СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА Российский патент 2012 года по МПК C10L1/00 C10L3/00 F23G5/27 

Известен способ переработки птичьего помета в гранулы, используемые в качестве органического удобрения, кормовой добавки в птицеводстве и топлива, включающий снижение влажности до 50% и менее, сушку и грануляцию (заявка на патент РФ №2006140153 от 15.11.2006, опубликован 20.05.2006).

Недостатками данного способа переработки птичьего помета в сыпучее гранулированное удобрение являются высокая энергоемкость процесса, связанная с расходом энергии на сушку помета и гранулирование, выделение при сушке помета вредных газовых выбросов, требующих дорогостоящей очистки.

Известен способ переработки органосодержащего сырья, включающий нагрев сырья до температуры деструкции с последующим отводом образующихся твердых компонентов и парогазовой фракции, конденсацию парогазовой фракции с образованием жидкого продукта и несконденсированного горючего газа, сжигание несконденсированного горючего газа и использование образующейся в результате сжигания несконденсированного горючего газа теплоты для обеспечения процесса деструкции и предварительной сушки органического сырья (патент РФ №2352606).

Недостатками данного способа являются низкая энергетическая эффективность процесса и высокое содержание в выбрасываемых в атмосферу отходящих газах вредных веществ. Низкая энергетическая эффективность способа связана с предварительной сушкой исходного органосодержащего сырья (на испарение 1 кг воды согласно тепловому балансу необходимо затратить 2260 кДж тепла при 0°С, а изменить физический закон испарения невозможно). Кроме того, согласно материальному и тепловому балансу энергии образующегося несконденсированного газа недостаточно для нагрева сырья до температуры деструкции и поддержания режима термохимического разложения органосодержащего сырья (пиролиз). Очистка отходящих газов от содержащихся в выбросах в атмосферу веществ требует существенных дополнительных затрат.

Наиболее близким по сути предлагаемого изобретения является способ переработки птичьего помета, включающий стадии сушки, пиролиза с разделением продуктов разложения на твердый остаток и парогазовую фракцию, конденсации полученной парогазовой фракции с образованием жидкой части парогазовой фракции, которая используется как жидкое топливо, и несконденсированной части парогазовой фракции - горючего газа (RU 2349624 от 20.03.2009).

Недостатками данного способа являются его недостаточно высокая эффективность и выделение при сушке дурно пахнущих, вредных и даже ядовитых газов, а также выброс в атмосферу мелкодисперсной пыли помета, являющейся к тому же сильнейшим аллергеном, что в свою очередь ведет к развитию профессиональных заболеваний обслуживающего персонала и высокой техногенной нагрузке на окружающую среду и проживающих в непосредственной близости к промышленной зоне людей.

Задачей предлагаемого изобретения являются снижение затрат на проведение всего технологического процесса утилизации куриного помета, в том числе и энергетических, а также обеспечение комплексного использования производимых в процессе утилизации продуктов в различных отраслях хозяйства.

Для решения поставленных задач в способе переработки птичьего помета, включающем стадии предварительного обезвоживания и сушки помета, стадию нагрева помета до температуры его деструкции с последующим разделением на углистый остаток и парогазовую смесь, стадию конденсации парогазовой смеси с образованием жидкой и несконденсированной части парогазовой смеси, стадию переработки несконденсированной части парогазовой смеси в электроэнергию, согласно изобретению образующаяся жидкая часть парогазовой смеси используется как жидкое топливо и разделяется на две части, тепло, полученное от сжигания первой части жидкого топлива, используется для энергообеспечения процессов нагрева до температуры деструкции и сушки помета, вторая часть жидкого топлива собирается в сборник-аккумулятор, является товарным продуктом или используется по мере необходимости на технологические нужды предприятия, электроэнергия используется для электрообеспечения приводов при реализации способа и питания электропотребителей птицефабрик; нагрев помета до температуры его деструкции производится без доступа кислорода при температурах 450-550°С и скорости нагрева до 1000°С/сек; углистый остаток после охлаждения до температуры не выше 50°С используется в качестве адсорбента для очистки отходящих после сушки помета газов, при этом насыщение углистого остатка продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов производится до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, и углистый остаток, насыщенный до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, используется как удобрение и улучшающая структуру почвы добавка, а после дальнейшего насыщения регулируемым комплексом микроэлементов, азотных, фосфорных, калийных и кальциевых удобрений используется в качестве селективного высокоэффективного удобрения для различных типов почв и видов сельскохозяйственных и декоративных растений. Кроме того, насыщенный продуктами очистки отходящих после сушки помета газов на 8-10% своей поглотительной способности углистый остаток подвергается дальнейшему насыщению в процессе очистки воды, полученной на стадии предварительного обезвоживания помета, до степени насыщения, при которой углистый остаток сохраняет сыпучесть, и используется для внесения в почву как удобрение, а также подвергается обработке гумусообразующими микроорганизмами и затем используется для внесения в почву как удобрение.

Предлагаемый способ переработки птичьего помета основан на технологии быстрого пиролиза. Данная технология заключается в термическом разложении органических веществ без доступа кислорода при относительно невысоких температурах (450-550°С) и высокой скорости нагрева (1000°С/с). Основным продуктом быстрого пиролиза является жидкая часть парогазовой смеси, или жидкое биотопливо. Выход данного продукта составляет 20% от сухой массы исходного помета. Теплота сгорания жидкого биотоплива составляет 28 МДж/кг. Использование жидкого биотоплива для энергообеспечения процессов нагрева до температуры деструкции и сушки помета делает процесс переработки птичьего помета автономным, то есть энергетически независимым от внешних источников энергии и устраняет недостаток большинства известных способов, заключающийся в большом дополнительном количестве энергии, требуемой для удаления влаги из сырья.

В соответствии с тепловым балансом процесса количество тепла, образующееся при энергетическом использовании жидкого биотоплива, превышает количество, необходимое для осуществления процесса пиролиза. Избыток жидкого биотоплива отводится в сборник-аккумулятор и реализуется как товарный продукт или по мере необходимости используется на технологические и бытовые нужды предприятия.

При конденсации парогазовой смеси также образуется несконденсированная часть парогазовой смеси. Этот продукт используется для получения электрической энергии, которая направляется на электрообеспечение приводов при реализации способа и питания электропотребителей птицефабрик.

Характерной чертой птичьего помета является наличие в его составе большого количества дурно пахнущих веществ, веществ белкового происхождения, хлора и других вредных веществ, а также болезнетворных микроорганизмов, что вызывает большие экологические трудности при очистке отходящих после сушки помета газов. В данном способе предлагается использовать углистый остаток после охлаждения до температуры не выше 50°С в качестве адсорбента для очистки этих газов.

Углистый остаток является мелкопористым высокоуглеродистым веществом, имеющим высокую поглотительную и удерживающую способность. При использовании углистого остатка в качестве адсорбента часть поглощенных веществ не удаляется из адсорбента при последующей десорбции. Для образующегося в результате пиролиза птичьего помета углистого остатка удерживающая способность адсорбента превышает 10% от уровня общей поглотительной способности. Поэтому насыщение углистого остатка в процессе очистки отходящих газов до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, позволяет утилизировать адсорбированные вещества без риска их последующего выхода в окружающую среду даже при условиях, близких к условиям десорбции. Такой углистый остаток может использоваться как удобрение, так как в процессе пиролиза в него переходит вся минеральная часть помета, включая калий, кальций, фосфор и микроэлементы, и улучшающая структуру почвы добавка. Использование полученного углистого остатка позволяет улучшить структуру почвы, создавая комфортный воздушно-влажностный режим корневой системы растений, благодаря исключению чрезмерного увлажнения и повышению засухоустойчивости почв в течение всего срока вегетации.

Кроме прямого использования углистого остатка, насыщенного до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, возможна его дальнейшая переработка. Согласно предлагаемому изобретению такой углистый остаток подвергается дальнейшему насыщению регулируемым комплексом микроэлементов, азотных, фосфорных, калийных и кальциевых удобрений и используется в качестве селективного высокоэффективного удобрения для различных типов почв и видов сельскохозяйственных и декоративных растений.

Еще одной стадией дальнейшей переработки углистого остатка, насыщенного до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, является его дальнейшее насыщение в процессе очистки воды, полученной на стадии предварительного обезвоживания помета, до степени насыщения, при которой углистый остаток сохраняет сыпучесть. После этого углистый остаток может использоваться для внесения в почву как удобрение. Для улучшения свойств углистого остатка, насыщенного до степени насыщения, при которой он сохраняет сыпучесть, при использовании в качестве удобрения возможно применение обработки гумусообразующими микроорганизмами.

Такая дополнительная переработка полученного в результате быстрого пиролиза углистого остатка позволяет значительно повысить его эффективность как селективного удобрения и тем самым значительно расширить сферу его применения.

Совокупность перечисленных признаков позволяет снизить затраты на проведение всего технологического процесса утилизации куриного помета, обеспечить высокую энергетическую эффективность и автономность процесса переработки птичьего помета и максимально расширить сферу возможного применения продуктов переработки, а наличие товарных продуктов позволяет не только сделать процесс утилизации помета рентабельным, но и позволяет снизить себестоимость основной продукции птицеводства.

Изобретение относится к области утилизации отходов животноводства, сельского и лесного хозяйств и может быть использовано в энергетике. Птичий помет предварительно обезвоживают и сушат, нагревают до температуры его деструкции без доступа кислорода с последующим разделением на углистый остаток и парогазовую смесь. Парогазовую смесь конденсируют с образованием жидкой и несконденсированной части парогазовой смеси. Несконденсированную часть перерабатывают в электроэнергию, которую используют для электрообеспечения приводов при реализации способа и питания электропотребителей птицефабрик. Жидкую часть используют как жидкое топливо и разделяют на две части. Тепло, полученное от сжигания первой части жидкого топлива, используют для энергообеспечения процессов нагрева до температуры деструкции и сушки помета. Вторую часть жидкого топлива собирают в сборник-аккумулятор, используют как товарный продукт или на технологические и бытовые нужды предприятия. Углистый остаток используют в качестве адсорбента для очистки отходящих после сушки помета газов и в процессе очистки воды, полученной на стадии предварительного обезвоживания помета. После насыщения углистого остатка, его используют как удобрение и улучшающую структуру почвы добавку. Способ позволяет снизить затраты на проведение процесса утилизации птичьего помета, комплексно использовать продукты утилизации и обеспечить экологическую безопасность процесса утилизации. 7 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки птичьего помета, включающий стадии предварительного обезвоживания и сушки помета, стадию нагрева помета до температуры его деструкции с последующим разделением на углистый остаток и парогазовую смесь, стадию конденсации парогазовой смеси с образованием жидкой и несконденсированной части парогазовой смеси, стадию переработки несконденсированной части парогазовой смеси в электроэнергию, отличающийся тем, что образующаяся жидкая часть парогазовой смеси используется как жидкое топливо и разделяется на две части, тепло, полученное от сжигания первой части жидкого топлива, используется для энергообеспечения процессов нагрева до температуры деструкции и сушки помета, вторая часть жидкого топлива собирается в сборник-аккумулятор, является товарным продуктом или используется по мере необходимости на технологические и бытовые нужды предприятия, электроэнергия используется для электрообеспечения приводов при реализации способа и питания электропотребителей птицефабрик.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев помета до температуры его деструкции производится без доступа кислорода при температурах 450-550°С и скорости нагрева 1000°С/с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что углистый остаток после охлаждения до температуры не выше 50°С используется в качестве адсорбента для очистки отходящих после сушки помета газов.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что насыщение углистого остатка продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов производится до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что углистый остаток, насыщенный продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов до степени насыщения, не превышающей 8-10% поглотительной способности, используется как удобрение и улучшающая структуру почвы добавка.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что насыщенный продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов на 8-10% своей поглотительной способности углистый остаток подвергается дальнейшему насыщению регулируемым комплексом микроэлементов, азотных, фосфорных, калийных и кальциевых удобрений и используется в качестве селективного высокоэффективного удобрения для различных типов почв и видов сельскохозяйственных и декоративных растений.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что насыщенный продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов на 8-10% своей поглотительной способности углистый остаток подвергается дальнейшему насыщению в процессе очистки воды, полученной на стадии предварительного обезвоживания помета, до степени насыщения, при которой углистый остаток сохраняет сыпучесть, и используется для внесения в почву как удобрение.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что насыщенный продуктами очистки отходящих в процессе сушки помета газов на 8-10% своей поглотительной способности углистый остаток, насыщенный затем до степени насыщения, при которой углистый остаток сохраняет сыпучесть, продуктами очистки воды, полученной на стадии предварительного обезвоживания, подвергается обработке гумусообразующими микроорганизмами и используется для внесения в почву как удобрение.