способ получения органических удобрений

Формула изобретения

Способ получения органических удобрений из навозных стоков путем их анаэробной обработки, отличающийся тем, что в качестве навозных стоков используют низкоконцентрированные стоки, получаемые при применении гидравлических или самотечных систем удаления навоза из помещений, а перед анаэробной обработкой их предварительно смешивают с твердым подстилочным навозом или пометом до влажности 90-96%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к получению органических удобрений с использованием низкоконцентрированных навозных стоков животноводческих ферм.

Такие стоки получаются на животноводческих фермах при применении гидравлических или самотечных систем удаления навоза из помещений. Содержание органических веществ в этих стоках составляет от 1 до 2% в зависимости от способа удаления навоза и количества смывной воды, расходуемой на технологические нужды фермы.

Обычно такие стоки подвергают биологической очистке до норм их сброса в открытые водоемы или используют как удобрение для орошения сельскохозяйственных культур после многократного (4-10) разбавления их чистой водой (Нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки навоза к использованию ОНТП 17-99 Минсельхоз РФ).

Недостатками этих способов является то, что при биологической очистке удаляются практически все органические вещества (исходные по БПК - 10-15 г/л, а после очистки - 50-150 мг/л), а также теряется значительное количество других биогенных веществ. В результате удобрение полей такими стоками не эффективно. Кроме того, при биологической очистке образуется около 10% избыточного активного ила, который представляет опасность для окружающей среды, а использование его для удобрения полей возможно только после продолжительного хранения - до 6 месяцев, и подсушки на иловых площадках.

Недостаток способа разбавления навозных стоков для их использования при оросительных поливах - потребность в чрезвычайно больших количествах чистой воды, при этом стоки не обеззараживаются, что ведет к заиливанию полей, загрязнению их семенами сорных растений и различными болезнетворными микроорганизмами.

Известно анаэробное сбраживание навозных стоков в специальных метантенках (анаэробные биофильтры, реакторы с восходящим или нисходящим потоком, контактные реакторы), приспособленных для сбраживания низкоконцентрированных отходов (Итоги науки и техники. Биотехнология. ВИНИТИ, М., т. 29, стр. 47-51, 1991 г.). В этом случае анаэробные реакторы выполняют роль устройств для предварительной очистки навозных стоков, что также ведет к значительной потере биогенных веществ, без которых использование навозных стоков в качестве удобрения бесполезно. Кроме того, они не обеззараживаются от гельминтов и других болезнетворных бактерий и не обезвреживаются от семян сорных растений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения органических удобрений, включающий анаэробное сбраживание навозных стоков (Патент РФ № 2098933, МКИ⁷ А 01 С 3/00, опубликовано 20.12.1997). Недостатком данного способа является невозможность обработки навозных стоков с влажностью более 98%, а также невозможность обработки твердого подстилочного навоза, имеющего влажность менее 90%, так как не происходит первичной стадии метанового брожения (гидролиз) и массообмена между метаногенными бактериями и органическими веществами, при этом происходит накопление избытка летучих жирных кислот (более 2000 мг/л), которые ингибируют процесс.

Задачей данного изобретения является получение высокоэффективных экологически чистых удобрений с использованием низкоконцентрированных навозных стоков с влажностью более 98%, которые в настоящее время подвергают аэробной биологической обработке с целью очистки, а их анаэробная обработка невозможна, так как они имеют высокую влажность.

В результате применения изобретения получают жидкие органические удобрения, обеззараженные от патогенной микрофлоры, обезвреженные от семян сорных растений и с низким порогом запаха (до 10%). В этих удобрениях обеспечивается полная сохранность питательных веществ (азот, фосфор, калий), находящихся в исходном навозном стоке, при этом часть азота перейдет в аммонийную форму, необходимую для питания растений.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в способе получения органических удобрений из навозных стоков путем их анаэробной обработки в качестве навозных стоков используют низкоконцентрированные стоки, получаемые при применении гидравлических или самотечных систем удаления навоза из помещений, а перед анаэробной обработкой их предварительно смешивают с твердым подстилочным навозом или пометом до влажности 90-96%.

Нужная концентрация органических веществ в смеси определяется требованиями наиболее эффективного анаэробного сбраживания и достигается путем добавления расчетного количества твердого навоза или помета в навозные стоки.

В предлагаемом способе получения удобрений смесь твердого подстилочного навоза и низкоконцентрированных стоков подвергают анаэробной обработке в обычных биогазовых реакторах при температурах мезофильного (35С) или термофильного (55С) режимов. В результате анаэробной обработки смеси твердого навоза и навозных стоков получают жидкие органические удобрения, которые затем используют на земледельческих полях внесения или орошения.

На чертеже представлена общая схема способа получения удобрений для земледельческих полей. Устройство содержит навозоприемник 1, куда поступают навозные стоки с животноводческой фермы самотеком и твердый подстилочный навоз, привезенный с животноводческой или птицеводческой фермы, при помощи транспортера-дозатора 2, служащего для приемки, дозирования и подачи твердого навоза; насос с перемешивающим устройством 3 для перемешивания навозных стоков с твердым навозом и подачи гомогенной смеси на обработку; анаэробный реактор 4 для анаэробного сбраживания смеси навозных стоков с твердым навозом; земледельческие поля 5 для использования сброженной биомассы - удобрений.

Способ получения органических удобрений из низкоконцентрированных стоков осуществляют следующим образом.

Навозные стоки с животноводческой фермы подают самотеком в навозоприемник 1. В тот же навозоприемник при помощи транспортера-дозатора 2 подают твердый подстилочный навоз или помет, привезенный с животноводческой или птицеводческой фермы. Количество твердого навоза, подаваемого в навозоприемник 1, расчетное и должно быть таким, чтобы образованная в результате его смешивания с навозными стоками смесь имела влажность 90-96%, соответствующую наиболее эффективному сбраживанию в анаэробных реакторах полного смешивания.

Количество твердого подстилочного навоза (Q), добавляемого в низкоконцентрированный навозный сток, определяется по формуле

Q=(W_ст-W_см) х Q_ст/(W_см-W_т.н)

где W_ст - влажность стока;

W_т.н - влажность твердого навоза;

W_см - влажность смеси;

Q_ст - масса стока.

В навозоприемнике навозные стоки смешивают с твердым навозом при помощи насоса 3 до получения гомогенной смеси, а затем подают на обработку в анаэробный реактор 4.

В анаэробном реакторе 4 смесь сбраживают при температуре мезофильного (35С) или термофильного (55С) режимов в течение 20 или 10 суток соответственно, в результате чего из смеси получают эффлюент - экологически чистое жидкое органическое удобрение для использования на земледельческих полях 5.