СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЧВОВОССТАНОВИТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК C05F3/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, преимущественно к технологии промышленной утилизации и переработки отходов птицеводческих фабрик, колхозных и частных ферм по выращиванию скота, и может быть использовано для приготовления и производства биоорганических препаратов /удобрений/, в частности в условиях Крайнего Севера, Южных полупустынь, а также для получения почвовосстановителя, образующего экологически чистый гумусный слой почвы, применяемый для восстановления биоресурсов обедненных и зараженных в результате хозяйственной деятельности различных видов почв.

В качестве аналога предлагаемого способа может быть рассмотрен способ получения биокомпоста путем смешивания птичьего помета с органическим наполнителем до получения сыпучей массы и с последующим компостированием смеси в ферментере при принудительной аэрации воздухом [1].

Недостатками аналогового способа являются: - неустойчивость технологического процесса ферментации, что требует точного количественного соответствия подводимого и отходящего газов, а нарушение баланса приводит к значительному снижению качества готового продукта и повышению энергоемкости процесса; длительность процесса биоферментации.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущностей достигаемому результату является способ получения биокомпоста путем смешивания птичьего помета с поддающимся брожению органическим наполнителем: торфом, углесодержащим материалом до получения сыпучей массы, загружают в ферментер и продувают потоком воздуха в течение 5-7 суток, при этом осуществляют продувки объемами, сокращающимися по мере ускорения аэробно-анаэробного процесса ферментации. Процесс ферментации ведут при непрерывном контроле температуры и влажности смеси в полуавтоматическом режиме, не допуская снижения температуры ниже 50-55 градусов С, а влажности не ниже 40-45% [2].

Основным недостатком прототипа является то, что при осуществлении этого способа нельзя устранить затруднения, связанные с повышенным потреблением электрической мощности, из-за повышенной длительности фазы выдержки при ферментации, которая составляет 60-65% от общего времени процесса ферментации при максимальной температуре порядка 65-68 градусов C.

Недостатком способа также являются неустойчивость и нестабильность процесса ферментации, что негативно влияет на качество готовой продукции.

Целью предлагаемого изобретения является ускорение процесса ферментации и получения биологически - и информационно жизненно активного почвовосстановителя и создание энергосберегающей технологии утилизации и переработки отходов птицеводческих, животноводческий хозяйств, торфодобывающих и лесопильных заводов, обеспечивающей получение гумифицированного препарата /удобрения/ и универсального почвовосстановителя.

Поставленная цель достигается тем, что птичий помет, навоз КРС и иное сырье смешивают с поддающимся брожению органическим материалом: торфом, остатками соломы, опилками и углеродосодержащим наполнителем для получения сыпучей массы, загружают в активный ферментер с принудительной аэрацией и продувают потоком нагретого воздуха в течение процесса ферментации, при этом объем продуваемого воздуха уменьшают по определенному алгоритму по мере ускорения аэробно-, термолазерного процесса биологической ферментации ведут в автоматическом режиме при непрерывном контроле температуры и влажности, не допуская повышения температуры выше 80-85 градусов С и снижения влажности ниже 40-45%. Процесс организуют в условиях термостатированного производственного помещения с принудительным механическим воздействием в аэробно-,термолазерных замкнутых системах, автоматически терморегулируемых в ферментере, оборудованном лазерами с излучением в световом диапазоне длины волн, работающих в непрерывном и импульсном режиме, с одновременной обработкой смеси непрерывным и импульсным инфракрасным лазером в ближней области с Л=0,8.... 0,92 мкм, электромагнитным генератором - излучателем, излучающем в постоянном, переменном и импульсном режимах.

На фиг. 1 даны основные стадии технологического процесса; на фиг.2 схематически показаны основные элементы механического активного смесителя-ферментера с лазерным многоволновым сканированием; на фиг.3-5 схематически показаны зоны многоволнового лазерного сканирования, места установки лазерных головок и средний уровень загрузки сырья-смеси при механическом смешивании компонентов; на фиг.6 схематически показаны зоны установки электромагнитных генераторов-излучателей электромагнитных полей.

Процесс подготовки и получения исходного сырья осуществляют следующим образом. Исходные компоненты освобождаются от посторонних включений, доводятся до нужной дисперсности фракции влажности, кислотности, соотношением C: N, температуры и прочих показателей.

Подготовленные компоненты загружаются в активный ферментер, где масса перемешивается по заданному автоматическому режиму с одновременной принудительной термоаэрацией и обработкой внесенными ферментами, а также установленными /МЛС/ многоволновыми лазерными системами в оптически совмещенном сканирующем режиме.

После загрузки в ферментер включают автоматическую систему контроля и управления процессом ферментации, в соответствии с алгоритмом осуществляют контроль и измерение следующих параметров процесса: температуры, влажности смеси, pH смеси, состава отходящих газов, соотношения С:N, дозы интенсивности сканирующего режима.

Процесс, идущий в автоматическом рабочем режиме, состоит из четырех стадий, каждая из которых влияет на состояние, свойства и качество будущего почвовосстановителя. Последовательность стадий технологического процесса и параметры каждой стадии приведены на фиг.1. Достижение смесью максимальной температуры, при которой погибают фитопатогены, патогенные микроороганизмы и семена сорных растений, а готовый продукт становится полностью гигиеничным и экологически чистым, биологически активным органическим препаратом.

Время стадии выдержки процесса ферментации при максимальной температуре может быть сокращено за счет комплексного воздействия на смесь постоянными, переменными и импульсными электромагнитными полями от 0,05 мТл до 1,5 Тл, при этом магнитное воздействие изменяет многие видовые признаки микроорганизмов: скорость роста, культуральные, морфологические, антигенные свойства, чувствительность к антибиотикам, температуре и некоторым другим факторам внешней среды. Действие ЭМП на ферментные системы является следствием воздействия их, главным образом, на углеводный и белковый обмен микроорганизмов.

Стадию охлаждения полученного продукта ведут в естественном режиме без дополнительной подачи воздуха.

Естественность хода технологического процесса ферментации, ускоряемого на всех стадиях процесса, позволяет получить высокогумифицированный, сбалансированный набором всех микро- и макроэлементов почвовосстановительный препарат, который задерживает влагу, отвечает всем санитарным нормам и снижает содержание нитратов и нитритов. Наличие в почвовосстановителе гуматов и гумифицированных соединений придает ему структурообразующие свойства, обеспечивающие в почве агрономически ценную структуру, создающую для растений благоприятную водно-воздушную среду. Почвовосстановитель - лучшее средство борьбы с фитопатогенами, гельмитами и семенами сорняков, сдерживающий рост и уничтожающий грибковые и бактериальные заболевания растений.

В качестве конкретного примера осуществления предлагаемого способа может быть рассмотрен технологический процесс ферментации и получения почвовосстановителя на базе механического активного смесителя-ферментера с аэробно термолазерным воздействием.

Механический активный смеситель-ферментер включает следующее основное оборудование /фиг. 2/: корпус 1, смеситель червячно-поступательного типа 2, лазерные головки многоволнового оптически совмещенного сканирования 3, электромагнитные генераторы-излучатели электромагнитных полей 4, автоматическую систему контроля и управления 5, ТГА /тепловые генераторы аэродинамические/ 6.

На начальном этапе технологического процесса исходное сырье готовят в следующем соотношении: птичьего помета, навоза КРС и пр., соломы, торфа, опилок в массовых % с индивидуальным применением соотношений для различных регионов. Углесодержащий компонент-наполнитель может быть смесью в произвольной пропорции опилок, соломы, других растительных остатков, при этом без снижения качества почвовосстановителя.

Смесь загружается в ферментер с помощью погрузчика, например типа ТО-18, на требуемую высоту рабочего объема ферментера и включают продув подогретым воздухом, нагнетаемым снаружи вентилятором типа ВЦ-14-46-2,5 и прогревается до заданной температуры теплогенератором, например типа ТГА, который одновременно осуществляет тепловой экран. Включают автоматическую систему контроля и управления процессом и режимами ферментации. Контролируют ход процесса по температуре и влажности, газовой составляемости, pH в соответствии с параметрами, указанными для определения стадий на фиг. 1.

Контроль состава отходящих газов позволяет снизить агрессивность среды внутри ферментера и позволяет проводить регулирование процесса ферментации на всех стадиях корректируя параметры и качество будущего почвовосстановителя.

Регулирование осуществляют путем воздействия на смесь и процесс ферментации с помощью лазерных головок, позволяющих осуществлять многоволновое сканирование всего объема смеси в ферментере, например на длине волны π = 632,8 нм в постоянном режиме излучения и на длине волны π 800...920 нм в импульсном режиме излучения. Проникающая способность этого изучения может составлять до 12...15 сантиметров, а при условии равномерного гранулирования смеси глубина проникновения увеличивается в 2...3 раза.

Одновременно проводят воздействия электромагнитными полями с В=0,05 мТл до 1,5 Тл на весь объем смеси с помощью электромагнитных генераторов-излучателей, позволяющих осуществлять повышение активности ферментации на 32%, а брожения на 19-20%, что сокращает общее время процесса до 4-х суток.

Полученный почвовосстановитель обладает исключительно высокой биологической активностью, гумифицированностью, обильной сыпучестью, в 7-10 раз эффективнее навоза КРС, не заражает почву семенами сорных растений и возбудителями болезней, возрождает, обогащает и оживляет плодородие почвы.

Разработанная технология аэробно-, термолазерной и магнитной биологической ферментации базируется в основном на оборудовании, выпускаемом отечественной промышленностью. Применение предлагаемой технологии и ее реализация возможны в различных регионах для восстановления почв широкого диапазона.

Источники информации
1. Малофеев В.И. Органические удобрения. Способы подготовки и внесения, М.: 3нание, 1988 г., стр.47-49.

2. Патент РФ N2051883 с приоритетом от 18.11.93 г., Бюл. N 1 от 10.01.96 г.

3. Методика лазерной биостимуляции растений В.Ф.Василенко ИОФ РАН, 1993 г.

4. Действие электромагнитных полей различных частотных диапазонов на метаболизм и ферментные системы организма, стр. 115- 123. Электромагнитные поля в биосфере М.: Наука, 1984 г.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, преимущественно к технологии промышленной утилизации и переработки отходов птицеводческих фабрик, колхозных и частных ферм, и может быть использовано для получения почвовосстановителя обедненных и зараженных в результате хозяйственной деятельности почв. Способ включает смешивание птичьего помета с органическими наполнителями до получения сыпучей массы и последующее компостирование в ферментере. В процессе компостирования осуществляют принудительную аэрацию продувкой дискретно воздухом с поддержанием температуры в пределах 80-85^oС и влажности 42-45%. Одновременно проводят обработку смеси непрерывным излучением лазера в световом диапазоне длин волн, а также непрерывным и импульсным инфракрасным лазером в области λ= 800-920 нм .Дополнительно смесь в ферментере обрабатывают электромагнитным излучением от 0,05 мТл до 1,5 Тл. Получаемый почвовосстановитель обладает высокой биологической активностью, гумифицированностью, хорошей сыпучестью, не заражает почву семенами сорных растений и возбудителями болезней, обогащает и оживляет почву. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Способ получения почвовосстановителя, включающий смешивание птичьего помета с органическими наполнителями до получения сыпучей массы и последующее компостирование смеси в ферментере при принудительной аэрации путем продувки дискретно воздухом с непрерывным контролем температуры и влажности смеси, отличающийся тем, что принудительную аэрацию осуществляют с поддержанием температуры в пределах 80 - 85^oC и влажности 42 - 45%, при этом одновременно проводят обработку смеси непрерывным излучением лазера в световом диапазоне длин волн, а также непрерывным и импульсным инфракрасным лазером в области λ = 800 - 920 нм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно обрабатывают смесь в ферментере электромагнитным излучением от 0,05 мТл до 1,5 Тл.