способ приготовления компоста

Формула изобретения

Способ приготовления компоста, включающий дозированную подачу навоза или помета и влагопоглощающего органического материала в смеситель, перемещение смеси в ферментер и последующее аэробное компостирование, отличающийся тем, что навоз или помет подают в смеситель в зону подачи в него влагопоглощающего материала через шнековый транспортер длиной не менее 8 м, а затем - щеточный барабан с окружной скоростью 4-7 м/с, а на выходе из смесителя смесь выгружают шнековым транспортером длиной не менее 8 м через щеточный барабан с окружной скоростью 4-7 м/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке органических отходов, в частности навоза и помета.

Известен способ приготовления компоста, в котором перерабатываемые навоз или помет и др. органические отходы укладывают послойно с влагопоглощающими углеродсодержащими материалами (торф, опилки и т.п.), перемешивают и компостируют (Органические удобрения, Справочник. М.: ВО «Агропромиздат», 1988, с.150-152). Указанный способ характеризуется высокими потерями биогенных элементов вследствие активного протекания анаэробных процессов из-за слабого контакта компостируемого материала с кислородом воздуха.

Известен способ приготовления компоста многоцелевого назначения, включающий послойную укладку навоза и влагопоглощающего материала органического происхождения, добавление готового компоста в соотношении 9:1, перемешивание при одновременном перемещении смеси в ферментер и последующее аэробное компостирование при периодическом вентилировании в течение 3-4 суток (Патент РФ №2112764, МКИ кл. С 05 F 3/00, 1998). Недостатком данного способа также является торможение аэробных процессов из-за недостаточной пористости компостируемой смеси и, как следствие, низкая производительность процесса компостирования из-за невозможности загрузки ферментера на оптимальную высоту.

Наиболее близким технологическим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ приготовления компостов, включающий дозированную подачу навоза или помета с помощью погрузчика в смеситель, куда также подается влагопоглощающий материал органического происхождения (торф, солома и пр.), а затем - перемещение смеси в ферментер на компостирование (В.П.Лысенко. Переработка отходов птицеводства, Сергиев-Посад, 1998, с.76-77). Однако и в этом способе не обеспечивается однородность и пористость компостируемой смеси, необходимые для обеспечения достаточного контакта с кислородом воздуха, особенно в начальной стадии ферментации, в результате чего бурно протекают анаэробные процессы, что приводит к подавлению аэробных процессов, т.е. потерям биогенных элементов.

Результат изобретения - повышение качества готового продукта, производительности установки и верхнего предела влажности перерабатываемого навоза или помета.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе приготовления компоста, включающем дозированную подачу навоза или помета и влагопоглощающего органического материала в смеситель, перемещение полученной смеси в ферментер и последующее аэробное компостирование, навоз или помет подают в смеситель через шнековый транспортер длиной не менее 8 м и затем щеточный барабан с окружной скоростью 4-7 м/с, подачу в смеситель проводят в зону нисходящих потоков, образующихся в смесителе, куда поступает влагопоглощающий органический материал. Рабочими органами смесителя являются параллельные шнеки со спиралями правой и левой навивок, установленные таким образом, что в донной части движение массы осуществляется от центра к торцевым стенкам, а в верхней - от стенок к центру, создавая в центре нисходящий поток смеси, в который подается измельченный щеточным барабаном (один или два) навоз (помет). Влажные частицы навоза (помета), встречаясь в смесителе с частицами влагопоглощающего органического материала, мгновенно с ним сцепляются, образуя устойчивые к слипанию гранулы, которые уносятся нисходящим потоком в донную часть, создавая рыхлую аэрируемую структуру смеси. На выходе из смесителя смесь проходит через шнековый транспортер длиной не менее 8 м и щеточный барабан с окружной скоростью 4-7 м/с и поступает в ферментер.

Указанная совокупность признаков позволяет обеспечить на всей технологической цепочке подавление анаэробных процессов благодаря разрыхлению навоза или помета и измельчению частиц до 2-4 мм с одновременным насыщением кислородом воздуха до 12-15%, что приводит к улучшению качества получаемого компоста, повышению производительности установки на 10-20% ( благодаря обеспечению возможности загрузки ферментера до оптимальной высоты) и повышению верхнего предела влажности перерабатываемого навоза или помета.

На фиг. 1 представлена зависимость температуры ферментации от предварительного насыщения компостируемой смеси кислородом в условиях предлагаемого способа и прототипа. Время достижения максимальной температуры в предлагаемом способе (t₁ ) сокращается примерно на 5 часов по сравнению с прототипом (t ₂) при компостировании помета с торфом и на 18 часов при компостировании навоза крупного рогатого скота (КРС) с торфом, т.е. предварительное насыщение кислородом на стадии подготовки смеси на шнековом транспортере и щеточном барабане позволяет сократить продолжительность процесса компостирования по сравнению с прототипом на 20-25%. Максимальная температура в смеси помета с торфом достигает 82,2°С, в смеси навоза КРС с торфом - 68,8°С. Т_о - температура окружающей среды.

На фиг.2 приведена зависимость высоты насыпного слоя в ферментере от влажности компостируемой смеси в предлагаемом способе и прототипе. Приведенные данные показывают, что предложение позволяет увеличить достигаемую высоту насыпного слоя смеси в ферментере на 10-20% по сравнению с прототипом.

Установлено, что при длине шнекового транспортера менее 8 м насыщение пастообразного компонента кислородом ниже 12%.

При окружной скорости щеточного барабана меньше 4 м/с не достигается уменьшение размера частиц навоза или помета до 2-4 мм, а повышение окружной скорости свыше 6 м/с экономически нецелесообразно.

Наибольшая эффективность достигается при подаче смешиваемых материалов в зону нисходящих потоков, образующихся в смесителе. В этом случае частицы влагопоглощающего органического материала прочно обволакивают частицы навоза или помета, при этом достигается высокая однородность смеси, которую на выходе из смесителя разрыхляют и измельчают пропусканием через шнековый транспортер длиной не менее 8 м и щеточный барабан со скоростью 4-6 м/с для получения высокой пористости материала, которая обеспечивает оптимальную высоту заполнения ферментера.

Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о достижении указанного технического результата и правильном выборе оптимальных технологических параметров.

Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом (фиг.3).

Навоз (помет) из приемного бункера 1 через два лопастных шнека 2 поступает на шнековый транспортер 3, где его разрыхляют, перемешивают и через щеточный барабан 4 в разрыхленном состоянии подают в зону нисходящих потоков смесителя 5. Погрузчиком 6 туда же подают влагопоглощающий органический материал (торф, солома и т.п.) из бурта 10. Количество поступающих компонентов регистрируют весовым устройством 7. Однородную смесь через транспортер 8 подают в щеточный барабан 9 и погрузчиком 6 доставляют в ферментер 11, снабженный вентилятором 12, на компостирование с получением готового продукта.

Пример 1.

Описанным выше способом проводили компостирование навоза крупного рогатого скота (КРС) влажностью 60% с торфом. Подачу навоза в смеситель проводили в следующих условиях: длина шнекового транспортера 3-6 м, окружная скорость щеточного барабана 4-3 м/с; а выгрузку из смесителя - при длине шнекового транспортера 8-7 м, окружной скорости щеточного барабана 9-3 м/с. Отмечена низкая пористость компостируемой смеси, снижение высоты загрузки и производительности ферментера по сравнению с достигнутым техническим результатом на 30%. Получен компост низкого качества.

Пример 2.

Все, как в примере 1, но другие условия на входе и выходе из смесителя 5. На входе: длина шнекового транспортера 3-8 м, скорость вращения щеточного барабана 4-5 м/с. На выходе: длина шнекового транспортера 8-8 м, скорость вращения щеточного барабана 9-5 м/с. Достигнута заданная производительность установки и обеспечено высокое качество биокомпоста.

Пример 3.

Все, как в примере 1, но условия загрузки в смеситель 5: длина шнекового транспортера 3-10 м, скорость вращения щеточного барабана 4-7 м/с; а на выходе из смесителя 5: длина шнекового транспортера 8-10 м, скорость вращения щеточного барабана 9-7 м/с. Достигнут указанный технический результат.

Наши исследования показали возможность успешного осуществления процесса при максимальной влажности 76,9% для компостируемой смеси на основе навоза крупного рогатого скота и 83,0% - на основе птичьего помета. В практике аэробной переработки это позволяет существенно экономить дорогостоящий влагопоглощающий органический материал (до 30-40% мас.торфа или соломы) и ориентироваться при смешении только на оптимальное соотношение углерода к азоту в конечном продукте (25-30:1).