способ получения органоминерального удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения органоминерального удобрения, включающий смешивание твердых отходов производства целлюлозы и картона, навоза крупного рогатого скота или птичьего помета с добавлением минерального вещества и последующее компостирование полученной смеси на основе предварительного качественного и количественного расчета ингредиентов компоста, отличающийся тем, что в качестве минерального вещества используют золу бурых углей, обладающую структурообразующими свойствами, в массовом соотношении к остальным составляющим, равном 1 1,5 5, а навоз крупного рогатого скота или птичий помет добавляют в количестве не более 1/3 от общей массы составляющих компонентов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердых отходов производства целлюлозы и картона используют шламлигнин, активный ил и древесные отходы в виде коры, щепы, опилок.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный качественный и количественный расчет ингредиентов компоста проводят с учетом структурного строения каждого компонента на элементном уровне.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ингредиенты в компостную смесь вносят в состоянии исходной влажности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству компостов из промышленных и сельскохозяйственных отходов и может быть использование при организации промышленного производства экологически чистых компостов на базе промышленных комплексов.

Известно органоминеральное удобрение, содержащее отходы переработки древесины такие, как корковый шлам, кора из отвалов, зола утилизационных котельных и последрожжевая бражка сульфитно-дрожжевого производства в качестве стимулятора разложения [1]

Известное техническое решение охватывает лишь незначительную номенклатуру образующихся в процессе производства отходов, не учитывая структуру исходных материалов.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения органического удобрения, включающий смешивание твердых и жидких отходов с добавлением содержащего микроэлементы вещества в виде торфяной золы [2]

Известное изобретение предполагает наличие торфяной золы и осуществимо при целлюлозных предприятиях с использованием в качестве топлива торфа.

Целью изобретения является создание экологически чистого компоста высокого качества с почвообразующими свойствами на основе отходов производства с малыми затратами.

Указанная цель достигается тем, что способ получения органоминерального удобрения включает смешивание твердых отходов целлюлозно-бумажного производства, навоза крупного рогатого скота или птичьего помета с добавлением минерального вещества со структурообразующими свойствами и последующее компостирование полученной смеси на основе предварительного качественного и количественного расчета ингредиентов компоста. В качестве минерального вещества со структурообразующими свойствами используют золу от сжигания бурых углей в массовом соотношении к остальным, равном 1:1,5 5. Навоз крупного рогатого скота или птичий помет берут в количестве не более 1/3 от общей массы составляющих компонентов.

В качестве твердых отходов целлюлозно-бумажного производства используют шлам-лигнин, активный ил и мелкие древесные отходы, такие, как опилки, кору, щепу.

Предварительный расчет качественного и количественного состава компонентов производят на элементном уровне, приближая состав компоста к составу курского чернозема по стандартному образцу. При расчете учитывают свойства почвы и потребности выращиваемой на ней культуры.

Твердые отходы целлюлозно-бумажного производства, навоз и золу вносят в компостную смесь в состоянии исходной влажности.

Способ может быть осуществлен как в полевых условиях, на площадках, в буртах, компостных ямах, так и в установках по приготовлению компостов.

Получаемые на основе осуществления способа компосты обладают улучшающими почвенную структуру свойствами, способствуют со временем процессу гумусонакопления, более быстрому и качественному возврату земле части изъятых ресурсов. Компосты могут являться основой тепличных грунтов, а также использоваться при рекультивации нарушенных земель, так как в них заложена возможность к почвообразованию.

Использование водоудерживающих свойств зол бурых углей позволяет согласно предлагаемому способу применять для компостов органические отходы практически любой влажности, не затрачивая дополнительные средства на их обезвоживание.

Способ позволяет утилизировать отходы промышленности и сельского хозяйства безопасными с экологической точки зрения методами, получая компосты с заданным и контролируемым содержанием элементов, гарантируемым качеством.

Организация промышленного производства компостов по заявляемому техническому решению позволяет предусмотреть переналаживаемое современное оборудование с системой входного контроля компонентов, механизировать и автоматизировать основные технологические процессы, организовать производство продукции с учетом конъюнктуры рынка и требований заказчиков.

Возможность осуществления предлагаемого способа, его высокая эффективность подтверждена многолетними полевыми опытами.

Пример 1. Исследования возможности использования твердых отходов Селенгинского целлюлозно-картонного комбината были начаты в 1987 году.

На площадке Селенгинского ЦКК были заложены опытные партии двух вариантов компостов объемом до 1 тыс. тонн каждая. Были заложены несколько вариантов компостов, содержащих в качестве структурообразующей основы золу бурых углей (Азейское месторождение). Наполнителями служили древесные отходы, шлам-лигнин и активный ил Селенгинского целлюлозно-картонного комбината. В компостных смесях использовался также навоз крупного рогатого скота. Отрабатывались различные варианты компостных смесей. Каждый из ингредиентов предварительно проверялся на содержание токсичных элементов методом биотестирования.

Расчет составных частей компостов был проведен с применением программы "Симплекс-метод".

Особенность метода расчета заключается в просчете на элементном уровне оптимального состава компоста, соответствующего составу курского чернозема по стандартному образцу СП-1 N 901-76. В соответствии с этим расчетом сделан подбор весовых частей компонентов. Наиболее значительный интерес вызвали следующие виды компостов.

Компост 1: Зола 40% шлам-лигнин+активный ил+древесные отходы в равных пропорциях по сухому веществу 50% навоз крупного рогатого скота 10%

Компост 2: Зола 30% шлам-лигнин+активный ил 60% птичий помет 10%

Компост 3: Зола 20% шлам-лигнин+активный ил+древесные отходы в виде опилок и коры 70% минеральное удобрение 10%

Технология приготовления компостов осуществлялась по схеме экстенсивного метода. Биологическое его созревание в открытых буртах составляло от 6 до 18 месяцев.

Полевые опыты с компостами были заложены в 1989 году. В 1990-1992 гг. проверялось действие и последействие компостов на почву и выращиваемые на ней культуры.

Участки с компостами отличались несколько большей обеспеченностью влагой, от 28 до 32 на контроле и от 35 до 38 на опытных участках (для глубины до 10 см). За вегетационный период гидролитическая кислотность увеличилась на контроле от 4,15 до 6,56 и на опытных участках от 1,0 до 2,5.

В табл. 1 приведены агрохимические показатели почвы при внесении различных доз компостов под выращиваемые на опытных делянах культуры.

В начале работ на опытном поле почва имела кислую реакцию (pH-4) со слабой обеспеченностью основными микроэлементами. Отмечено со временем увеличение основных питательных элементов в почвах с добавлением компостов.

В трехлетней динамике четко прослеживается улучшение агрохимических и агрофизических показателей, положительное влияние компостов из твердых отходов целлюлозно-бумажного производства на динамику ферментативной активности почвы (табл. 2).

За вегетативный период гидролитическая кислотность увеличилась на контроле от 4,1 до 6,56 и на опытных участках от 1,0 до 2,5.

Данные опытов по влиянию приготовленных компостов на урожай выращиваемой на них культуры показали, что они превосходят традиционные органические удобрения, внесенные в эквивалентных дозах.

В табл. 3 приведены данные урожайности зеленой массы топинамбура на компостах из отходов Селенгинского целлюлозно-картонного комбината, выращенного без полива.

Отмечена довольно значительная величина средней прибавки урожая зеленой массы топинамбура на компостах по сравнению с контрольными посадками.

Анализ полученных в ходе исследований данных показал благоприятное влияние на почву вносимых компостов. Выявлены закономерности изменения ферментов, играющих важную роль в процессах превращения органических соединений ароматического ряда.

При внесении различных компостных смесей получена почва с благоприятными для роста и развития растений величинами кислотности, содержащая подвижные формы питательных элементов, насыщенная основаниями, имеющая рыхлое сложение.

Пример 2. Изучение влияния органоминеральных компостов на физико-химические свойства почв проводились в 1987-1992 гг. на опытном участке научного стационара Лимнологического института в д. Бурдаковка Иркутского района. Почвенный покров участка представлен серыми глееватыми и светло-серыми лесными среднесуглинистыми почвами.

На площадке бал сформирован слой золы, который насыщался наполнителями в виде навоза, шлам-лигнина, опилок, коры, активного ила. Весовые пропорции компонентов в смесях следующие: зола 30% навоз 10% остальное древесные отходы, шлам-лигнин, активный ил Селенгинского целлюлозно-картонного комбината.

Органические наполнители вносились послойно с тщательным перемешиванием смеси. Из смесей были сформированы бурты, в которых компост созревал в течение 6 месяцев.

Готовый компост вносился перед посевом на делянки. Опыты проводились в четырехкратной повторности.

Компосты, приготовленные согласно предлагаемому способу, использовались для выращивания топинамбура.

Наблюдения за изменением плотности сложения пахотного слоя почвы под действием органоминеральных компостов показали уменьшение плотности скелета почвы с 1,2 г/см₃ на контроле до 0,8 1,0 г/см₃ на делянках с компостами в 1989 г. (табл.4).

Данные по влиянию компостов на режим питания серой лесной глееватой почвы говорят о том, что органоминеральные компосты обеспечивают поступление в почву свежего органического вещества, которое поставляет в почвенные растворы в форме доступных соединений важнейшие элементы питания: азот, фосфор, калий, микроэлементы. В пополнении запасов макро и микроэлементов в почве играет зола бурых углей. Кроме того, зола бурых углей обеспечивает нейтральную реакцию компостов.

В опыте с компостами 1988 г. на всех вариантах отмечается положительный эффект, pH солевой на контроле 4,0, на опытных делянках от 4,7 до 6,15. Резко снизилась гидролитическая и обменная кислотность. Был отмечен заметный рост подвижных соединений фосфора, калия, легкогидролизуемого азота.

Таким образом, внесение органоминеральных удобрений в виде компостов привело к повышению урожайности топинамбура благодаря созданию в почве благоприятных агрофизических условий. Данные по урожайности зеленой массы и клубней топинамбура приведены в табл.5.

В ходе исследований в 1987-1993 гг. поставлен контроль за содержанием тяжелых металлов в системе "компост-почва-зеленая масса, клубни".

В акционерном обществе "Селенгинский целлюлозно картонный комбинат" на основе изобретения организовано производство органоминеральных компостов на основе шлам-лигнина, активного ила СЦКК, древесных отходов, золы ТЭЦ и отходов животноводческих комплексов.

На компосты разработаны технические условия.