Способ переработки фекальных и животноводческих стоков Российский патент 2019 года по МПК C05F11/08 C02F3/32 C02F11/02 C02F103/20 

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства и может быть использовано на птицефабриках, животноводческих фермах и комплексах.

Общеизвестен способ очистки животноводческих стоков, при котором сливают их в пруд, очистка происходит отстаиванием, очищенная вода используется, а вредные вещества остаются в иловом осадке на дне пруда.

Недостатками способа являются длительность очистки и накопление большого количества ила, использование которого затруднено. Известен способ очистки стоков, состоящий в том, что собирают стоки в накопителе, обрабатывают гипохлоридом кальция, отстаивают, а затем проводят доочистку сточных вод в биологических прудах глубиной 3-4 м, включающую контакт с высшей водной растительностью в проточных условиях, при этом в качестве высшей водной растительности используют тростник обыкновенный, который высаживают на затопленных поперечных дамбах высотой 1-2 м и шириной 6-20 м, и дополнительно на междамбовых участках высаживают макроводоросли хары. Площадь дамб составляет 1/3 от всей площади пруда (А.с. СССР №1198021, МПК C02F 3/32, 1984). Такой способ позволяет в течение 2 суток в теплое время года и 3 суток в холодное время очищать стоки от минеральных и органических взвесей и проводить обеззараживание стоков.

Недостатком этого способа очистки сточных вод, кроме накопления илового осадка, является невозможность его применения в условиях суровой длительной зимы, когда прекращается вегетативный рост растений, и высокие затраты на создание прудов с дамбами.

Наиболее близок к предложению по существенным признакам способ очистки стоков, состоящий в том, что стоки очищают химическим методом, например, хлорированием гипохлоритом кальция, затем сточную воду из открытого накопителя по трубам подают в очистной модуль, где она распределяется по всему его объему, протекая через зоны, засаженные тростником и ряской, при этом тростник высаживают в плодородный грунт на дамбах полосами из расчета 100 растений на 1 м² при глубине 2 м, а ряска находится в свободноплавающем состоянии между тростниковыми полосами, в зимний период года сточные воды подогревают и поддерживают рабочую температуру в водах очистных модулей 3 не ниже 6°С (Патент РФ №2504519, МПК C02F 3/32, 2012 г.).

Недостатками этого способа являются наличие химической очистки, сложность очистных модулей, накопление илового осадка.

Задача безотходной переработки растительного сырья и продуктов жизнедеятельности животных решена способом, включающим измельчение растительного сырья, смешивание его с продуктами жизнедеятельности животных, ферментацию смеси, внесение личинок беспозвоночных, выращивание их и последующее отделение, при этом переработку осуществляют на основе биотического оборота, для чего в измельченное растительное сырье дополнительно вносят растительное сырье, прошедшее предварительную микробиологическую обработку, источники углеводов и белка, после ферментации обработанную смесь разделяют на крупную и мелкую фракции, крупную фракцию измельчают, мелкую фракцию разделяют на две части, одну из которых смешивают с измельченной крупной фракцией, дополнительно вносят продукты жизнедеятельности животных и направляют для выращивания личинок, а другую используют в качестве кормовой добавки, отделенные личинки используют в качестве биологически активной добавки для человека и животных, а оставшийся субстрат используют для получения биоудобрения и выращивания грибов (патент РФ №2163586, МПК C05F 11/08, 2001 г.).

Но этим способом перерабатывается в основном растительное сырье с добавкой животноводческих отходов, он неприменим для переработки больших расходов животноводческих стоков.

Цель изобретения состоит в создании безотходного способа переработки фекальных и животноводческих стоков. Указанная цель достигается тем, что стоки сбрызгивают концентрированным почвенным раствором, затем заполняют стоками гравитационную разделительную колонну, выдерживают интервал времени, достаточный для разделения на жидкую фракцию и осадок, сливают жидкую фракцию в бассейн, заселенный водоплавающей растительностью, выдерживают в нем до заполнения растительностью 90-95% зеркала бассейна, после чего удаляют из бассейна излишнюю растительность, сливают очищенные стоки из бассейна, а осадок выгружают и перерабатывают в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, часть которого подают на обрызгивание следующей порции стоков, после чего проводят цикл переработки этой порции.

Указанная цель достигается также тем, что после заполнения стоками одной гравитационной разделительной колонны переключают поток стоков на другую гравитационную разделительную колонну.

Указанная цель достигается также тем, что в качестве водоплавающей растительности используют ряску.

Выращенная в бассейне ряска является ценным кормом. Ее использование зависит от вида ряски. Например, ряска горбатая идет на корм для гусей и уток, а ряска мелкая является кормом для рачков в рыборазводных прудах. Экочернозем является плодородным грунтом с содержанием гумуса много выше, чем лучший чернозем, а концентрированный почвенный раствор (КНР) улучшает иммунитет и повышает урожайность растений. Экочернозем и КПР могут быть получены из осадка, например, по способу, изложенному в патенте РФ 2433109. По данным экспериментов, очищенная ряской жидкая фракция соответствует стандартам безопасности воды. При необходимости, она может быть дополнительно очищена в рыборазводных прудах.

На чертеже приведена схема системы, реализующая предложенный способ. В нее входят лоток 1, над которым установлен душ 2, выход лотка 1 соединен с насосом 3, выход которого подключен к коллектору 4, на выходах последнего установлены краны 5, расположенные над гравитационными разделительными колоннами 6. На цилиндрической поверхности колонны 6 установлен сливной кран 7 и дверца 8.Выход сливного крана 7 связан с бассейном 9, на поверхности которого плавает ряска 10. На дальнем от колонн конце бассейна 9 имеется закрытое отверстие 11 для слива очищенной жидкости.

Система работает следующим образом:

текущие по лотку 1 стоки орошаются КПР через душ 2. Расход КПР подбирается из расчета 0,1-0,5% от среднего расхода стоков.

Микроорганизмы, входящие в состав КПР, размножаются и заселяют стоки. Они обеззараживают стоки и уничтожают запах. Из лотка 1 стоки насосом 3 подаются в коллектор 4, а из него через один из кранов 5 попадают в гравитационную разделительную колонну 6. После заполнения колонны 6 происходит отстаивание стоков для разделения жидкой фракции и осадка. Границей осадка целесообразно считать жидкий ил. Тогда длительность отстоя составляет 4 часа. После этой выдержки открывают сливной кран 7 и жидкая фракция попадает в бассейн 9, содержащий жидкость, на поверхности которой плавает слой ряски 10. Ряска 10 питается содержимым жидкой фракции, очищая ее, растет и размножается. В размножении ряски имеется предел, после которого ее эффективность падает. Это связано с недостатком поступления кислорода в жидкость. Поэтому после того, как ряска займет 95% зеркала бассейна, ее необходимо удалять, оставляя около 20% по площади зеркала бассейна. По экспериментальным данным, длительность нахождения очищаемой жидкости в бассейне с ряской должна быть не менее 2 суток в теплое время года и 3 суток - в холодное. Через такое время открывают отверстие 11 и сливают очищенную воду до минимального уровня. Удаление осадка из колонны 6 через дверцу 8 проводят по достижении определенной толщины слоя осадка после слива жидкой фракции из колонны 6 в бассейн 9. Например, максимальная толщина осадка может быть 0,5 м.

Скорость распространения микроорганизмов из КПР в стоках зависит от их температуры, поэтому в холодное время года может потребоваться подогрев стоков, например, в трубопроводе между насосом 3 и коллектором 4. Аналогично и рост ряски также зависит от температуры, для обеспечения которой возможен подогрев днища бассейна 9. Операции подогрева сильно зависят от климатических условий и должны рассчитываться по месту реализации способа.

Оптимальная температура в обеих ситуациях + 25°С.

Таким образом, в результате применения предложенного способа не остается бесполезных или вредных отходов.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано на птицефабриках, животноводческих фермах и комплексах. Способ переработки фекальных и животноводческих стоков предусматривает сбрызгивание стоков концентрированным почвенным раствором, заполнение гравитационной разделительной колонны и выдерживание интервала времени, достаточного для разделения на жидкую фракцию и осадок. Сливают жидкую фракцию в бассейн, заселенный водоплавающей растительностью, выдерживают в нем до заполнения растительностью 90-95% зеркала бассейна с последующим удалением из бассейна избыточной растительности, оставляя около 20% от площади зеркала бассейна. Сливают очищенные стоки из бассейна, а осадок выгружают и перерабатывают в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, часть которого подают на обрызгивание следующей порции стоков, после чего проводят цикл переработки этой порции. При этом после заполнения стоками одной гравитационной разделительной колонны переключают поток стоков на другую гравитационную разделительную колонну, а в качестве водоплавающей растительности используют ряску. Изобретение позволяет получить безотходную технологию переработки стоков, получить экочернозем и улучшить экологическую обстановку. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ безотходной циклической переработки фекальных и животноводческих стоков, состоящий в том, что стоки сбрызгивают концентрированным почвенным раствором, затем заполняют стоками гравитационную разделительную колонну, выдерживают интервал времени, достаточный для разделения на жидкую фракцию и осадок, сливают жидкую фракцию в бассейн, заселенный ряской, выдерживают в нем до заполнения ряской 90-95% зеркала бассейна, после чего удаляют из бассейна излишнюю ряску, сливают очищенные стоки из бассейна, а осадок выгружают и перерабатывают в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, часть которого подают на обрызгивание следующей порции стоков, после чего проводят цикл переработки этой порции.

2. Способ безотходной циклической переработки фекальных и животноводческих стоков по п. 1, отличающийся тем, что после заполнения стоками одной гравитационной разделительной колонны переключают поток стоков на другую гравитационную разделительную колонну.

3. Способ безотходной циклической переработки фекальных и животноводческих стоков по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водоплавающей растительности используют ряску.