СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОГО КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК C05D9/00 C05F3/00 C05F7/00 C05F9/04 

Изобретение относится к производству удобрений и может быть применено для повышения плодородия земель и улучшения структуры почвы.

Известен опыт использования осадка сточных вод в качестве удобрения, в котором содержится не только органическое и минеральное вещества, но и патогенная микрофлора, яйца гельминтов и соли тяжелых металлов; для некоторого снижения негативного действия указанных компонентов осадок смешивают с торфом (см. журнал «Земледелие», 2005, №5, с.14).

Технический недостаток этой смеси: сохранение в ней патогенной микрофлоры и яиц гельминтов, которые будут размножаться после внесения и заражать почву, растения, водные источники, не исключено их негативное влияние на человека.

Известно также минерально-органическое комплексное удобрение, содержащее кварц-глауконитовый песок и источник органического вещества, в качестве которого используют сапропелевую массу и мел (RU 2189959 С2, МПК⁷ C05D 9/02, C05F 7/00, C05G 3/04, 27.09.2002).

Технический недостаток данного удобрения (его можно трактовать как способ): недостаточно эффективная и экологически небезупречная органическая компонента, поскольку сапропелевая масса включает минеральные ингредиенты, балластные вещества и тяжелые металлы; в описании изобретения допущена ошибка - на с.3 указано что кварц-глауконитовый песок содержит до 25% фосфорного удобрения P₂O₅ (в таблице, с.5 названа другая цифра - 7,3%); на самом деле, глауконит - это минерал, который рассматривают как калийсодержащий силикат (содержание окиси калия - до 10%).

Техническая задача: повышение эффективности комплексного удобрения за счет усиления органической, экологически безопасной компоненты.

Технический результат: повышение плодородия и улучшение структуры почвы и экологичности возделывания сельскохозяйственных культур.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе приготовления органо-минерального комплексного удобрения, включающего кварц-глауконитовый песок и источник органического вещества, в качестве органического вещества используют смесь навоза и илового осадка при биологической очистке бытовых сточных вод, причем смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка, после обработки смеси удобрение получают при соотношении компонентов, мас.%:

кварц-глауконитовый песок- 20...25навоз- 10...15иловый осадок- 60...70.

В качестве навоза используют преимущественно куриный помет; завершают приготовление удобрения обеззараживанием, обезвреживанием и сушкой.

Способ приготовления органо-минерального комплексного удобрения реализуют следующим образом.

Первая компонента - кварц-глауконитовый песок (глауконит) - предлагаемого удобрения характеризуется данными (Большая Советская Энциклопедия. Том 6. - 3-е издание. - М.: Советская Энциклопедия, 1971, с.587):

определение - водный алюмосиликат железа, относящийся к группе гидрослюд;

главнейшие составные части:

кремнезем=49...56%закись и окись железа≤21%окись алюминия≤18%окись калия≤10%окись магния≤7%вода≤13%

обладает значительной способностью к поглощению воды и катионному обмену, способен уменьшить жесткость воды;

может применяться в качестве удобрения для почв в связи со значительным содержанием окиси калия.

В материале ООО «Органикс» (г. Саратов) отмечается, что глауконитовый песок является калийсодержащим силикатом, в котором присутствуют многие микроэлементы, обладающие биологической активностью; песок обладает высокой водопоглощающей и катионно-обменной способностью, что делает почву более рыхлой и улучшает ее физико-химические свойства, поглощает вредные соли и неразложившиеся пестициды, обладает длительным действием.

Навоз, преимущественно куриный помет, не нуждается в пояснениях.

Иловой осадок получают при биологической очистке бытовых сточных вод на модернизированном участке обработки илового осадка по новейшей технологии. Смесь навоза и илового осадка также получают при обработке осадка на том же оборудовании. Технология обработки илового осадка предусматривает наличие смеси сырого осадка и избыточно-активного ила в соотношении 1:3. В нашем случае в состав сырой смеси включают навоз, т.е. смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка. Навоз включают из расчета, чтобы после завершения процесса обработки соотношение навоза и илового осадка составляло (10...15):(60...70). Указанная, теперь уже комплексная, органическая смесь проходит, в частности, через турбулизатор, генерирующий кавитационное поле низкой частоты. В результате этого происходит уничтожение болезнетворных микроорганизмов, яиц и личинок гельминтов (в навозе и иловом осадке), возбудителей сальманеллы (в курином помете); создаются условия для ускоренного окисления загрязнителей, включая тяжелые металлы.

При сушке осадка с навозом (с отводом дренажных вод) влажность смеси доводят до 40-50%, при этом прекращаются выделения газов с резким запахом. Показатели смеси, включая отсутствие патогенной микрофлоры, постоянно контролируются. В окончательном виде смесь навоза и илового осадка - это твердая, без посторонних запахов, сыпучая масса, с преобладанием частиц 1-3 мм. По содержанию питательных веществ смесь является органическим удобрением (иловый осадок отдельно - это органо-минеральное удобрение).

По данным сертификата соответствия, выданным соответствующим Федеральным государственным учреждением, иловый осадок сточных вод (его твердая фаза) характеризуется показателями:

рН солевой- 6,7 единицвлага- 35,0%органическое вещество- 15,0%азот общий- 2,54%фосфор общий- 4,20%калий общий- 1,25%сера подвижная- 1950 мг/кгмедь подвижная- 8,2 мг/кгцинк подвижный- 35,0 мг/кгкобальт подвижный- 0,18 мг/кгмарганец подвижный- 56,6 мг/кг.

Иловой осадок содержит незначительное количество тяжелых металлов, в том числе наиболее вредоносных: свинец - 68,0 мг/кг (норма до 1000); ртуть - 0,1 мг/кг (норма до 15); мышьяк - 2,3 мг/кг (норма до 20). Отмечено также: патогенная флора не обнаружена; яиц, личинок гельминтов не обнаружено. В смеси навоза (куриного помета) и илового осадка, при указанном соотношении компонентов и после соответствующей обработки, содержание органического вещества повышается до 23...28% (для удовлетворения критерию «органическое удобрение» в нем должно быть не менее 20% органического вещества). Остальные ингредиенты смеси изменяются несущественно по сравнению с представленными данными отдельно илового осадка. В прошедшей обработку смеси навоза и осадка патогенная флора, яйца и личинки гельминтов, а также носители сальманеллы гарантированно отсутствуют. При совместной обработке навоза и илового осадка устраняется комковатость каждой компоненты, происходит их интенсивное перемешивание. После сушки - это однородная сыпучая масса и, что весьма важно, этот источник органического вещества в процессе обработки подвергается предварительной переработке и разложению до состояния более приемлемого для корневой системы растений. При сушке смесь долго удерживает влагу; по нормативам, как показано выше, - 35%. Эти показатели приняты за основу и для смеси навоза и осадка. После внесения в почву смесь активно впитывает влагу и относительно длительное время ее удерживает в теплое время года.

Компоненты органо-минерального комплексного удобрения - кварц-глауконитовый песок (минерал) и подготовленная органическая смесь перемешиваются в соотношении (20...25):[(10...15):(60...70)] по массе. Такое соотношение, сохраняя отличные показатели глауконита, наполняет удобрение предварительно переработанной органикой и представленными выше ценными элементами и микроэлементами. По сравнению с удобрением - прототипом в предлагаемом удобрении снижается содержание тяжелых и токсичных металлов. Рациональное время внесения полученного комплексного удобрения - одновременно с основной обработкой - осенней зяблевой вспашкой почвы с помощью специального чизельного глубокорыхлителя, снабженного отвалами. Последние обеспечивают оборот верхнего взрыхленного слоя почвы на глубину 15...20 см. Вместе с предлагаемым удобрением в почву на указанную глубину заделывают корневые и растительные остатки культуры-предшественницы, сорняков, поверхностного мульчирующего слоя и другую органику. В слое 15-20 см, как известно, наиболее активно действует полезная почвенная микрофлора, разлагающая органику, превращая ее в легкодоступные корням растений элементы питания и формируя гумусообразующие ингредиенты. В этом процессе задействовано и предварительно обработанное органическое вещество смеси навоза и илового осадка.

После внесения и перемешивания с почвой в указанном верхнем слое (15-20 см) компоненты удобрения способствуют улучшению структуры почвы. Это положительно сказывается на водно-воздушном режиме верхнего наиболее плодородного горизонта и корневой системы растений. При этом сохраняется катионно-обменная способность кварц-глауконитового песка и его свойство некоторого поглощения вредных солей и неразложившихся пестицидов. После внесения компоненты удобрения сохраняют водопоглощающую способность и относительно продолжительное удержание почвенной влаги в теплое время года, что весьма важно для засушливых почвенно-климатических условий. Эти факторы вносят свой вклад в разложение и переработку органики и, как следствие, пополнение почвы питательными веществами и гумусоооразование. Названные процессы являются экологически безопасными, что соответствующим образом сказывается на растениях и на среде обитания человека. Следует особо подчеркнуть, что использование в качестве компоненты удобрение илового осадка, полученного по усовершенствованной технологии, - это, кроме всего прочего, утилизация отходов производства, в данном случае ранее считавшимися экологически вредными отходами иловых осадков. Предлагаемая новейшая технология получения экологической смеси навоза и илового осадка - это не дополнительные затраты, а теперь уже штатная безотходная технология в системе биологической очистки бытовых сточных вод.

В конечном итоге достигается повышение плодородия и улучшение структуры почвы и экологичности возделывания сельскохозяйственных культур.

Примеры осуществления предлагаемого способа.

Пример 1. Состав илового осадка при биологической очистке бытовых сточных вод (без добавления в него кварц-глауконитового песка и навоза) практически не регулируется, поскольку зависит от исходного «сырья». Но в полученном осадке недостаточно органического вещества (≈15%), что не соответствует критерию «органическое удобрение». Для достижения поставленной технической задачи в осадок (до его обработки) добавляли 10% куриного помета (по массе). В результате этого содержание органического вещества в смеси после ее обеззараживания, обезвреживания и сушки повысилось в среднем до 23%.

Пример 2. При тех же исходных условиях добавляли 13% куриного помета (по массе). Это усилило органическую составляющую получаемого удобрения - содержание органического вещества возросло в среднем до 26%. Повышение содержания куриного помета до 15% (по массе) гарантированно обеспечивало наличие органического вещества в смеси 28%, что не только с запасом удовлетворяет критерию «органическое удобрение», но и способствует повышению плодородия почвы, в частности увеличению в ней гумуса.

Пример 3. Опытно-промышленную апробацию полученного удобрения проводили в засушливых условиях на бедных гумусом светло-каштановых почвах. Известно, что подобные (глинистые) почвы пересыхают и самоуплотняются, что негативно сказывается на урожайности пропашных культур. В полученную смесь - совместно обработанные иловый осадок и куриный помет - добавляли кварц-глауконитовый калийсодержащий песок: 20,0; 22,5; 25,0% по массе. Органо-минеральное комплексное удобрение - с содержанием органического вещества до 28% и калия ≈4% (при 25% кварц-глауконитового песка и с учетом калия в иловом осадке) - обеспечивает не только дальнейшее повышение плодородия почвы, но и улучшает ее структуру и водно-воздушный баланс, насыщает почву микроэлементами и продолжительное время удерживает почвенную влагу, что крайне важно для засушливых условий.

Изобретение относится к производству удобрений. Органо-минеральное комплексное удобрение включает кварц-глауконитовый песок и источник органического вещества. В качестве органического вещества используют смесь навоза и илового осадка, полученного при биологической очистке бытовых сточных вод. Смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка обеззараживанием, обезвреживанием и сушкой. После обработки осадка и смешивания с кварц-глауконитовым песком получают удобрение при соотношении компонентов, мас.%: кварц-глауконитовый песок - 20...25; навоз - 10...15; иловый осадок - 60...70. В качестве источника навоза используют преимущественно куриный помет. Удобрение, полученное по заявленному способу, обеспечивает повышение плодородия, улучшение структуры почвы и экологичности возделывания сельхозкультур. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ приготовления органо-минерального комплексного удобрения, включающий смешивание кварц-глауконитового песка и источника органического вещества, отличающийся тем, что в качестве органического вещества используют смесь навоза и илового осадка - сырого осадка и избыточного активного ила, полученных при биологической очистке бытовых сточных вод, причем смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка обеззараживанием, обезвреживанием и сушкой, после обработки и смешивания с кварц-глауконитовым песком получают удобрение при соотношении компонентов, мас.%:

кварц-глауконитовый песок20-25навоз10-15иловый осадок60-70