СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ ИЗ НАВОЗА Российский патент 2003 года по МПК C05F3/00 

Изобретение относится к энергосберегающим технологиям приготовления органического удобрения из навоза в непосредственной близости к животноводческим фермам, например крупного рогатого скота, и навозохранилищам.

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 фракцией сброженного навоза, тогда как остальную часть жидкой фракции подают в хранилище или на поля; с целью обеспечения порционной загрузки метантенков, навоз предварительно накапливают, а затем смешивают в требуемом соотношении с жидкой фракцией сброженного навоза и подают 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 нагревающую 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 (SU, авторское свидетельство 433114, М. кл. С 05 F 3/00. Способ приготовления органических удобрений / В.П. Лосяков (СССР). - Заявка 35755 / 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 растения с - х растений.

Кроме этих технологий известен способ получения сложносмешанного удобрения, содержащего микроэлементы, путем введения в микроудобрения 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 мк; дисперсный шлак вводят в количестве 0,5-5,0 вес.% (SU, авторское свидетельство 1010047, А, М. кл. ³ С 05 D 9/02. Способ получения сложносмешанного 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 на 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^oС и перед подачей отходов на анаэробное сбраживание их охлаждают до температуры сбраживания (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.

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

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе приготовления органоминерального комплексного удобрения из навоза, включающем складирование навоза в бурты, предварительный нагрев и последующее анаэробное сбраживание, согласно изобретения, после нагрева навоза до температуры +75...+85^oС послойно в бурт вводят рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂•6H₂O с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах +53...+55^oС, рассол подают 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 0,3-0,5 м.

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.

Проведенный заявителем-автором анализ способов приготовления органического удобрения из навоза, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил автору установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел 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 заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по существующему 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 размера местности и глубины залегания грунтовых вод. При закладке хранилища на локальном участке местности выполняют планировочные работы с рельефом участка, которому задают двускатный уклон и углубление для сбора жидкой сброженной фракции навоза. Вокруг навозохранилища выполняют обваловку, исключающего сток воды при выпадении ливневых осадков и интенсивном снеготаянии.

Свежий навоз из коровников и свинарников имеет температуру летом в пределах 12-21^oС, а зимой - не ниже 5-8^oС. Влажность навоза - 75-85%. Свежий навоз складируют в навозохранилище 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, находящимися в жидкой фракции сброженного навоза, проводят введением инъекторов, выполненных в виде труб диаметром 57 мм и длиной 2,75 м. В трубах выполнены отверстия. Жидкую фракцию навоза подают под давлением. Это позволяет значительно активизировать сбраживание свежего навоза, увеличить процент сбраживания беззольного органического вещества за единицу времени и выход горячего метанового газа.

После нагрева метановым газом навоза до температуры 75-85^oС послойно в бурт вводят рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂•6H₂O с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах 53-55^oС. Таким образом, процесс разложения органических включений, помета и выделений крупного рогатого скота с термофильного процесса переводится в мезофильный без добавления воды. Рассол бишофита вводят по слоям под давлением 0,03-0,08 МПа.

Химический состав проб рассолов выщелачивания бишофита, добытого в Наримановском и Городищенском месторождениях Волгоградской области, приведен в таблице 1. Плотность рассолов - 1,2444-1,3051 т/м³. Минерализация рассолов - 281,35-331,95 г/л. Содержание макро- и микроэлементов в paпe 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, имеющий температуру 35^oС 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 инъекторами ярусно по слоям. Слои бишофита размещают горизонтально с взаимным удалением 0,3-0,5 м. Инъекторы в слои вводят 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 Наримановского 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, что повышает их агрохимические свойства. Кроме того, полученные указанным способом удобрения характеризуются повышенной прочностью гранул, устойчивостью к температурным колебаниям и пониженной слеживаемостью.

Применение рассола 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 и 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 указывается приведенными результатами производственной проверки в период с 1999 по 2001 гг. при возделывании масличных культур подсолнечника сорта "Гарант" и сои "Волгоградка" (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 вредоносность приведена в таблице 9.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при реализации существенных отличительных признаков заявленного изобретения следующей совокупностью условий:
- способ приготовления органического удобрения из навоза предназначен для использования в сельском хозяйстве, в частности в энергосберегающих технологиях для выращивания с-х культур;
- для заявленного изобретения, как оно охарактеризовано в нижеизложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеизложенных 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.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к получению комплексных органоминеральных удобрений. Навоз складируют в бурты, предварительно нагревают и в последующем проводят анаэробное сбраживание. После нагрева навоза до температуры 75-85^oС послойно в бурт вводят рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂•6H₂O с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах 53-55^oС. 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 0,3-0,5 м. Изобретение позволяет повысить доступность микроэлементов и улучшить физико-химические характеристики удобрения. 9 табл.

Способ приготовления органоминерального комплексного удобрения из навоза, включающий складирование навоза в бурты, предварительный нагрев и последующее анаэробное сбраживание, отличающийся тем, что после нагрева навоза до температуры 75-85^oС послойно в бурт вводят рассол бишофита сульфатного типа формулы MgCl₂•6H₂O с молекулярной массой 203,303 для охлаждения обработанной массы до температуры брожения в пределах 53-55^oС, 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 0,3-0,5 м.