растения используют солнечную энергию для получения сахаров из воды и диоксида углерода (то есть, осуществляют фотосинтез). Он также представляет собой главный компонент аминокислот, составляющих элементов белков. Без белков растения вянут и погибают. Некоторые белки действуют как структурные единицы клеток растений, в то время как другие действуют как ферменты, что является критичным для многочисленных биохимических реакций. Азот представляет собой компонент соединений, переносящих энергию, таких как ATP (аденозинтрифосфат). ATP дает возможность клеткам для хранения и использования энергии, высвобождаемой при метаболизме. Наконец, азот представляет собой важный компонент нуклеиновых кислот, таких как ДНК, генетического материала, который дает возможность клеткам (и, в конечном счете, растениям в целом) расти и размножаться. Простыми словами, азот ускоряет рост растений.
Фосфор (P): Фосфор является важным компонентом в ДНК и РНК растений. Фосфор также важен для развития корней, цветов, семян, плодов, для получения энергии для растения и потребления других элементов, включая N.
Калий (K): Калий важен для роста крепкого стебля, перемещения воды и для потребления других элементов растениями, включая N. Калий также играет критическую физиологическую роль в метаболизме углеводов и белков растений, способствует цветению и плодоношению.
На дату подачи настоящей заявки известны химические и механические методы получения гуминовых веществ. Химические технологии основаны на щелочной экстракции ГВ из почвы с последующей очисткой. Использование химических реагентов недостаточно эффективно, так как меняется природная структура ГВ, а также невозможно получение конечного продукта с заданными стабильными характеристиками. Механический метод получения ГВ из торфа является энергозатратным и трудоемким, приводит к быстрому изнашиванию оборудования.
Выявленные заявителем из исследованного уровня техники технические решения не решают проблему повышения эффективности усвоения гуминовых веществ растениями и птицами, т.к. природная структура гуминовых веществ в выявленных изобретениях подвергается преимущественно химическому или воздействию электрическим током, которые являются энергозатратными, трудоемкими и технологически сложными.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по патенту RU 2491266 «Способ получения гуминовых препаратов и вещество - ультрагумат, полученное этим способом», включающий ультразвуковое диспергирование гуматосодержащих веществ, создают, по меньшей мере, один струйный или вихревой поток гуматосодержащих веществ, который обрабатывают воздушным или паровым потоком с использованием газоструйного генератора с интенсивностью ультразвукового излучения более 10 Вт/см2. Изобретение позволяет получать водорастворимые органические вещества с более высоким содержанием гуминовых кислот (с выходом до 20%) и фульвовых кислот (с выходом до 49%) при непрерывности и некотором упрощении технологического процесса их производства.
Недостатками известного способа являются:
– неполное извлечение гуминовых веществ из торфа (в среднем 16,34 %);
– низкое содержание азота (до 1%);
– высокая энергоемкость;
– сложная технология получения гумино-содержащих веществ.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по патенту RU 2573358 «Способ получения гуминового препарата и технологическая линия для его осуществления», включающий предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, причем количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до pH 6,5-7,5. Также описана технологическая линия для осуществления способа получения гуминового препарата. Изобретение позволяет улучшить качество конечного продукта.
Недостатками известного способа являются:
– засор форсунок вследствие того, что конечный продукт имеет более густую консистенцию;
– недостаточный окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) воды (+70 – (+100), который далек от клеточного уровня растений, в связи с чем при использовании ранее известных удобрений содержат низкое количество натуральных биологически активных веществ, солей фульвовых и гуминовых кислот, макро- и микро элементов в хелатной форме, удобной для усвоения растениями.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по патенту RU 2720308 «Способ получения экстракта гуминовых веществ», сущностью которого являются включение ультразвукового диспергирования гуминосодержащего сырья. Гуминосодержащее сырье, выбранное из леонардита, и/или лигнина, и/или угля, и/или торфа, и/или сапропеля, измельчают до фракции 0,1-199 мкм, смешивают с водой в соотношении сырье:вода от 1:1 до 1:5, полученную смесь обрабатывают ультразвуком с частотой 20-40 кГц при температуре 30-80°С и давлении 0,05-0,8 МПа, затем полученный экстракт охлаждают до комнатной температуры.
Недостатками известного способа являются:
– засор форсунок вследствие того, что конечный продукт имеет более густую консистенцию;
– недостаточный окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) воды (+70 – (+100), который далек от клеточного уровня растений, в связи с чем при использовании ранее известных удобрений содержат низкое количество натуральных биологически активных веществ, солей фульвовых и гуминовых кислот, макро- и микро элементов в хелатной форме, удобной для усвоения растениями.
– при разогреве рабочего раствора и охлаждения происходит изменение природной структуры гуминовых веществ, что снижает производительность.
Из исследованного заявителем уровня техники выявлено изобретение по патенту RU 2689526 «Способ получения гуминового удобрения и технологическая линия для его осуществления», выбранное заявителем в качестве прототипа как наиболее близкое к заявленному технического решению по совокупности существенных признаков. Сущностью является способ получения гуминового удобрения, включающий подготовку торфа и воды, отличающийся тем, что способ осуществляют в несколько этапов: на первом этапе выполняют подготовку воды, для чего подают воду насосом высокого давления в 15 атм. через кавитационную головку с электромагнитным клапаном, изменяя окислительно-восстановительный потенциал ОВП с +100 до + 400 мВ до -150 до -180 мВ, на втором этапе выполняют смешивание торфа, подготовленной воды и реагентов: калийной щелочи КОН или куриного помета, на третьем этапе выполняют отстаивание продукта, на четвертом этапе выполняют центрифугирование отстоенного продукта с разделением его на густую фракцию в виде пасты, которую затем фасуют и используют в качестве почвомодификатора, а жидкую часть подают на следующий пятый этап, где в жидкую фракцию добавляют микроэлементы и фасуют полученное жидкое гуминовое удобрение. Линия получения гуминового гуминового удобрения по п. 1, отличающаяся тем, что содержит узел подготовки воды, который содержит насос высокого давления в 15 атм, кавитационную головку с электромагнитным клапаном, узел смешивая, содержащий кавитационную установку с насосом высокого давления в 15 атм., и резервуар для смешивания продуктов, узел отстоя продукта, представленный 6 кубовыми реакторами, узел центрифугирования, представленный центрифугой со скоростью вращения 4000 об/мин, узел добавления микроэлементов и фасовки полученного жидкого гуминового удобрения.
Таким образом, известное изобретение в целом представляет собой способ получения гуминового удобрения, включающий подготовку торфа и воды и устройство для реализации этого способа.
Недостатками указанного способа являются:
– незначительное количество биологически активных гуматных комплексов, что снижает эффективность почвообразующего механизма и развития растений;
– применение не обработанного куриного помета как потенциального источника закисления почв и носителя патогенной микрофлоры.
Техническим результатом заявленного технического решения является разработка способа получения гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара и устройство для его реализации, позволяющее получить продукт:
– с высоким содержанием гуминовых веществ – не менее 50 %,
– с высоким содержанием азота – не менее 60%,
– без разрушения природной структуры гуминовых веществ,
– при минимальных затратах электроэнергии,
– консистенция раствора гуминовых веществ не позволяет засорять форсунки,
– простота технологии и технологической линии.
Сущностью заявленного технического решения является способ получения гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара, заключающийся в том, что на на первом этапе в отстойник, который представляет собой емкость с опущенной в нее трубой, собирают мочу крупного рогатого скота и проводят ее предварительную очистку, которая включает отстаивание мочи от механических примесей при комнатной температуре; затем мочу перекачивают насосом через трубу отстойника в реактор-смеситель; на втором этапе из емкости для воды в реактор-смеситель закачивают воду насосом для перекачки воды в соотношении моча : вода = 1:1 и перемешивают смесь мочи с водой при комнатной температуре в течение 10-15 минут; на третьем этапе берут низинный торф, измельчают его до состояния микрочастиц, пересыпают измельченный низинный торф через воронку для насыпания низинного торфа в реактор-смеситель со смесью воды и очищенной мочи, полученной на втором этапе, в соотношении низинный торф : смесь воды и очищенной мочи = от 1:1 до 1:5, и перемешивают при температуре от +10 до +12 °С в течение 15-20 минут до достижения однородного состава; на четвертом этапе полученную однородную смесь перекачивают насосом для перекачки смеси из реактора-смесителя в емкость для электрогидроудара с трансформатором с электродом, и подвергают электрогидроудару, для чего на электроды трансформатора подают импульсное высоковольтное напряжение U от 15 до 60 кВ, при этом при возникновении электрического разряда возникает эффект кавитации с одновременным обеззараживанием смеси из торфа и получения гуминовых веществ, обработку проводят при комнатной температуре от 20 до 40 минут; на пятом этапе полученный продукт перекачивают насосом в центрифугу и выполняют центрифугирование со скоростью вращения 1500 об/мин в течение 6-7 минут с отделением от смеси жидкой фракции, состоящей из гуминовых веществ. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из следующих связанных между собой конструктивных элементов: отстойника, выполненного с опущенной в него трубой отстойника, далее насоса для перекачки жидких стоков из отстойника в реактор-смеситель, при этом параллельно к реактору-смесителю присоединена емкость для воды с насосом для перекачки воды; сверху реактора-смесителя выполнена роторно-дисковая установка с воронкой для насыпания низинного торфа в реактор-смеситель; далее к реактору-смесителю присоединен насос для перекачки смеси в емкость для проведения процесса электрогидроудара с установленным на ней трансформатором с электродом; далее к емкости для проведения процесса электрогидроудара подключен насос для перекачки смеси в центрифугу, выполненную с краном для слива жидкой фракции и краном для слива осадка в виде суспензии, при этом элементы заявленного устройства связаны между собой трубами.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг., на которой представлено заявленное устройство, где:
1 – отстойник,
2 – насос для перекачки жидких стоков (мочи КРС) из отстойника,
3 – труба отстойника,
4 – емкость для воды,
5 – насос для перекачки воды,
6 – роторно-дисковая установка,
7 – воронка для насыпания низинного торфа,
8 – реактор-смеситель,
9 – насос для перекачки смеси из реактора-смесителя,
10 – трансформатор,
11 – электрод трансформатора,
1 – емкость для проведения процесса электрогидроудара,
2 – насос для перекачки смеси из емкости для электрогидроудара,
14 – центрифуга,
15 – кран для слива жидкой фракции,
16 – кран для слива осадка (в виде суспензии).
Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.
Заявленный технический результат достигается разработкой заявленного способа, реализованного на заявленном устройстве.
Заявленное устройство состоит из следующих связанных между собой конструктивных элементов (см. Фиг.): отстойника 1, выполненного с опущенной в него трубой отстойника 3, далее насоса 2 для перекачки жидких стоков из отстойника 1 в реактор-смеситель 8, при этом параллельно к реактору-смесителю 8 присоединена емкость для воды 4 с насосом для перекачки воды 5; сверху реактора-смесителя 8 выполнена роторно-дисковая установка 6 с воронкой для насыпания низинного торфа 7 в реактор-смеситель 8; далее к реактору-смесителю 8 присоединен насос 9 для перекачки смеси в емкость для проведения процесса электрогидроудара 12 с установленным на ней трансформатором 10 с электродом 11; далее к емкости для проведения процесса электрогидроудара 12 подключен насос 13 для перекачки смеси в центрифугу 14, выполненную с краном для слива жидкой фракции 15 и краном для слива осадка в виде суспензии 16.
При этом конструктивные элементы заявленного устройства связаны между собой трубами, например, из пластика, соединенные с конструктивными элементами, например, сваркой.
Далее заявителем приведено подробное описание заявленного способа получения гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара, который состоит из нескольких, последовательно реализуемых этапов.
Первый этап.
В отстойник 1, который представляет собой емкость с опущенной в нее трубой 3, собирают жидкие стоки (мочу КРС). В своем составе моча, как правило, содержит до 90% мочевины, которая содержит амидную форму азота - наиболее пролонгированную форму, что дает возможность обеспечивать азотным питанием растение в длинном вегетационном периоде. Проводят предварительную очистку жидких стоков, которая включает отстаивание в отстойнике 1 жидких стоков от механических примесей, например, соломы, песка и др., при комнатной температуре в течение, например, 1 часа.
Затем жидкие стоки перекачивают насосом 2 через трубу отстойника 3 в реактор-смеситель 8 с мешалкой, который представляет собой закрытую ёмкость объёмом, например, 50 м3, например, марки РВ-0,5.
Второй этап.
Из емкости для воды 4 в реактор-смеситель 8 закачивают насосом 5 воду в соотношении жидкие стоки : вода = 1:1 и перемешивают смесь жидких стоков с водой при комнатной температуре в течение 10-15 минут.
Третий этап.
Берут низинный торф, измельчают его до состояния микрочастиц на роторно-дисковой установке 6, например, марки РДИ-2/350.
Пересыпают измельченный низинный торф через воронку для насыпания низинного торфа 7 в реактор-смеситель 8 со смесью воды и очищенной мочи, полученной на втором этапе, в соотношении низинный торф : смесь воды и очищенной мочи = от 1:1 до 1:5, и перемешивают при температуре от +10 до +12 °С в течение 15-20 минут до достижения однородного состава.
Четвертый этап.
Полученную на третьем этапе однородную смесь перекачивают насосом 9 в закрытую емкость для электрогидроудара 12, с трансформатором 10 с электродом 11, и подвергают электрогидроудару – эффект Юткина Л.А. [https://patents.su/patents/yutkin, SU 384276 A1].
Для этого на электроды 11 трансформатора 10 подают импульсное высоковольтное напряжение U от 15 до 60 кВ. При возникновении электрического разряда возникает эффект кавитации с одновременным обеззараживанием смеси из торфа и получения гуминовых веществ. Обработку проводят при комнатной температуре от 20 до 40 минут. При этом в случае обработки менее 20 минут уменьшается выход целевого продукта и не происходит полного обеззараживания целевого продукта, в случае обработки более 40 минут происходит перерасход электроэнергии и повышается износ оборудования.
Использование электрогидроудара существенно увеличивает выделение гуминовых веществ и макроэлементов из полученной смеси.
Пятый этап.
Полученный на четвертом этапе продукт перекачивают насосом 13 в центрифугу 14, например, марки РЦ-1500, и выполняют центрифугирование продукта с разделением его на жидкую фракцию и густую фракцию – осадок в виде суспензии. Центрифугирование проводят со скоростью вращения, например, 1500 об/мин в течение 6-7 минут. При этом жидкая фракция, состоящая из гуминовых веществ, отделяется в центрифуге от осадка в виде суспензии. При этом жидкая фракция сливается через кран 15, осадок в виде суспензии – через кран 16.
Выход готовой продукции – гуминовых веществ – составляет 80-95% от объема смеси.
Полученные гуминовые вещества, обогащенные азотом, применяют для предпосевной обработки семян и посадочного материала, а также для корневых и внекорневых подкормок.
Далее заявителем приведены примеры осуществления заявленного технического решения при различных технологических режимах
Пример 1. Получение гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара при напряжении 15 кВ.
Первый этап.
В отстойник 1, который представляет собой емкость с опущенной в нее трубой 3, собирают жидкие стоки (мочу КРС). Проводят предварительную очистку жидких стоков, которая включает отстаивание в отстойнике 1 жидких стоков от механических примесей, например, соломы, песка и др., при комнатной температуре в течение, например, 1 часа.
Затем жидкие стоки перекачивают насосом 2 через трубу отстойника 3 в реактор-смеситель 8 с мешалкой, который представляет собой закрытую ёмкость объёмом, например, 50 м3, например, марки РВ-0,5.
Второй этап.
Из емкости для воды 4 в реактор-смеситель 8 закачивают насосом 5 воду в соотношении жидкие стоки : вода = 1:1 и перемешивают смесь жидких стоков с водой при комнатной температуре в течение 10 минут.
Третий этап.
Берут низинный торф, измельчают его до состояния микрочастиц на роторно-дисковой установке 6, например, марки РДИ-2/350.
Пересыпают измельченный низинный торф через воронку для насыпания низинного торфа 7 в реактор-смеситель 8 со смесью воды и очищенной мочи, полученной на втором этапе, в соотношении низинный торф : смесь воды и очищенной мочи = 1:1, и перемешивают при температуре +10 °С в течение 15 минут до достижения однородного состава.
Четвертый этап.
Полученную на третьем этапе однородную смесь перекачивают насосом 9 в закрытую емкость для электрогидроудара 12, сверху которого выполнен трансформатор 10 с электродом 11, и подвергают электрогидроудару – эффект Юткина Л.А. [https://patents.su/patents/yutkin, SU 384276 A1].
Для этого на электроды 11 с помощью трансформатора 10 подают импульсное высоковольтное напряжение U, например, 15 кВ. При возникновении электрического разряда возникает эффект кавитации с одновременным обеззараживанием смеси из торфа и получения гуминовых веществ. Обработку проводят при комнатной температуре в течение, например, 20 минут.
Использование электрогидроудара существенно увеличивает выделение гуминовых веществ и макроэлементов из полученной смеси.
Пятый этап.
Полученный на четвертом этапе продукт перекачивают насосом 13 в центрифугу 14, например, марки РЦ-1500, и выполняют центрифугирование продукта с разделением его на жидкую фракцию и густую фракцию – осадок в виде суспензии. Центрифугирование проводят со скоростью вращения, например, 1500 об/мин в течение 6 минут. При этом жидкая фракция, состоящая из гуминовых веществ, отделяется в центрифуге от осадка. При этом жидкая фракция сливается через кран 15, осадок в виде суспензии – через кран 16.
Выход готовой продукции – гуминовых веществ составил 80% от объема смеси.
Установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения выхода свободных гуминовых кислот», что содержание гуминовых веществ составило 50%.
Установлено по методу Кьельдаля [https://www.nv-lab.ru/issues.php?ID=33&ysclid=l4r1khnpqf522398067], что содержание азота составило 60%.
Установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения биологически активности гуминовых препаратов», что природная структура полученных гуминовых веществ не разрушена.
Пример 2. Получение гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара при напряжении 30 кВ.
Провели последовательность по Примеру 1, отличающуюся тем, что:
– на втором этапе смешивание проводили в течение 13 минут,
– на третьем этапе смешивали низинный торф со смесью воды и очищенной мочи в соотношении 1:2, при температуре +11 °С в течение 18 минут,
– на четвертом этапе этапе на электроды подавали импульсное высоковольтное напряжение 30 кВ в течение 30 минут,
– на пятом этапе выполняли центрифугирование смеси в течение 6,5 минут.
Выход готовой продукции – гуминовых веществ составил 90% от объема смеси.
Установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения выхода свободных гуминовых кислот», что содержание гуминовых веществ составило 54%.
Установлено по методу Кьельдаля [https://www.nv-lab.ru/issues.php?ID=33&ysclid=l4r1khnpqf522398067], что содержание азота составило 66%.
Установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения биологически активности гуминовых препаратов», что природная структура полученных гуминовых веществ не разрушена.
Пример 3. Получение гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара при напряжении 60 кВ.
Провели последовательность по Примеру 1, отличающуюся тем, что:
– на втором этапе смешивание проводили в течение 15 минут,
– на третьем этапе смешивали низинный торф со смесью воды и очищенной мочи в соотношении 1:5, при температуре +12 °С в течение 20 минут,
– на четвертом этапе этапе на электроды подавали импульсное высоковольтное напряжение 60 кВ в течение 40 минут,
– на пятом этапе выполняли центрифугирование смеси в течение 7 минут.
Выход готовой продукции – гуминовых веществ составил 95% от объема смеси.
Установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения выхода свободных гуминовых кислот», что содержание гуминовых веществ составило 59%.
Установлено по методу Кьельдаля [https://www.nv-lab.ru/issues.php?ID=33&ysclid=l4r1khnpqf522398067], что содержание азота составило 67%.
Установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения биологически активности гуминовых препаратов», что природная структура полученных гуминовых веществ не разрушена.
Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что заявителем достигнут заявленный технический результат, а именно – разработан способ получения гуминовых веществ из торфа методом электрогидроудара и устройство для его реализации, позволяющее получить продукт:
– с высоким содержанием гуминовых веществ – не менее 50 % (Примеры 1 – 3),
– с высоким содержанием азота – не менее 60% (Примеры 1 – 3),
– без разрушения природной структуры гуминовых веществ, что установлено по ГОСТ Р 54221-2010 «Метод определения биологически активности гуминовых препаратов» (Примеры 1 – 3),
– при минимальных затратах электроэнергии, что обусловлено отсутствием в заявленной установке высокоэнергозатратного оборудования,
– простой технологии, поскольку заявленный способ состоит из простых и общеизвестных действий – отстаивание, перемешивание, электрогидроудар.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, обладающие заявленной совокупностью отличительных признаков, обеспечивающих достижение заявленных результатов.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как не является очевидным для специалиста в данной области науки и техники.
Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», так как может быть реализовано на любом специализированном предприятии с использованием стандартного оборудования, известных отечественных материалов и технологий.
1. Способ получения гуминовых веществ из низинного торфа методом электрогидроудара, заключающийся в том, что
на первом этапе в отстойник, который представляет собой емкость с опущенной в нее трубой, собирают мочу крупного рогатого скота и проводят ее предварительную очистку, которая включает отстаивание мочи от механических примесей при комнатной температуре; затем мочу перекачивают насосом через трубу отстойника в реактор-смеситель;
на втором этапе из емкости для воды в реактор-смеситель закачивают воду насосом для перекачки воды в соотношении моча : вода = 1:1 и перемешивают смесь мочи с водой при комнатной температуре в течение 10-15 минут;
на третьем этапе берут низинный торф, измельчают его до состояния микрочастиц, пересыпают измельченный низинный торф через воронку для насыпания низинного торфа в реактор-смеситель со смесью воды и очищенной мочи, полученной на втором этапе, в соотношении низинный торф : смесь воды и очищенной мочи = от 1:1 до 1:5, и перемешивают при температуре от +10 до +12°С в течение 15-20 минут до достижения однородного состава;
на четвертом этапе полученную однородную смесь перекачивают насосом для перекачки смеси из реактора-смесителя в емкость для электрогидроудара с трансформатором с электродом и подвергают электрогидроудару, для чего на электроды трансформатора подают импульсное высоковольтное напряжение U от 15 до 60 кВ, при этом при возникновении электрического разряда возникает эффект кавитации с одновременным обеззараживанием смеси из торфа и получения гуминовых веществ, обработку проводят при комнатной температуре от 20 до 40 минут;
на пятом этапе полученный продукт перекачивают насосом в центрифугу и выполняют центрифугирование со скоростью вращения 1500 об/мин в течение 6-7 минут с отделением от смеси жидкой фракции, состоящей из гуминовых веществ.
2. Устройство для реализации способа по п. 1, состоящее из следующих связанных между собой конструктивных элементов: отстойника, выполненного с опущенной в него трубой отстойника, далее насоса для перекачки жидких стоков из отстойника в реактор-смеситель, при этом параллельно к реактору-смесителю присоединена емкость для воды с насосом для перекачки воды; сверху реактора-смесителя выполнена роторно-дисковая установка с воронкой для насыпания низинного торфа в реактор-смеситель; далее к реактору-смесителю присоединен насос для перекачки смеси в емкость для проведения процесса электрогидроудара с установленным на ней трансформатором с электродом; далее к емкости для проведения процесса электрогидроудара подключен насос для перекачки смеси в центрифугу, выполненную с краном для слива жидкой фракции и краном для слива осадка в виде суспензии, при этом элементы заявленного устройства связаны между собой трубами.
