СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИЛОДРОБИННОГО КОМПОСТА Российский патент 2009 года по МПК C05F7/00 

Изобретение относится к коммунальному хозяйству и экологической биотехнологии и может быть использовано для биоконверсии осадка сточных вод с низким содержанием тяжелых металлов в сочетании с отходами пивоваренного производства - пивной дробиной и кизельгуром - в качественный компост с невысокой себестоимостью.

Известен способ приготовления компоста с использованием пивной дробины, включающий перемешивание послойно уложенных измельченных органических отходов (навоз - 35%, птичий помет - 15%) и торфа с пивной дробиной, взятых в соотношении 1:1, и компостирование с периодическим вентилированием смеси в течение 7 сут по 20 с каждые 10 мин (патент RU №2249581 МПК 7 C05F 3/00, 15/00).

Недостатком известного способа является достаточно высокая себестоимость готового компоста за счет утилизации 50% довольно дорогостоящих в некоторых регионах страны отходов животноводства и птицеводства.

Известен способ приготовления биокомпоста путем перемешивания птичьего помета с добавлением торфа, опилок, лигнина, навоза КРС и биоактиватора в виде штамма микроорганизмов и аэробное компостирование полученной смеси (патент RU №2057103 МПК 6 C05F 3/00, 11/08).

Недостатком известного способа является невысокое качество получаемого компоста, требующего повышенных норм его внесения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ приготовления органического удобрения из осадка сточных вод, включающий смешивание свежего обезвоженного осадка сточных вод сроком хранения менее трех лет с пивной дробиной опилками или торфом и компостирование полученной смеси с внесением биоактиватора в виде консорциума микроорганизмов с обязательным проведением механического аэрирования путем ворошения и естественного подсушивания компоста по окончании компостирования (патент RU №2299872 МПК 7 C05F 7/00, C07F 11/08).

Недостатками известного способа являются несколько повышенная себестоимость производимого удобрения за счет привлечения тяжелой техники для ворошения и продолжительности процесса приготовления вследствие необходимости естественного подсушивания, а также недостаточно высокое качество получаемого компоста за счет несколько сниженных мелиоративных свойств получаемого продукта.

Техническим результатом заявляемого технического решения является ускорение созревания компоста за счет повышения темпов биотермической санации и ферментации отходов, проводимых одновременно с подсушиванием смеси, повышение качества компоста за счет улучшения санитарно-бактериологических показателей и мелиоративных свойств компоста при снижении себестоимости готового продукта.

Технический результат достигается тем, что способ приготовления илодробинного компоста включает смешивание свежего обезвоженного осадка сточных вод и осадка с площадок складирования со сроком хранения менее трех лет с органическим компонентом в виде пивной дробины с целлюлозосодержащим компонентом в виде опилок и/или торфа при объемных соотношениях соответственно 0,5-0,6:0,3-0,4:0,1-0,2, внесение биоактиватора в количестве не менее 15% от объема компостируемой смеси и аэробное компостирование, при этом аэробное компостирование проводят с одновременным подсушиванием смеси посредством напорной аэрации с объемом подаваемого воздуха 0,7-0,8 м³/м³ смеси в час в течение 15-20 сут в режимах: 30-35 мин продувка, 30-25 мин пауза или 15-17 мин продувка, 15-13 мин пауза дважды в час при последующем дозревании компоста за 2-2,5 месяца с подачей воздуха 0,1-0,3 м³/м³ смеси в час в указанных режимах в течение первых 20-25 сут. Кроме того, технический результат достигается за счет дополнительного введения минерального компонента в виде отработанного кизельгура в количестве не менее 2% от массы смеси.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является использование напорной аэрации - экспериментально установленного оптимального для данного вида компоста объема подаваемого воздуха и режима его подачи, необходимого для ферментации указанных компонентов, а именно осадка сточных вод, пивной дробины, являющейся полноценным источником питания для роста и размножения многих органотрофных микроорганизмов и источником агрохимически полезных веществ, целлюлозосодержащего компонента в виде опилок и/или торфа, оптимизирующего химический состав смеси, в заявленном количественном соотношении, что ведет к интенсификации экзотермической реакции и в результате к быстрой санации осадка, ускоряющих процесс компостирования.

Напорная аэрация в оптимальном объеме и режиме путем подачи воздуха снизу вверх через перфорированные трубы, уложенные в основании бурта, приводит к повышению содержания кислорода в газовой смеси внутри бурта, что способствует ускоренному развитию аэробных микроорганизмов закваски и, как следствие, резкому поднятию температуры компостируемой смеси до 60-65°С в ходе экзотермической реакции разложения легкодоступных углеводов а в итоге к сокращению времени на полную санацию осадка. Кроме того, в ходе аэрации одновременно осуществляется и подсушивание компонентов смеси, приводящее к их оптимальной влажности и, что особенно важно, к снижению содержания БГКП в осадке до нормативного уровня, не превышающего 10² клеток/г, повышая качество компоста до I группы по ГОСТ Р 17.4.3.07-2001.

Кроме того, отличительной особенностью заявленного способа является дополнительное введение отработанного кизельгура в количестве не менее 2% от массы смеси как мелиоранта и для улучшения агрегатного состояния компоста. Кизельгур представляет собой микроскопические панцири ископаемых инфузорий диатомит, состоящих из диоксида кремния SiO₂. Благодаря высокой пористости они используются в виде порошка для фильтрации готового пива. Отработанный кизельгур с содержащимися в нем быстро автолизирующимися дрожжами представляет собой богатый азотом природный силикатный структурообразующий материал. Как хороший накопитель влаги он улучшает структуру почв и является подкормкой для растений, повышая качество компоста.

Способ приготовления илодробинного компоста осуществляется следующим образом.

Смешивают свежий обезвоженный осадок сточных вод (ОСВ) и осадок с площадок складирования сроком хранения менее трех лет (с флокулянтом или без него, содержание органики ≥15-30%), с пивной дробиной, с добавлением целлюлозосодержащего компонента в виде опилок и/или торфа при объемных соотношениях соответственно 0,5-0,6:0,3-0,4:0,1-0,2, вносят биоактиватор в виде закваски из консорциума микроорганизмов, полученной по п.2213080, в количестве не менее 15% от объема смеси. Кроме того, может быть дополнительно введен минеральный компонент в виде отработанного кизельгура в количестве не менее 2% от массы смеси. Затем проводят аэробное компостирование, осуществляя напорную (принудительную) периодическую аэрацию бурта из расчета на 1 м³ смеси 0,7-0,8 м³/ч воздуха, подаваемого, например, штатной воздуходувкой очистных сооружений канализации (ОСК), в течение 15-20 сут в режиме: 33 мин продувка +27 мин пауза или 16 мин продувка +14 мин пауза дважды за час, вызывающую быстрое повышение температуры компостируемой смеси до 60-65°С и одновременное ее подсушивание. После прохождения санации смеси возможны два варианта дозревания компоста во второй фазе в течение 20-25 сут: или оставляют неподвижную аэрируемую кучу с минимальной подачей воздуха из расчета 0,1-0,3 м³/м³ смеси в час в любом доступном режиме или смесь переносят на площадку, где расстилают слоем около 1 м. При переходе к третьей низкотемпературной фазе процесса компостирования смесь, при необходимости, подвергают первичному просеиванию, далее складируют для стабилизации в течение 40-50 сут.

Способ приготовления илодробинного компоста из указанных компонентов показан на примерах.

Пример 1

ОСВ с площадок складирования сроком хранения менее трех лет и обезвоженный осадок непосредственно с иловых карт (с флокулянтом или без него, содержание органики ≥15-30%) послойно смешивают с пивной дробиной и опилками или торфом в объемном соотношении соответственно 0,5-0,6:0,3-0,4:0,1-0,2. К смеси добавляют биоактиватор в виде микробной закваски, например, полученной по патенту 2213080,в количестве не менее 15% от объема. Осуществляя перемещение с одновременным перемешиванием, смесь, отвечающую всем агрохимическим требованиям по ГОСТ Р 17.4.3.07-2001, закладывают в бурты по 45 м³ (2×15×2 м) на бетонированной площадке и накрывают полипропиленовой тканью. Через 5 сут начинается повышение температуры смеси до 40-42°С. Через 10 сут проводят механическую аэрацию (ворошение) бурта. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов показывают их несоответствие норме ГОСТ. Этот бурт является контрольным (см. табл.1).

Таблица 1. Санитарно-паразитологические и санитарно-бактериологическим показатели смеси ОСВ и дробины. № проб и глубина отбора Яйца геогельминтов, экз./кг Цисты патогенных простейших, экз./кг Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, клеток/г БГКП, клеток/г 1 (0-20 см) наличие 0 0 >10³ 2 (20-50 см) наличие 0 0 >10³

Пример 2

ОСВ с площадок складирования сроком хранения менее трех лет и обезвоженный осадок непосредственно с иловых карт (с флокулянтом или без него, содержание органики ≥15-30%) послойно смешивают с пивной дробиной и опилками или торфом в объемном соотношении соответственно 0,5-0,6:0,3-0,4:0,1-0,2. К смеси добавляют микробную закваску в количестве не менее 15% от объема. Осуществляя перемещение с одновременным перемешиванием, смесь, отвечающую всем агрохимическим требованиям ГОСТ, закладывают в бурты по 45 м³ на бетонированной площадке и накрывают полипропиленовой тканью. В основание бурта уложены перфорированные трубы для подачи воздуха, например, от штатной воздуходувки ОСК, непосредственно в компостируемую смесь при скорости подачи 60-70 м³/ч, фиксируемой расходомером. Таймером обеспечивается режим периодической подачи воздуха: 5 мин продувка +55 мин пауза. Объем подаваемого воздуха составляет 0,1-0,12 м³/м³ смеси в час. Однако в связи с недостаточностью кислорода внутри этого бурта температура в нем не превысила значения в контроле. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их несоответствие норме (табл.1).

Пример 3

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Режим подачи воздуха: 22 мин продувка +38 мин пауза. Тогда при прочих равных условиях объем подаваемого воздуха составляет 0,5-0,6 м³/м³ смеси в час. Однако в связи с недостаточностью кислорода внутри этого бурта температура в нем не превысила значения в контроле. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их несоответствие норме (табл.1).

Пример 4 - Оптимальный вариант

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Объем подаваемого воздуха составляет 0,7-0,8 м³/м³ смеси в час. Режим подачи воздуха: 33 мин продувка +27 мин пауза. Температура поднялась через 1 сут до 55-60°С и держалась 20 сут, доходя до 63°С, санируя и одновременно подсушивая осадок. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их соответствие норме (по БГКП - I группа качества) (табл.2). Достигается технический результат.

Пример 5

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Объем подаваемого воздуха составляет 0,7-0,8 м³/м³ смеси в час. Режим подачи воздуха: 35 мин продувка +25 мин пауза или 30 мин продувка +30 мин пауза. Температура поднялась через 1 сут до 55-60°С и держалась 20 сут, доходя до 63°С, санируя и одновременно подсушивая осадок. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их соответствие норме (по БГКП - I группа качества) (табл.2). Достигается технический результат.

Таблица 2. Санитарно-паразитологические и санитарно-бактериологическим показатели смеси ОСВ и дробины. № проб и глубина отбора Яйца геогельминтов, экз./кг Цисты патогенных простейших, экз./кг Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, клеток/г БГКП, клеток/г 1 (0-10 см) 0 0 0 <10² 2 (20-50 см) 0 0 0 <10²

После прохождения высокотемпературной фазы компостирования возможны два варианта дозревания в ходе II среднетемпературной фазы (20-25 сут): либо оставляют неподвижную аэрируемую кучу с минимальной подачей воздуха из расчета 0,1-0,3 м³/м³ смеси в час в любом режиме либо смесь переносят на площадку, где расстилают слоем около 1 м. При переходе к III низкотемпературной фазе процесса компостирования смесь, при необходимости, подвергают первичному просеиванию, после чего складируют для стабилизации в течение 40-50 сут.

Пример 6. Оптимальный вариант

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Объем подаваемого воздуха составляет 0,7-0,8 м³/м³ смеси в час. Режим подачи воздуха: 16 мин продувка +14 мин пауза дважды в час. Температура поднялась через 1 сут до 56-60°С и держалась 20 сут, доходя до 65°С, санируя и одновременно подсушивая осадок. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их соответствие норме (по БГКП - I группа качества) (табл.2). Достигается технический результат. Далее аналогично примеру 5.

Пример 7

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Объем подаваемого воздух составляет 0,7-0,8 м³/м³ смеси в час. Режим подачи воздуха: 15 мин продувка +15 мин пауза дважды в час или 17 мин продувка +13 мин. пауза дважды в час. Температура поднялась через 1 сут до 56-60°С и держалась 20 сут, доходя до 65°С, санируя и одновременно подсушивая осадок. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их соответствие норме (по БГКП - I группа качества) (табл.2). Достигается технический результат. Далее аналогично примеру 5.

Пример 8

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Режим подачи воздуха: 50 мин продувка +10 мин пауза. Тогда объем подаваемого воздуха составляет 1,1-1,3 м³/м³ смеси в час. Однако температура в бурте не поднялась, а даже снизилась в сравнении с контролем в связи с тем, что тепло экзотермической реакции внутри бурта при таком напоре воздуха выдувалось и влажность компостируемой смеси быстро становилась ниже приемлемой для процесса ферментации компонентов. Через 15 сут компостирования результаты санитарно-бактериологических анализов в норме (по БГКП - II группа качества), а паразитологических во всех пробах показывают их несоответствие ГОСТ (табл.3).

Таблица 3. Санитарно-паразитологические и санитарно-бактериологическим показатели смеси ОСВ и дробины. № проб и глубина отбора Яйца геогельминтов, экз./кг Цисты патогенных простейших, экз./кг Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, клеток/г БГКП, клеток/г 1 (0-10 см) наличие 0 0 10³ 2 (20-50 см) наличие 0 0 10³

Пример 9

Способ подготовки компостируемой смеси по примеру 2. Объем подаваемого воздуха составляет 1,1-1,3 м³/м³ смеси в час. Режим подачи воздуха: 25 мин продувка +5 мин пауза дважды за час. Однако температура в бурте не поднялась, а даже снизилась в сравнении с контролем в связи с тем, что тепло экзотермической реакции внутри бурта при таком напоре воздуха выдувалось и влажность компостируемой смеси быстро становилась ниже приемлемой для процесса ферментации компонентов. Через 15 сут компостирования результаты санитарно-бактериологических анализов в норме (по БГКП - II группа качества), а паразитологических во всех пробах показывают их несоответствие ГОСТ (табл.3).

Пример 10

Способ приготовления компоста по примеру 4 и 6. Перед перемещением к смеси добавляют не менее 2% от массы смеси отработанного пастообразного кизельгура. Температура поднялась через 1 сут до 55-60°С и держалась 20 сут. Через 15 сут компостирования результаты паразитологических и санитарно-бактериологических анализов во всех пробах показывают их соответствие норме (табл.2).

Заявленное техническое решение позволяет получить качественный с пониженной себестоимостью илодробинный компост из свежего осадка сточных вод, пивной дробины и кизельгура. Изложенный в ТУ 0135-002-73667516-2006 технологический регламент приготовления данного компоста находит свое применение в городском ландшафтном дизайне, зеленом строительстве, цветоводстве и лесовосстановлении.

Изобретение относится к коммунальному хозяйству и экологической биотехнологии и может быть использовано для биоконверсии осадка сточных вод с низким содержанием тяжелых металлов в сочетании с отходами пивоваренного производства - пивной дробиной и кизельгуром - в качественный компост с невысокой себестоимостью. Способ включает смешивание свежего обезвоженного осадка сточных вод и осадка с площадок складирования со сроком хранения менее трех лет с органическим компонентом в виде пивной дробины, с целлюлозосодержащим компонентом в виде опилок и/или торфа при объемных соотношениях соответственно 0,5-0,6:0,3-0,4:0,1-0,2, внесение биоактиватора в количестве не менее 15% от объема компостируемой смеси и аэробное компостирование, при этом аэробное компостирование проводят с одновременным подсушиванием смеси посредством напорной аэрации с подачей на 1 м³ смеси 0,7-0,8 м³/ч воздуха в течение 15-20 сут в режимах: 30-35 мин продувка, 30-25 мин пауза или 15-17 мин продувка, 15-13 мин пауза дважды в час при последующем дозревании компоста за 2-2,5 месяца с подачей на 1 м³ смеси 0,1-0,3 м³/ч воздуха в указанных режимах в течение первых 20-25 сут. Кроме того, дополнительно вводят минеральный компонент в виде отработанного кизельгура в количестве не менее 2% от массы смеси. Техническим результатом изобретения является ускорение созревания компоста за счет повышения темпов биотермической санации и ферментации отходов, проводимых одновременно с подсушиванием смеси, повышение качества компоста за счет улучшения санитарно-бактериологических показателей и мелиоративных свойств компоста при снижении себестоимости готового продукта. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ приготовления илодробинного компоста, включающий смешивание свежего обезвоженного осадка сточных вод и осадка сточных вод с площадок складирования со сроком хранения менее трех лет с органическим компонентом в виде пивной дробины, с целлюлозосодержащим компонентом в виде опилок и/или торфа, аэробное компостирование с внесением биоактиватора в количестве не менее 15% от объема компостируемой смеси, подсушивание компоста, отличающийся тем, что осадок сточных вод, пивную дробину, опилки или торф используют при объемном соотношении соответственно 0,5-0,6:0,3-0,4:0,1-0,2, а аэробное компостирование проводят посредством напорной аэрации с подачей на 1 м³ смеси 0,7-0,8 м³/ч воздуха в течение 15-20 сут в режиме 30-35 мин продувка, 30-25 мин пауза или 15-17 мин продувка, 15-13 мин пауза дважды в час, совмещая компостирование с одновременным подсушиванием, при последующем дозревании компоста за 2-2,5 месяца с подачей на 1 м³ смеси 0,1-0,3 м³/ч воздуха в указанных режимах в течение первых 20-25 сут.

2. Способ приготовления илодробинного компоста по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вводят минеральный компонент в виде отхода пивоварения - отработанного кизельгура в количестве не менее 2% от массы смеси.