Способ получения органического удобрения путем переработки отходов окорки Российский патент 2021 года по МПК C05F11/00 C05F11/08 C05F17/20 

Изобретение относится к способу получения удобрений на основе отходов окорки, образующейся в результате длительного складирования отходов коры после обработки древесины в условиях естественной влажности при недостатке кислорода в нижних слоях, и куриного помета, с добавлением препаратов, усиливающих разложение органического вещества.

Из уровня техники известен способ переработки отходов окорки лесоматериалов (см. патент RU №2661382, МПК C05F 11/00, 16.07.2018) включающий измельчение отходов окорки лесоматериалов, смешивание измельченных отходов окорки с навозом сельскохозяйственных животных и последующую аэробную ферментацию смеси в ферментаторах. При этом соотношение компонентов смеси - измельченные отходы окорки/навоз составляет, %: 35-40/60-65, при этом после смешивания измельченных отходов окорки и навоза полученную смесь нагревают до температуры 60-80°C, а аэробную ферментацию смеси осуществляют при постоянной принудительной аэрации смеси потоком воздуха, нагретым до температуры 60-80°C, с регулированием интенсивности его подачи для поддержания в смеси массового содержания кислорода в пределах 10-15%.

Недостатками известного способа является его низкая эффективность вследствие того, что на операцию аэробной ферментации древесной коры затрачивается значительная часть энергии, для нагрева до 60-80 градусов, что приводит к повышению стоимость продукта.

Также из уровня техники известен способ переработки коры хвойных и лиственных деревьев (см. патент RU №2641725 С2, МПК C05F 3/00, 22.01.2018), включающий измельчение коры хвойных и лиственных деревьев, смешение измельченной коры с навозом или пометом сельскохозяйственных животных и последующее анаэробное сбраживание полученной смеси. При этом кору°хвойных и лиственных деревьев сначала измельчают до среднего размера отдельных частиц 1-7 мм, а затем осуществляют смешивание измельченной°коры°с°навозом°или пометом сельскохозяйственных животных в течение 5-7 минут, а анаэробное сбраживание полученной смеси осуществляют в автоматизированных биогазовых установках при температуре полученной смеси измельченной°коры,°навоза°или помета сельскохозяйственных животных 30-50°С и постоянном ее перемешивании в течение 5-7 суток, при этом во время операции анаэробного сбраживания смеси собирают выделяющийся биогаз, а после окончания операции анаэробного сбраживания смеси собирают оставшийся шлам, используемый как биоудобрение.

Недостатками известного способа является использование дополнительных установок и как следствие удорожание производства и себестоимости получаемого удобрения, а также снижает производительность.

Из уровня техники известен способ получения органического удобрения (заявка на изобретение РФ №2004105620, МПК C05F 3/00, 10.08.2005), включающий смешивание отходов деревообработки и отходов животноводства (навоз КРС и свиней, помет) и последующее компостирование полученной смеси на основе качественного и количественного расчета ее состава. При этом из предварительно измельченных и отсортированных до размера 2…5 мм древесных отходов (кора, щепа, опилки и лигнин) с влажностью 40-45% формируют площадку высотой 0,3…0,4 м, с буртиками по ее периметру высотой 0,1…0,15 м, и на нее завозится навоз сельскохозяйственных животных с влажностью 90…92% в массовом соотношении твердого вещества к древесным отходам в 0,8…1,0, и затем по истечении 36…48 ч после впитания жидкой фракции навоза в древесные отходы производят полное перемешивание смеси с тем, чтобы получить ее исходную влажность в пределах 70%, затем ее сталкивают в бурт трапецеидальной формы поперечного сечения высотой 1,5…2,0 м шириной по нижнему основанию не менее 2,5…3,0 м и в последующем производят периодические полные обрушения бурта и формирование нового прежних размеров и формы; в первый раз - через 6…8 дней, во второй раз - через 1 месяц после закладки в летний период и через 2 месяца - в межсезонье.

Недостатками известного способа является то, что полученное удобрение будет эффективным только при повышенной влажности навоза.

Из уровня техники известен способ получения органического удобрения из отходов деревообработки хвойных пород (см. патент РФ №2337085, МПК C05F 3/00 и др., 27.10.2008 г.), включающий смешивание птичьего помета, конского и/или коровьего°навоза, коры, опилок, стружки хвойных пород, укладку бурта, его увлажнение, измельчение, заселение субстрата дождевыми червями. В качестве основного компонента субстрата берут кору, опилки и стружку хвойных пород в количестве 81%, а птичьего помета и°навоза°соответственно 11,7% и 7,3%, трижды увлажняют бурт до влажности 65-70%, сразу после укладки, через 72 ч и через 2-2,5 мес., предварительно перемешав и измельчив; а через 1-1,5 мес. после последнего увлажнения в бурт вносят дождевого червя, укрывают его любым подручным материалом: землей, золой или соломой, слоем 5-7 см и осуществляют процесс экстенсивного развития и размножения дождевого червя без перемешивания, без подкормок и отборов в течение 9-12 мес.

Недостатками известного способа является длительность данного процесса, что не дает возможность использования данного метода в промышленных масштабах.

Задачей изобретения является разработка способа получения органического удобрения на основе компостирования отсева окорки и куриного помета с добавлением препаратов усиливающих разложение органического вещества и восстановление гумусного слоя почвы, восстановление экологии в районах с развитой деревообрабатывающей промышленности, а также решение проблемы утилизации помета на птицефабриках.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение производительности процесса получения органических удобрений в результате переработки путем компостирования отсева окорки и куриного помета с добавлением препарата, усиливающего разложение органического вещества, кроме того заявленный способ позволяет вести переработку короотвалов и птичьего помета в промышленных масштабах, что улучает экологическое состояние окружающей природной среды в регионах с развитой деревообрабатывающей промышленности.…

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения органического удобрения путем переработки отходов окорки, включающий измельчение окорки и последующее укладывание в бурты вместе с куриным пометом и их последующее компостирование. При этом осуществляют формирование буртов, равномерно укладывая поочередно слои окорки и куриного помета, при этом уложенные слои чередуют по меньшей мере два раза, при этом соотношение окорки и куриного помета по массе в бурте составляет 50/50, после укладки каждого слоя проводят опрыскивание 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 каждого уложенного слоя, затем в течение 3 недель проводят компостирование с перемешиванием сформированного бурта с частотой 1 раз в неделю.

Кроме того, после завершения компостирования органического удобрения, его отправляют на просеивание.

В частном случае, формирование буртов осуществляют путем шахматного расположения слоев окорки и куриного помета.

Дополнительно, сформированный бурт дополнительно закрывают слоем окорки.

При использовании компонентов, а именно отходов окорки и куриного помета, в соотношении по массе 50/50 - обеспечивает заявленный технический результат, а именно, получение органического удобрения, соответствующего ГОСТ, а также ускоряет процесс переработки (компостирования) компонентов, поскольку при данном соотношении обеспечивается необходимая влажность компостируемой массы 65-70% и эффективное протекание биотермических процессов.

Обработка заложенных в бурты компонентов путем опрыскивания 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 каждого уложенного слоя позволяет равномерно распределять бактерии, содержащиеся в микробиологическом удобрении, тем самым ускоряя процесс получения органического удобрения. Поскольку процесс переработки (компостирования) ускоряется, появляется возможность переработки отходов окорки и куриного помета в промышленных масштабах, что приводит к улучшению экологической ситуации в регионах с наличием деревообрабатывающих комплексов и птицефабрик.

Использование вышеуказанной последовательности операций и технологических режимов позволяет получить новый технический результат (в отличие от прототипа) - а именно, повышению производительности процесса получения органических удобрений и улучшению экологического состояния окружающей природной среды, а также восстановлению гумусного слоя почвы и повышению урожайности выращенных культур при внесении полученного удобрения в почву.

Способ получения удобрений путем переработки отходов окорки реализуют следующим образом.

Отходы окорки (короотвалы) представляют собой отходы лесной и деревообрабатывающей, а также целлюлозно-бумажной промышленности. Отходы окорки представляют собой органическую массу, образующуюся в результате длительного складирования отходов коры после обработки древесины в условиях естественной влажности при недостатке кислорода в нижних слоях. Вопрос утилизации короотвалов актуален в настоящие время, т.к. они занимают огромные площади, а также загрязняют атмосферный воздух продуктами горения, а водный бассейн - внутренними стоками.

Поскольку использование окорки в чистом виде невозможно, т.к. разложение органической массы протекает медленно, и сопровождается выделением токсичных для растений соединений и иммобилизацией азота почвы, в связи с чем, было предложено использовать (применять) в сельском хозяйстве в качестве удобрения короотвалы в виде компоста. Компосты являются ценным источником обогащения почв гумусом и систематическое применение компостов приводит как к ускоренному обогащению почв органическим веществом, так и к усилению темпов протекания в них биохимических процессов.

Кора, используемая для производства удобрения должна соответствовать показателям качества, указанным в ГОСТ Р 53380. Для контроля соответствия партий коры установленным требованиям постоянно рекомендуется контролировать влажность, зольность и кислотность. Засоренность определяют при инвентаризации после окончания сезона добычи. В случае повышенной зольности определяют содержание окиси железа, алюминия, фосфора и содержание тяжелых металлов. В случае несоответствия окорки установленным требованиям необходима доработка.

Куриный помет с птицефабрик представляет собой липкую, мажущую, специфически пахнущую массу. По данным Федерального классификационного каталога отходов, его относят к 3 классу опасности, поскольку негативно влияет на окружающую среду и нарушает экологию. Кроме того, при непосредственном его использовании в качестве удобрения, он является губительным для растений и его нахождение на открытых площадках, также представляет собой опасность для человека.

Для получения органических удобрений из отходов окорки и куриного помета используют компостирование, целью которого является повышение содержания доступных для растений питательных элементов, уменьшение содержание целлюлоз, гемицеллюлоз и пектиновых веществ, а также придать сыпучесть компостной массе и др. физические свойства, необходимые для внесения в почву.

Компостирование проводят в зависимости от влажности помета послойно.

Для обеспечения необходимой влажности компостируемой массы компоненты должны смешиваться в нужном соотношении с учетом содержания в них влаги. Для приготовления компостов на основе куриного помета влажность компонентов следующая: куриный помет - не более 92 %, окорка - 50-60 %.

Для активного и эффективного протекания биотермических процессов в компостах должно в одинаковой мере соблюдаться каждое из следующих условий:

1. Оптимальная влажность компостной массы - (65-70) %;

2. Соотношение компонентов (по массе) - куриный помет/окорка - 50:50;

3. Высокая гомогенность смеси;

4. Оптимальная реакция среды, pH - 6,0-8,0;

5. Достаточная аэрация массы в процессе компостирования, т.е. рыхлая укладка буртов;

6. Положительный тепловой баланс, оптимальное соотношение C-N (углерода к азоту) 20-30:1;

Компосты готовят преимущественно послойным способом укладывая компоненты в бурты. Послойным способом компост готовят прямо в поле, недалеко от места расположения короотвала и/или места хранения помета. Место для формирования буртов выбирают с твердым покрытием, например, бетонное, асфальтовое и проч.).

Вначале укладывают слой окорки, например, в частном случае реализации изобретения, отходы окорки хвойных деревьев. Предварительно окорку обрабатывают при помощи барабанного грохота, отделяя мелкую фракцию (не более 5 мм) и направляя ее на компостирование. Более крупную фракцию измельчают, направляя ее дополнительно в дробилку.

Затем, формируют бурты следующим образом, укладывая на слой окорки, слой куриного помета и так далее, при этом уложенные слои чередуют по меньшей мере два раза.

При этом количество чередующихся слоев, т.е. высота сформированного бурта, а также его ширина и длина, зависят от технических характеристик используемой техники и устройств, а именно в частном случае реализации изобретения, буртоворошителей или бульдозеров и экскаваторов.

После укладки каждого слоя, проводят обработку, путем опрыскивания 10%-ным раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1. Микробиологическое удобрение Байкал ЭМ1 представляет собой микробиологический препарат, который служит катализатором и ускоряет процесс созревания удобрений. °В его состав входят специально отобранные живые почвенные микроорганизмы, оказывающие благоприятное воздействие на рост и развитие растений.

Приготовление рабочего раствора микробиологического удобрения Байкал ЭМ1, для обработки компостов, проводят путем разбавления 10 мл концентрированного препарата на 1 л воды, с получением раствора 10 % концентрации.

Выбор указанной концентрации препарата (10%) обусловлен тем, что является оптимальным соотношением расхода микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 и времени протекания биотермических процессов в компостах (определен опытным путем).

Послойная укладка слоев компонентов и послойная обработка их 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 способствует равномерному распределению бактерий (микроорганизмов) и соответственно ускорению процесса переработки (созревания) органического удобрения.

Далее проводят перемешивание уложенных в бурты слоев окорки и куриного помета с частотой 1 раз в неделю. При перемешивании происходит процесс обогащения кислородом и улетучивание вредных веществ. При этом созревание удобрения происходит за 3 недели. При использовании органических удобрений ранее 2 недель, то не до конца произойдет процесс нейтрализации кислотной и щелочной среды, и в следствии этого процесс восстановления гумусного слоя почвы будем неэффективным.

После обработки слоев бурта раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1, компосты увлажняют, посредством опрыскивания до достижения необходимой влажности - 65-70 %.

Для контроля влажности в процессе компостирования и при закладке компостов используют портативные влагомеры типа Wile с внешними датчиками температуры.

При этом ежедневно проводят контроль температуры компостов. Температура не должна превышать 70-75°С, во избежание перегрева и возгораний.

После завершения компостирования органического удобрения, его отправляют на просеивание.

Следует также отметить, что предпочтительно, в зимнее время года, укладку в бурты проводят путем укладки компонентов (окорки и куриного помета) располагая их в шахматном порядке, т.е. так называемое очаговое компостирование. Для этого, из слоя окорки готовят подушку, например, толщиной 50-60 см., шириной 5-6 м, на которую насыпают кучами куриный помет в 2 ряда, располагая их в шахматном порядке через каждые 1-1,5 м. В промежутки между кучами засыпают отсев окорки, чтобы он покрывал весь помет. Штабель с боковых сторон подравнивают бульдозером. При таком использовании способа температура внутри бурта не опускается ниже 25°…30° и обеспечивает лучшее разогревание при пониженных температурах окружающей среды.

Кроме того, следует отметить, что в частном случае реализации изобретения, обработку буртов проводят при помощи раствора гуминового препарата, приготовленного из гуминовой пасты «Гумакс» производства ООО «Пармасорб» (г. Пермь): для раствора с концентрацией 0,1 % брали 2 г пасты на 500 мл воды, затем полученный раствор разбавляли до 0,03%. При этом, как показали проведенные испытания полученного органического удобрения, его свойства и компонентный состав соответствует ГОСТ и аналогичен удобрению, полученному при использовании микробиологического удобрения Байкал ЭМ1.

Примеры реализации заявляемого способа:

С птицефабрик в сутки в среднем вывозят около 100 тонн и соответственно, с короотвалов забирают приблизительно 100 тонн отходов окорки. Переработки отходов окорки и куриного пометы осуществляют путем поочередного равномерного укладывания слоев окорки и куриного помета, формируя бурты. Бурты формируют прямо в поле, недалеко от места расположения короотвала или места хранения помета. Для этого, на твердую поверхность, например, на бетонную площадку, укладывают нижний слой окорки, например, толщина слоя - 50 см, ширина - до 6 м, при этом длина бурта, ограничивается возможностью площадки. После укладки, проводят опрыскивание 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 первого слоя окорки.

Затем на уложенную окорку сверху укладывают погрузчиками слой куриного помета, толщиной 50 см и также проводят опрыскивание 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1. Далее процесс повторяют, укладывая слой окорки и проводя опрыскивание и слой куриного помета, также проводя обработку микробиологическим удобрением Байкал ЭМ 1. Высота сформированного бурта - 2 м.

Затем проводят перемешивание уложенных в бурты слоев окорки и куриного помета с частотой 1 раз в неделю. Созревание удобрения происходит за 3 недели.

Также, в частном случае реализации заявленного изобретения, обработку каждого сформированного слоя толщиной в 20 см проводят опрыскиванием раствором микробиологическим удобрением Байкал ЭМ1 - из расчета 40 мл рабочих растворов на 10 см³ (5 л на 1 м³).

Кроме того, количество чередующихся слоев и их высота в бурте могут быть любыми, при условии того, что общая высота бурта не должна превышать 2 м, а также сформированный бурт могут дополнительно закрывать слоем окорки, например, толщиной - 40-50 см, чтобы снизить потери аммонийного азота и ускорить процессы компостирования. В зимнее время возникает опасность промерзания бурта, поэтому укладку необходимо проводить быстро. После завершения компостирования органического удобрения, его отправляют на просеивание.

Дополнительно могут быть добавлены минеральные компоненты, например, фосфоритная мука и калийные соли.

Результаты исследования исходных компонентов до закладки компоста

По результатам оценки соответствия качества отсева окорки (табл. 1), можно отметить, что по основным показателям она пригодна для приготовления компостов.

Таблица 1. Качественные показатели отсева окорки

Куриный помет, имея щелочную реакцию среды, будет оказывать нейтрализующее действие на кислотность окорки.

По результатам аналитических исследований рассчитано содержание органического углерода (C_орг) в сухом веществе окорки, составившее 45,2%; соотношение углерода к азоту (С:N), которое составило 39 (оптимальное соотношение 20-30). Недостаток азота компенсируется за счет внесения куриного помета.

В результате проведенных испытаний были получены следующие результаты испытаний полученного органического удобрения (см. таблицу 2).

Таблица 2. Результаты испытаний.

Исходя из результатов видно, что полученное органическое удобрение полностью соответствует требованиям ГОСТ, и может безопасно применятся, путем внесения в почву. Кроме того, полученное органическое удобрение имел темный насыщенный цвет, мелкозернистую структуру, а также запах куриного помета был полностью нейтрализован. При внесении указанного органического удобрения в почву, происходит повышение урожайности и восстановление гумусного слоя почвы. Также полученное удобрение может применяться путем внесения в пескосодержащие грунты.

Изобретение относится к способу получения удобрений на основе отходов окорки. Способ получения органического удобрения путем переработки отходов окорки включает измельчение окорки и последующее укладывание в бурты вместе с куриным пометом и их последующее компостирование, при этом формирование буртов осуществляют, равномерно укладывая поочередно слои окорки и куриного помета. Уложенные слои чередуют по меньшей мере два раза, при этом соотношение окорки и куриного помета по массе в бурте составляет 50/50. После укладки каждого слоя проводят опрыскивание 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 каждого уложенного слоя и затем в течение 3 недель проводят компостирование с перемешиванием сформированного бурта с частотой 1 раз в неделю. Предлагаемый способ получения органического удобрения путем переработки окорки обеспечивает получение органического удобрения безопасного для прямого внесения в почву, обеспечивает усиление разложения органического вещества, содержащегося в окорке и курином помете, обеспечивает восстановление гумусного слоя почвы, позволяет вести переработку короотвалов и птичьего помета в промышленных масштабах, что улучает экологическое состояние окружающей природной среды в регионах с развитой деревообрабатывающей промышленностью. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

1. Способ получения органического удобрения путем переработки отходов окорки, включающий измельчение окорки и последующее укладывание в бурты вместе с куриным пометом и их последующее компостирование, отличающийся тем, что осуществляют формирование буртов, равномерно укладывая поочередно слои окорки и куриного помета, при этом уложенные слои чередуют по меньшей мере два раза, при этом соотношение окорки и куриного помета по массе в бурте составляет 50/50, после укладки каждого слоя проводят опрыскивание 10% раствором микробиологического удобрения Байкал ЭМ1 каждого уложенного слоя, затем в течение 3 недель проводят компостирование с перемешиванием сформированного бурта с частотой 1 раз в неделю.

2. Способ получения органического удобрения по п. 1, отличающийся тем, что после завершения компостирования органического удобрения его отправляют на просеивание.

3. Способ получения органического удобрения по п. 1, отличающийся тем, что формирование буртов осуществляют путем шахматного расположения слоев окорки и куриного помета.

4. Способ получения органического удобрения по п. 1, отличающийся тем, что сформированный бурт дополнительно закрывают слоем окорки.