СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА Российский патент 2014 года по МПК C05F3/00 C05F11/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству для переработки отходов животноводства, птицеводства и других пастообразных материалов.

В настоящее время, при аэробной ферментации для приготовления аэробной смеси перед укладкой ее в ферментер добавляют в навоз (помет) влагопоглощающий органический компонент. Этот компонент выполняет двоякую роль: во-первых, снижает избыточную влажность, для придания смеси свойств пористости; во-вторых, сбалансирует соотношение в смеси углерода и азота (C:N). Естественная влажность навоза (помета) 76-78%, а пастообразующая консистенция не содержит пор для ведения аэробного процесса. При снижении влажности до 65% за счет добавления, например, опилок, соломы и др. в смеси образуются воздушные поры, необходимые для аэробной ферментации. При повышении влажности навоза (помета), количество органического компонента доходит до экономически невыгодных размеров (до 1 т торфа (соломы, опилок) на 1 т навоза (помета). При этом совершенно игнорируется требуемое соотношении C:N для корректного аэробного процесса.

Произведем расчет.

В настоящее время из-за повышенной влажности навоза и помета по причине добавления в них технической воды расчет смеси навоза (помета) и влагопоглощающих углеродосодержащих компонентов проводится по одному параметру - влажности. При этом второй компонент добавляется в избытке и необходимость уточнения соотношения С:N отпадает.

Формула для расчета состава смеси приведена в рекомендациях (1)

где:

Wт, Wн, Wсм - соответственно влажности опилок навоза и смеси;

Ст - масса влагопоглощающего компонента; (опилок);

Сн - масса навоза (помета).

Состав смеси будем вычислять по формуле 1:

На 1 т навоза влажностью 76% требуется добавить 0,2 т. опилок с влажностью 10%, чтобы получить смесь влажностью 65%. При исходной влажности навоза 78% потребуется добавить 0,232 т опилок.

Решим задачу другим путем.

Дано: навоз с влажностью Wн=76…78% и соотношение С:N=16…18; углеродосодержащий компонент опилки Wo=10% и соотношение С:N=100:1. Смесь навоза с опилками соотношение С:N=25:1.

Требуется: определить массу опилок в смеси.

Решение.

Для упрощения расчетов массу навоза (помета) принимаем за 1, а массу опилок и смеси в долях от 1.

В общем виде решение задачи определяется по формуле:

(Примечание. Показатели в долях сухого вещества.)

где x - доля добавленного углерода в опилках;

- доля добавленного азота;

Где (1-3) доля органического вещества в навозе;

З - зольность навоза =0,24 (справочные данные);

0,5 - доля углерода в органическом веществе навоза (средне-справочные данные).

Предварительно решим задачу практического содержания углерода в навозе с влажностью Wн=76% и зольностью 24% от сухого вещества.

- Сухое вещество навоза = 1-0,76=0,24;

- Зола от сухого вещества = 0,24·0,24=0,0576;

- Органическое вещество = сух. вещ-во - зола = 0,24-0,0576=0,182;

- Сн = орг. в-во · 0,5 = 0,182·0,5=0,091.

Подставляем найденное значение Сн в формулу 2.

0,091+х=0,142+0,25х;

0,75x=0,142-0,091=0,051;

х=0,068.

Таким образом:

Сн=0,84·0,6=0,504

Предварительно решим задачу практического содержания углерода в навозе с влажностью Wн=76% и зольностью 24% от сухого вещества.

- Сухое вещество навоза = 1-0,76=0,24;

- Зола от сухого вещества = 0,24·0,24=0,0576;

- Органическое вещество = сухое вещество - зола = 0,24-0,0576=0,182;

- Сн = органическое вещество · 0,5=0,182·0,5=0,091.

Представляем найденное значение Сн в формулу 2:

x=-0,068 - количество углерода добавленного к навозу.

Проведем расчет по формуле 2 для навоза 78% влажности.

Wн=78%

- Сух. в-во = 0,22;

- Зола 0,24·0,22=0,053;

- Орг. в-во 0,22-0,053=0,167

- Углерод - 0,167·0,5=0,083.

После подстановки значений в формулу получим х=0,0613.

Для перехода от долей углерода к массовой доли опилок в смеси, предварительно определяем долю углерода (Со) в 1 т опилок

Со=(1·0,9-0,16·0,9)·0,5=0,378; где 0,16 - зольность опилок.

Если в 1 т опилок содержится 0,378 т углерода, то m_O=0,179 т. (W=76%).

То же для смеси с навозом 78% влажности m_O=0,162.

Наименование показателей Формула 1 Формула 2 Влажность навоза 76% 78% 76% 78% Доля углерода, добавленного к навозу - - 0,068 0,0613 Доля опилок, добавленных к навозу 0,2 0,232 m_O 0,179 m_O 0,162 Экономия     0,021 0,07

В качестве прототипа выбран способ приготовления компоста по патенту РФ №2264368.

Этот способ обладает недостатком, который заключается в том, что для нормального ведения аэробного процесса требуется большое кол-во органического влагопоглощающего компонента.

Целью изобретения является снижение расхода влагопоглощающих органических компонентов в процессе аэробной ферментации и повышении экономичности процесса.

Цель достигается тем, что на дно ферментера помещается слой органического компонента в количестве, обеспечивающим минимальное его кол-во C:N=25:1, затем на него накладывается навоз (помет) по расчету азотно-углеродного соотношения. Аэробный процесс осуществляется в ферментере (фиг.1) произвольной формы в плане с термоизолированными стенками 1, и дном 2, с уложенным на него коллектором перфорированных труб 3 и крышкой 4. Коллектор труб соединен с компрессором 5, включение и выключение которого осуществляется реле времени 6, регулировка которого осуществляется в зависимости от производительности компрессора и объема ферментера и корректируется в процессе эксплуатации. Пространство в верхней части ферментера соединено с всасывающей частью компрессора, с влагоотделителем 7, с забором свежего воздуха 8. Интегрирующим показателем для этих регулировок является время от начала работы компрессора до появления первых воздушных пузырьков на поверхности пастообразной массы. Технологический процесс описанной установки осуществляется следующим образом. В начале процесса на дно ферментера помещают органический влагопоглощающий материал 9 (солома, торф, опилки, измельченные растительные остатки и др.), но в кол-ве, обеспечивающим оптимальную аэробную ферментацию на минимальном уровне содержания C:N=25:1. В тех случаях, когда в навозе (помете) содержание углерода соответствует выше указанному, дополнительная укладка на дно органического материала не требуется. После заполнения ферментера навозом (пометом) 10 включается компрессор 5 и замеряется время от начала включения до появления первых пузырьков на поверхности пастообразующей массы - Т. Это время указывает на то, что пастообразующая масса насыщена воздухом, а вместе с ним и кислородом, необходимым для аэробного процесса. В соответствии с алгоритмом жизнедеятельности аэробных микроорганизмов для потребления кислорода, подаваемого за время - t, требуется время - 5t - для его потребления. Время 5t равно паузе в работе компрессора. Возможен вариант подачи воздуха путем подачи его сверху и сбоку с помощью гребенки с инъекционными иглами.

Литература

1. Рекомендации по использованию органических удобрений в условиях Московской области (“Агропром. М.О.” М. 1990).

Изобретение относится к сельскому хозяйству для переработки отходов животноводства, птицеводства и других пастообразных материалов. Способ приготовления компоста включает укладку навоза, помета в ферментер с последующей подачей кислорода воздуха внутрь ее. Исходная масса с нативной влажностью 76-78% укладывается в ферментер без предварительной подготовки и смешивания на слой органического углеродосодержащего компонента ферментации в количестве, обеспечивающим C:N=25:1, или без этого компонента, если масса навоза, помета за счет присутствия остатков корма и подстилки содержит вышеуказанное соотношение C:N. В качестве органического углеродосодержащего компонента ферментации используют солому, торф, опилки, измельченные растительные остатки. Способ позволяет снизить расход влагопоглощающих органических компонентов в процессе аэробной ферментации.

Способ приготовления компоста, включающий укладку исходной массы: навоз, помет - в ферментер и последующую подачу кислорода воздуха внутрь ее, отличающийся тем, что в ферментер укладывается масса без предварительной подготовки и смешивания с нативной влажностью 76-78% на слой органического углеродосодержащего компонента ферментации в количестве, обеспечивающим C:N=25:1, или без этого компонента, если масса навоза, помета за счет присутствия остатков корма и подстилки содержит вышеуказанное соотношение C:N.