способ приготовления органоминерального комплексного удобрения из навоза и отходов производства экстрактов из корня и корневищ солодки

Формула изобретения

Способ приготовления органоминерального комплексного удобрения из навоза и отходов производства экстрактов из корня и корневищ солодки, включающий складирование навоза в бурты, предварительный нагрев и последующее анаэробное сбраживание, отличающийся тем, что после нагрева навоза до температуры 75 85 С послойно в бурт вводят рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂ 6Н₂О с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах 53 55 С, рассол вводят по слоям под давлением 0,03-0,08 МПа с расходом 100-200 л на тонну навоза, при этом слои ярусно размещают горизонтально с взаимным удалением на 0,3-0,5 м, а перед внесением каждую тонну органического сырья перемешивают со 700-800 кг шрота корней и корневищ солодки при производстве экстрактов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергосберегающим технологиям приготовления органического удобрения из навоза в непосредственной близости к животноводческим фермам, например крупного рогатого скота, и навозохранилищам, а также отходов при производстве экстрактов и глицирама из корней и корневищ солодки голой, уральской и Г. Коржинского.

Известен способ приготовления органического удобрения из навоза путем разжижения навоза, его сбраживания в метантеках с нагревом путем сжигания полученного при сбраживании газа и последующего разделения сброженного навоза на жидкую и твердую фракции, в котором с целью повышения эффективности процесса и уменьшения расходуемого на нагрев количества газа жидкую фракцию охлаждают в теплообменнике, куда подают предварительно разжиженный и смешанный свежий навоз с частью охлажденной в теплообменнике жидкой фракции сброженного навоза, тогда как остальную часть жидкой фракции подают в хранилище или на поля; с целью обеспечения порционной загрузки метантеков навоз предварительно накапливают, а затем смешивают в требуемом соотношении с жидкой фракцией сброженного навоза и передают в теплообменник; с целью эффективного использования тепла жидкой фракции сброженного навоза смесь сырого навоза с жидкой фракцией сброженного приготовляют каждый раз в количестве, равном емкости нагреваемой части теплообменника, а нагретую жидкую фракцию сброженного навоза подают в нагреваемую часть теплообменника в количестве, приблизительно равном количеству смеси сырого навоза за вычетом твердой фракции сброженного навоза; с целью регулирования выработки горючего газа и высококачественных удобрений в смесь свежего навоза с жидкой фракцией сброженного вводят измельченные органические материалы (см. SU, авторское свидетельство №294825, М. кл. С 05 F 3/00. Способ приготовления органического удобрения из навоза /Т.Я. Андрюхин (СССР). - Заявка №1371342/30-15; заявлено 27.10.1969; опубл. 04.02.1971. Бюл. №7 //Открытия. Изобретения. - 1971. - №7).

К недостаткам данного способа относятся низкое качество удобрения из-за отсутствия микроэлементов и высокое содержание патогенных микроорганизмов.

Известен также способ приготовления органических удобрений путем анаэробного сбраживания в метантенке с подогревом, в котором с целью ускорения процесса сбраживания, более эффективного использования метантенка, поддержания заданной температуры сбраживания и обеззараживания поступающей в метантенк массы загружаемую массу до ее ввода в метантенк нагревают выше температуры брожения на величину, компенсирующую теплопотери в метантенке (см. SU, авторское свидетельство №433114, М. кл. С 05 F 3/00. Способ приготовления органических удобрений /В.П. Лосяков (СССР). - Заявка №1835755/30-15; заявлено 12.10.1972; опубл. 25.06.1974. Бюл. №23 //Открытия. Изобретения. - 1974. - №23).

К недостаткам данного способа приготовления органических удобрений относятся высокая себестоимость удобрения и отсутствие необходимых микроэлементов для нормального роста сельскохозяйственных растений.

Кроме этих технологий известен способ получения сложно-смешанного удобрения, содержащего микроэлементы, путем введения в макроудобрения микроэлементов в виде тонкодисперсных шлаков металлургического производства, в котором с целью увеличения доступности микроэлементов с одновременным улучшением физико-механических характеристик удобрений в качестве микроэлементов используют шлак индукционных печей после переплава латунной шихты; фракционный состав частиц используемого шлака составляет 40-200 мкм; дисперсный шлак вводят в количестве 0,5-5,0 вес.% (см. SU, авторское свидетельство №1010047, А, М. кл. С 05 D 9/02. Способ получения сложно-смешанного удобрения /Н.Ф. Вовкотруб, В.В. Приймачек, Д.А. Дудко и др. (СССР). - Заявка №3346908/23-26; заявлено 07.08.1981; опубл. 07.04.1983. Бюл. №13 //Открытия. Изобретения. - 1983. - №13).

К недостаткам данного способа, несмотря наличие части необходимых микроэлементов в шлаке, относятся высокая себестоимость удобрения и потребность в дорогостоящем оборудовании. Это сдерживает применение данного способа.

К наиболее близким аналогам к заявленному способу относится способ получения органического удобрения, включающий предварительный нагрев отходов сельскохозяйственного производства и последующее анаэробное сбраживание их в метантенке, в котором с целью интенсификации способа предварительный нагрев отходов осуществляют факелом погружной горелки до температуры 75-85 С и перед подачей отходов на анаэробное сбраживание их охлаждают до температуры сбраживания (см. SU, авторское свидетельство №833935, А, М.кл.⁴ С 05 F 3/00. Способ получения органического удобрения /В.М. Шрамков, В.П. Лосяков, А.А. Ковалев и П.И. Гриднев (СССР). - Заявка №2704272/30-26; заявлено 30.11.1978; опубл. 15.12.1986. Бюл. №46 //Открытия. Изобретения. - 1986. - №46).

К недостаткам этого способа, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, относятся отсутствие необходимых для произрастания растений микроэлементов и наличие в органике большого количества патогенных микроорганизмов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - насыщение органических удобрений макро- и микроэлементами и получение экологически безопасного удобрения, способствующего почвообразовательным процессам.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур из-за доступности растениям микроэлементов с одновременным улучшением физико-механических характеристик удобрения из навоза и шрота корня солодки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе приготовления органоминерального комплексного удобрения из навоза и отходов производства экстрактов из корня и корневищ солодок, включающем складирование навоза в бурты, предварительный нагрев и последующее анаэробное сбраживание, согласно изобретению после нагрева навоза до температуры +75...+85 С послойно в бурт вводят рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂ 6Н₂O с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах 0,03...0,08 МПа с расходом 100...200 л на тонну навоза, при этом слои ярусно размещают горизонтально с взаимным удалением 0,3...0,5 м. В качестве связующего вещества на каждую тонну исходного продукта вводят 700-800 кг шрота из корней солодки.

За счет того что в состав навоза подается рассол бишофита, в нем уничтожаются патогенные микроорганизмы и удобрение насыщается микроэлементами. Высокая температура анаэробного сбраживания позволяет перевести микроэлементы из рассола бишофита в усвояемые формы. Этим достигается поставленный выше технический результат. Волокнистый материал шрота исключает эрозионные процессы в почвенном горизонте.

Проведенный заявителями-авторами анализ способов приготовления органического удобрения из навоза и отходов производства, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили авторам установить, что заявителями не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “новизна” по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию “изобретательского уровня” заявители провели дополнительный патентный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники и технологий (способов), определенного заявителями, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень” по действующему законодательству.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Место для закладки навозохранилища подбирают с учетом розы ветров, наименьших транспортных затрат и с учетом рельефа местности и глубины залегания грунтовых вод. При закладке хранилища на локальном участке местности выполняют планировочные работы с учетом рельефа участка, которому задают двускатный уклон и углубление для сбора жидкой сброженной фракции навоза. Вокруг навозохранилища выполняют обваловку, исключающую сток воды при выпадении ливневых осадков и интенсивном снеготаянии.

Свежий навоз из коровников и свинарников имеет температуру летом в пределах +12...+21 С, а зимой - не менее +5...+8 С, влажность навоза - 75...85%. Свежий навоз складируют в навозохранилищах в бурты. Ширина бурта по основанию составляет 5-6 м. Высота бурта - 3-4 м. Длина бурта - не менее 50 м. Свежий навоз предварительно нагревают и сбраживают. Предварительное осеменение свежего навоза метановыми бактериями, находящими в жидкой фракции сброженного навоза, проводят введением инъекторов, выполненных в виде труб диаметром 57 мм и зимой 2,75 м. В трубах выполнены отверстия. Жидкую фракцию навоза подают под давлением 2-3 атм. Это позволяет значительно активизировать сбраживание свежего навоза, увеличить продукт сбраживания беззального органического вещества за единицу времени и выход горячего метанового газа.

После нагрева метановым газом исходных компонентов навоза до температуры +75...+85 С послойно вводят в бурт рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂ 6Н₂O с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах +53...+55 С. Таким образом, процесс разложения органических включений, помета и выделений крупного рогатого скота с термофильного процесса переводится в мезофильный процесс без добавления воды. Рассол бишофита вводят по слоям под давлением 0,03...0,08 МПа.

Химический состав проб рассолов выщелачивания бишофита, добытого в Норимановском и Городищенском месторождениях Волгоградской области, приведен в таблице 1, плотность рассолов - 1,2444...1,3051 т/м³, минерализация растворов - 281,35...331,95 г/л, содержание макро- и микроэлементов в рапе бишофита из скважины №4 Городищенского месторождения Волгоградской области показано в таблице 2. Данные свидетельствуют о необходимости полезности и применимости рассола бишофита в качестве удобрения с большим и необходимым содержанием солей и микроэлементов для произрастания широкого спектра сельскохозяйственных растений в орошаемом и неорошаемом земледелии. Расход раствора бишофита составляет 100...200 л на тонну свежего навоза.

Сброженный навоз имеет температуру +35 С при мезофильном протекании разложения органики и помета, наличие метанового газа и раствора бишофита с наличием в нем парафина приводят к тому, что макро- и микроэлементы, упомянутые в таблицах 1 и 2, переходят в усвояемые растениями формы. Микроэлементы равномерно распределяются по всему объему бурта. Этому способствует и то, что рассол бишофита вводят инъкторами ярусно по слоям. Слой бишофита размещают горизонтально с взаимным удалением 0,3...0,5 м. Инъекторы в слой внедряют на расстоянии 0,8...,1,2 м. В таблицах 3-5 приведены качественные и количественные показатели органического удобрения при введении рассола бишофита плотностью 1,4 т/м³ из Норимановского месторождения Волгоградской области. Из приведенных в таблицах 3-5 данных следует то, что полученные органические удобрения с рассолом бишофита по предлагаемому способу отличаются доступностью широкого круга микроэлементов. Это повышает их агрохимические свойства. Кроме того, полученные указанным способом удобрения характеризуются повышенной прочностью гранул, устойчивостью к температурным колебаниям и пониженной смешиваемостью.

Применение расcола бишофита в качестве носителя макро- и микроэлементов и наличие в нем воды позволяет исключить применение дополнительной воды от разбавления свежего навоза для сбраживания. Этот способ позволяет использовать рассол бишофита, рециркулируемую жидкую фракцию сброженного навоза для увеличения объема переработки навоза в органическое удобрение. Это сокращает затраты на доставку воды и подогрев свежего навоза, уменьшает объем хранилищ и объем транспортных работ по доставке органического удобрения на поля.

Химический анализ полученного удобрения по заявленному способу приведен в таблице 6. Эффективность описанного удобрения доказывается приведенными результатами производственной проверки в период с 1999 по 2001 г. при возделывании масличных культур подсолнечника сорта Гарант и сои Волгоградка 1 (см. таблицу 7). Продуктивность подсолнечника сорта Гарант по данным 2001 г. при внесении органического удобрения по заявленному способу показана в таблице 8. Эффективность действия корневой подкормки подсолнечника сорта Гарант на вредные организмы и вредность приведены в таблице 9. Перемещенный с исходным продуктом органоминерального удобрения шрот из корней и корневищ солодки при экстракции и получение глицирама в соотношении 1:(0,7-0,8) позволяет связать эрозионно-опасные частицы почвы, создать условия гумифации плодородного слоя и исключить негативные воздействия водной и ветровой эрозий.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при реализации существенных отличительных признаков заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- способ приготовления органического удобрения из навоза и отходов производства экстрактов и глицирама из корней и корневищ солодки голой предназначен для использования в сельском хозяйстве, в частности в энергосберегающих технологиях для возделывания сельскохозяйственных культур;

- для заявленного изобретения, как оно охарактеризовано в нижеизложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- органическое удобрение и способ его получения, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении обеспечивают достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям “промышленная применимость” по действующему законодательству.