способ получения биокомпоста

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОКОМПОСТА, включающий смешивание птичьего помета с органическим наполнителем до получения сыпучей массы и последующее компостирование смеси в ферментере при принудительной аэрации, отличающийся тем, что в процессе компостирования аэрацию осуществляют в течение 5 - 7 суток путем продувки дискретно объемами воздуха, снижающимися по мере ускорения аэробно-анаэробного процесса ферментации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе компостирования непрерывно контролируют температуру и влажность смеси в полуавтоматическом режиме, не допуская снижения температуры ниже 50 - 55^oС, а влажности - ниже 40 - 45%.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что процесс компостирования осуществляют в ферментере, снабженном заградительным щитом в виде двойных дверей с тепловой завесой, полученной, например, с помощью приточной вентиляции, причем размеры ферментера выбирают из соотношения 9 - 11 х 2 - 4 х 4 - 5 м³, а загрузку осуществляют на высоту 1/3 - 1/2 рабочей высоты ферментера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии промышленной утилизации отходов птицеводческих хозяйств и может быть использовано для приготовления органических удобрений, в частности в условиях Крайнего Севера.

Известен способ обработки птичьего помета с целью получения органических удобрений с помощью продувки воздухом органических отходов, причем количество отводимого воздуха по отношению к заданному количеству подаваемого рассчитывают в соответствии с уравнением состояния "идеального" газа и принимают меры для поддержания этих объемов в равновесии.

Такой способ требует точного соответствия объемов подводимого и отходящего газов, и нарушение баланса приводит к резкому снижению качества продукта.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ получения биокомпоста путем смешивания птичьего помета с органическим наполнителем до получения сыпучей массы с последующего компостирования смеси в ферментере при принудительной аэрации.

Недостатками способа являются неустойчивость технологического процесса ферментации, что отражается на качестве готового продукта, и повышенная энергоемкость.

Целью изобретения является создание энергосберегающей технологии утилизации отходов птицеводческих хозяйств, пригодной даже для применения в условиях Крайнего Севера, обеспечивающей получение биологически активного гумифицированного (структурообразующего) удобрения (биокомпоста) круглый год.

Поставленная цель достигается тем, что птичий помет смешивают с поддающимся брожению органическим материалом: торфом и углеродсодержащим наполнителем до получения сыпучей массы, загружают в ферментер, продувают потоком воздуха в течение 5-7 суток, причем, осуществляют продувание объемами, сокращающимися по мере ускорения аэробно-анаэробного процесса ферментации. Процесс ферментации ведут при непрерывном контроле температуры и влажности смеси в полуавтоматическом режиме, не допуская снижение температуры ниже 50-55^оС, а влажности не ниже 40-45% причем его организуют циклически с одноразовой сквозной аэрацией в условиях термостатированного производственного помещения в ферментере, снабженном заградительным щитом в виде двойных дверей с тепловой завесой, полученной с помощью, например, приточной вентиляции. Размеры ферментера выбирают из соотношения 9-11х2-4х4-5 м³, а загрузку осуществляют на высоту 1/2-1/3 от рабочей высоты ферментера.

Процесс приготовления биокомпоста осуществляют следующим образом.

Птичий помет непосредственно из птицеводческого хозяйства без предварительной переработки поступает в подготовительное отделение, где на шнековых смесителях червячно-поступательного типа перемешивается с торфом и опилками. Продолжительность перемешивания определяется состоянием сырья, его влажностью, и, в зависимости от этих условий и сезонных изменений окружающей среды составляет от 1 до 3 ч. Полученный на этом участке продукт должен иметь сыпучую консистенцию с визуально контролируемой равномерной дисперсностью.

Полученный продукт загружают в подготовленный ферментер (т.е. освобожденный от остатков предыдущего цикла переработки) с помощью фронтального погрузчика, причем, ширина ковша погрузчика соответствует ширине дверей ферментера. Загрузку осуществляют на высоту, не превышающую половину рабочей высоты ферментера или ее трети, что улучшает газообмен в процессе ферментации биокомпоста за счет удлинения пути прохождения газов в свободной части ферментера. После загрузки сырья устанавливают в рабочее положение заградительный щит в дверях ферментера.

На этом этапе начинает свою работу полуавтоматическая система слежения за процессом ферментации. Измеряются следующие параметры процесса: температура, определяющая и влажность смеси, собственно влажность, pH среды, состав отходящих газов, соотношение С:N. Необходимая аналоговая, а также дискретная и импульсная информация о состоянии оборудования и среды поступает в распределенную микропроцессорную систему управления, в состав которой входя контроллеры, подключенные к обще шине обмена информацией, и персональная ЭВМ, подключенная к той же шине. На контроллеры возлагаются функции сбора и первичной обработки поступающих сигналов, автоматического регулирования и защиты, а также передача информации для ввода в персональную ЭВМ.

Последующая обработка информации, ее отображение, а также организация взаимодействия между персоналом и объектом управления реализуется с помощью видеотерминала, принтера и соответствующей клавиатуры.

Включенная после закрытия дверей ферментера тепловая завеса исключает воздействие внешних температур на процесс ферментации, делая его управляемым за счет продува рабочего объема ферментера подогретым воздухом. Процесс ферментации полностью завершается в течение 5-7 суток.

Процесс, идущий в рабочем режиме, условно говоря, распадается на ряд фаз, каждая из которых характеризует состояние и свойства будущего удобрения. Начало процесса, инициируемое подачей в ферментер подогретого до комнатной температуры воздуха, сокращает время, затрачиваемое на достижение смесью максимальной температуры, при которой гибнут патогенные микроорганизмы и семена сорных растений, и конечный продукт становится полностью гигиеничным. Именно поэтому время выдержки при максимальной температуре не может быть сокращено и составляет 60-65% от всего периода ускоренного получения биокомпоста. Фазу остывания смеси можно вести в естественном режиме без дополнительной подачи воздуха, или с подачей холодного воздуха, особенно в зимнее время. Расход воздуха на осуществление аэробно-анаэробного процесса ферментации колеблется в пределах 0,6-1,8 м³ в сутки в расчете на 1 кг летучей части твердых веществ или на поддержание концентрации кислорода в пределах 10-18% Такой расход воздуха соответствует оптимальному развитию микроорганизмов: психрофилов, мезофилов, термофилов, активность которых ускоряет процесс созревания биокомпоста и очищает его от патогенов различной породы.

Естественность прохождения процесса ферментации, ускоряемого только на начальной и завершающей фазах приводит к образованию высокогумифицированного удобрения. Наличие в продукте гуматов и гумифицированных соединений придает ему структурообразующие свойства, обеспечивающие, в конечном счете, в почве агрономически ценную структуру, создающую для растений благоприятную водно-воздушную среду.

П р и м е р. Исходный состав сырья: соотношение птичьего помета, торфа и опилок в мас. 100:25:50, а соотношение углерода к азоту 25:1.

Углеродсодержащий компонент может быть и смесью в произвольной пропорции опилок, соломы, растительных остатков, лигнина и пр. при этом без снижения качества конечного продукта солома может составлять 5-10% от общей массы.

Перемешивание производят на шнековом смесителе РСП-10 в течение 2,5 ч. Визуально контролируют окончание процесса перемешивания по равномерной дисперсности сыпучей массы.

Смесь загружают в ферментер с помощью фронтального погрузчика ТО-18 на высоту 1,5 м. Размеры ферментера 10х3х4,5 м³. Таким образом загрузка произведена на треть его рабочей высоты. Включается продув воздухом, нагнетаемым снаружи вентилятором ВЦ-14-46-2,5 и подогреваемым до комнатной температуры теплогенератором ТГА-30, который одновременно осуществляет тепловую завесу закрытой после окончания загрузки двойной двери ферментера. Включается установка полуавтоматического контроля режима ферментации. Контролируют ход процесса по температуре и влажности. Измерение температуры ведут с помощью термометров сопротивления с точностью до 3^оС. Влажность контролируют с помощью pH метра. Последовательность стадий процесса и параметры каждой стадии приведены на чертеже: где I инициация, II нагрев, III выдержка при максимальной температуре, IV охлаждение. Контролируемый состав отходящих газов позволяет снизить агрессивность среды, приводящей к разрушению внутренних поверхностей стенок ферментера, за счет усиленного продува газов, содержащих серу. Охлаждение продукта проводят при открытых дверях со снятой тепловой завесой в течение 1,5 ч.

Полученный продукт обладает высокой гумифицированностью, сыпучестью и высокой биогенностью. Разработанная технология в основном базируется на оборудовании и оснастке, выпускаемых отечественной промышленностью. Построенное с ее применением производство в условиях Крайнего Севера предполагает выпуск готовой продукции в середине следующего года.