СПОСОБ СОЗДАНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК C05F7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может способствовать с одной стороны, утилизации осадков бытовых стоков, снижению загрязнения окружающей среды, а с другой, - производство и применение органоминерального компоста из осадков бытовых стоков, древесных опилок и неорганического мелиоранта (дигидратного фосфогипса Белореченского химзавода) будет способствовать обогащению чернозема обыкновенного органическими и минеральными коллоидами.

Известен способ очистки и обеззараживания сточных вод (заявка на изобретение №94025652 А1, дата публикации 27.06.1996) путем двухстадийной электрохимической обработки. Способ осуществляется в поле гальванопары, после чего в обрабатываемый раствор вводят кальцийсодержащее соединение - цемент, являющийся одновременно коагулянтом и флокулянтом.

Данный метод достаточно трудоемкий и энергетически затратный.

Известен способ (заявка на изобретение №2005119689 А, С04В 11/00, дата публикации 10.01.2007) утилизации фосфогипса и осадков сточных вод путем спекания - сплавления сульфатов кальция фосфогипса с осадками сточных вод при температуре 850-1450°С с последующим получением цементного клинкера и сернистого газа - сырья для производства серной кислоты.

Недостатком указанного способа является его сложность, обусловленная применением высоких температур и требующая значительных энергетических затрат.

Известен способ подготовки навоза к использованию в качестве удобрения (заявка на изобретение №98108717, дата публикации 10.02.2000), включающий химическую фиксацию в нем аммиачного азота с помощью фосфогипса, который равномерно рассеивают по разбросанному навозу из расчета 30 кг на 1 т навоза сразу же за навозоразбрасывателем машинами для внесения минеральных удобрений во время проведения полевых работ преимущественно осенью и весной при температуре 10-15°С и ниже.

Недостатком способа являются дополнительные затраты на использование разных машин для внесения органического отхода животноводства и для внесения минеральной добавки (фосфогипса).

Заявленное изобретение направлено на решение задачи по созданию высокоэффективного удобрения быстрого приготовления при снижении трудозатрат и энергоемкости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе создания органоминерального удобрения включающем утилизацию отходов химического производства - дигидратного фосфогипса и осадков бытовых стоков, согласно изобретению в смесь осадков бытовых стоков и дигидратного фосфогипса добавляют отходы деревообрабатывающей промышленности - опилки, в соотношении 55:40:5 соответственно и компостируют в весенне-летне-раннеосенний период в условиях высоких среднесуточных температур в течение 4-5 месяцев, периодически перемешивая.

Внесение в почву органоминерального компоста, из осадков бытовых стоков, дигидратного фосфогипса и опилок, не только увеличивает количество доступных питательных веществ для растений, но и обогащает почву коллоидными ионами с небольшим зарядом, что благоприятно сказывается на ее агрофизике: она меньше заплывает, тонкие фракции не передвигаются по профилю, а вода в такой среде легко инфильтруется по порам.

Новизна заявленного изобретения состоит в том, что компостирование отходов осуществляется в естественных условиях в весенне-летне-раннеосенний период без дополнительных затрат на создание высокотемпературного режима. Заявленный способ позволяет за короткий срок (4-5 месяцев) получить эффективное органоминеральное удобрение, внесение которого в почву будет способствовать улучшению ее физических и химических свойств.

Обоснованным решением утилизации двух отходов и обеззараживания осадков сточных вод является их компостирование с дигидратным фосфогипсом и древесными опилками в соотношении по массе (%) 55:40:5 соответственно, что позволяет получить безопасное органоминеральное удобрение со значительным содержанием органического вещества (до 12%), а также фосфора, серы, кальция, и ряда микроэлементов (марганец, медь, цинк и др.), поступающих с фосфогипсом. Кислая среда фосфогипса способствует гибели гельминтов в осадках бытовых стоков и распаду формальдегида, концентрирующегося в опилках ДСП.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое решение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Пример конкретного осуществления способа создания органоминерального удобрения с использованием осадков бытовых стоков и фосфогипса.

Предлагаемая технология предопределяет обеззараживание осадков бытовых стоков и разрушение формальдегида в опилках за счет их компостирования с неорганическим мелиорантом - дигидратным фосфогипсом Белореченского химзавода. Включение фосфогипса в компост определяет создание его нейтральной среды, обеззараживание осадков бытовых стоков, удаление их неприятного запаха и нейтрализацию формальдегида в опилках.

Для решения поставленных задач были испытаны варианты создания компостов из смеси осадков бытовых стоков, фосфогипса и древесных опилок по массе (%) 65:30:5; 55:40:5; 30:65:5 и контроль (чистый осадок). На 3-й день эксперимента в вариантах с соотношением 65:30:5 и 55:40:5 запах еще присутствовал, а в варианте 30:65:5 - не ощущался; в варианте 55:40:5 неприятный запах пропал на 4-й день, а в первом (65:30:5) - только на 5-й день.

В лаборатории были проведены химические исследования смесей на содержание органического вещества, азота, серы, фосфора, кальция и кремния. Так, в вариантах с соотношением осадка бытовых стоков, фосфогипса и опилок 65:30:5 и 55:40:5 содержание органического вещества колебалось от 20,2 до 21,5%; N 0,25-0,31%; подвижных соединений серы 0,65-0,69%; Si 1,19-1,28 мг/кг; P₂O₅ 1,8-2,0 мг/кг; CaO 1,11-1,48%, а в варианте с соотношением осадка бытовых стоков фосфогипса и опилок 30:65:5 содержание органического вещества составило 12,3%; N 0,18-0,22%; растворимых элементов серы 0,81%; Si 1,25-1,40 мг/кг; P₂O₅ 2,6-2,7 мг/кг; CaO 1,54%. На контроле органического вещества было от 8,0 до 12,4%; N 0,09-0,12%; серы 0,09%; Si 0,06 мг/кг; P₂O₅ 0,08 мг/кг; CaO 0,14%. При внесении фосфогипса содержание органического вещества сохраняется в осадках бытовых стоков и повышается концентрация подвижных форм фосфора и других минеральных веществ. Так как в растворе фосфогипса рН<6, а в осадках сточных вод рН>8, то при их компостировании с опилками показатель рН раствора субстрата становится нейтральным.

Обеззараживание осадков бытовых стоков в компосте осуществляется воздействием серной кислоты фосфогипса на гельминты, которые в кислой среде погибают в связи с мацерацией их оболочки. На период закладки опыта содержание яиц гельминтов по вариантам колебалось в пределах 628,9-609,1 шт./кг. Уже через месяц отмечено заметное снижение яиц всех паразитов, а к третьему месяцу на контрольном варианте число яиц гельминтов составило 3,7, а в опытном 0,06 шт./кг субстрата; через 4 месяца компостирования число яиц гельминтов составило 3,4 и 0 соответственно. Кислая среда фосфогипса способствует распаду формальдегидов в опилках. Если на начало опыта уровень формальдегида в опилках составлял 0,3%, а в компосте 0,01-0,014%, то на третий месяц компостирования в смеси доля формальдегида отмечается на следовом уровне.

Важным обстоятельством является то, что при внесении фосфогипса и опилок, количество влаги в осадках бытовых стоков значительно снижается, что связано с переходом части влаги в сухую массу фосфогипса и опилок: в течение одной - двух недель содержание свободной влаги в субстрате снизилось в 4 раза с 21,8 до 5,2%, а на контроле всего на 19%. Формируемый таким образом компост является безопасным, и он может вноситься осенью в почву под пахоту для весеннего посева сельскохозяйственных культур.

Способ создания органоминерального удобрения включает утилизацию отходов химического производства - дигидратного фосфогипса и осадков бытовых стоков. В смесь осадков бытовых стоков и дигидратного фосфогипса добавляют отходы деревообрабатывающей промышленности - опилки - в соотношении 55:40:5 соответственно и компостируют в весенне-летне-раннеосенний период в условиях высоких среднесуточных температур в течение 4-5 месяцев, периодически перемешивая. Изобретение обеспечивает, с одной стороны, утилизацию отходов, снижение загрязнения окружающей среды, а с другой - производство и применение органоминерального компоста способствует обогащению почвы органическими и минеральными коллоидами.

Способ создания органоминерального удобрения, включающий утилизацию отходов химического производства - дигидратного фосфогипса и осадков бытовых стоков, отличающийся тем, что в смесь осадков бытовых стоков и дигидратного фосфогипса добавляют отходы деревообрабатывающей промышленности - опилки в соотношении 55:40:5 соответственно и компостируют в весенне-летне-раннеосенний период в условиях высоких среднесуточных температур в течение 4-5 месяцев, периодически перемешивая.