СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО УДОБРЕНИЯ ИЗ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА ИЛИ НАВОЗА Российский патент 2021 года по МПК C05F3/00 

Изобретение относится к технологическим линиям переработки сельскохозяйственных отходов и может быть использовано для производства органических и органоминеральных удобрений из птичьего помета или навоза.

Из уровня техники известна линия для стерилизации птичьего помета в электромагнитном поле и получения гранулированного удобрения (патент на изобретение RU 2103856 от 27.06.1996), которая содержит систему подачи помета, состоящую из установленного в птичнике ленточного уборочного транспортера, лента которого изготовлена из синтетического материала, слабоадгезионного с пометом, приемного транспортера, размещенного ниже уборочного транспортера, и транспортеров-загрузчиков ферментера, за которым по ходу технологического процесса установлены последовательно связанные между собой средствами транспортирования обрабатываемого сырья измельчитель, блок стерилизации и дезодорации сырья в электромагнитном поле, гранулятор, фасующий автомат и вращающийся приемный стол для готовой продукции, при этом смеситель минеральных добавок связан с измельчителем и блоком стерилизации и дезодорации сырья в электромагнитном поле. Недостатками данного технического решения является отсутствие измельчения сырья во время обработки в электромагнитном поле, что влечет к получению удобрения более низкого качества.

Наиболее близким техническим решением является способ получения комплексного органоминерального удобрения (патент на изобретение RU 2618099, опубл.: 02.05.2017 Бюл. № 13). Подстилочный навоз свиней или навоз от крупного рогатого скота, или помета птиц подают на первый аппарат вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами при величине магнитной индукции 0,13÷0,25 Тл. Одновременно вводят фосфогипс. Время обработки составляет 30÷120 с. После этого получаемую смесь направляют на второй аппарат вихревого слоя, куда одновременно вводят известковую и(или) доломитовую муку. Время обработки составляет 30÷120 с. После чего органоминеральное удобрение высушивают до влажности 20÷22%. Недостатком данного технического решения является переработка помета исходной влажности, без разбавления и последующего разделения фаз, что ведет к увеличению содержания тяжелых элементов в конечном удобрении.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа переработки помета или навоза в удобрение, позволяющий снизить класс опасности отходов животноводческих хозяйств.

Данная задача решается за счет того, что способ получения удобрения из птичьего помета или навоза включает обработку навоза или помета в аппарате вихревого слоя и высушивание смеси, при этом перед обработкой в аппарате вихревого слоя навоз или помет доводят до влажности 90% с добавлением дезинфицирующих средств, а после аппарата вихревого слоя смесь отстаивается в промежуточной емкости в течение одного часа, затем производится сепарирование сырья до влажности 60% с отводом жидкой фракции, смешивание оставшейся твердой фракции с добавками, необходимыми для получения удобрения, высушивание сырья, гранулирование и завершающая сушка гранул до влажности 15%. Доведение навоза или помета до влажности 90% и ее дезинфекция перед аппаратом вихревого слоя производят путем его разбавления водой и/или католитом и/или аналитом и/или смесью реагентов, в качестве которых используют 40% раствор формалина и/или едкий калий (гидроксид калия) и/или известковое молоко и/или гидроксид натрия и/или формальдегид и другие. В качестве добавок, необходимых для получения удобрения, используются порошок извести, фосфогипс, двойной суперфосфат, калийная селитра, аморфная сера, калимагнезия и другие.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение удобрения, полностью обеззараженного от патогенных микроорганизмов без использования химических способов обработки, менее затратным способом, по сравнению с простой сушкой помета и навоза или сушкой с добавлением вспомогательных веществ, и, по сравнению с компостированием, технология не требует площадей и длительного времени переработки, так же за счет низкой влажности получаемого удобрения будут снижаться затраты на логистику и внесение, по сравнению с использованием компоста, чистого навоза и помета.

Заявленное изобретение позволяет получить удобрения без применения химических способов обеззараживания, повысив тем самым качественные характеристики удобрения. Полный обеззараживающий эффект достигается за счет применения комплекса оборудования, включая отстойники, аппарат вихревого слоя с подвижными ферромагнитными частицами, позволяющие при создании оптимальных условий достичь полного обеззараживающего эффекта.

Сущность изобретения поясняется фигурой, на которой изображена схема линии по обеззараживанию помета или навоза с получением гранулированных удобрений,

где 1 - вход продукта

2 - шнек-смеситель

3 - емкость для добавок

4 - аппарат вихревого слоя

5 - промежуточная емкость

6 - сепаратор, разделяющий поток на жидкую и твердую фракции

7 - выход жидкой обеззараженной фракции

8 - выход обезвоженного помета или навоза в резервуар

9 - ввод обезвоженного помета или навоза на сушку

10 - шнек-смеситель

11 - емкость для добавок

12 - предварительная сушка

13 - сушило кипящего слоя

14 - вентилятор

15 - гранулятор (устройство для образования пеллет)

16 - выход гранул (пеллет).

Способ получения гранулированного удобрения из птичьего помета или навоза включает следующие этапы:

1. Сбор и транспортировка помета или навоза в приемную емкость

2. Гомогенизация с добавлением воды (анолит, католит) миксером высокой мощности (доведение до влажности 90%)

3. Подача гомогенизированной массы и добавок на АВС (аппараты вихревого слоя)

4. Обработка веществ в рабочей зоне АВС (обеззараживание)

5. Отстаивание массы после аппарата АВС в промежуточной емкости

6. Подача шнеком обеззараженного помета на сепаратор для обезвоживания

7. Сепарация до влажности 60%

8. Смешивание обезвоженного навоза или помета с порошком извести и другими компонентами (фосфогипс и пр.) получая вязкую массу в виде теста (влажность 30-40%)

9. Предварительная сушка смеси

10. Подача высушенного сырья шнековым транспортером на гранулятор (или оборудование, производящее пеллеты)

11. Сушка гранул (пеллет) на выходе подогретым воздухом

12. Окончательный обдув гранул (пеллет) воздухом температурой 80°С в течении 10 мин.

Помет или навоз собирается в приемном резервуаре, для создания запаса сырья и равномерности переработки. Помет или навоз разделяется на тот, который идет с подстилкой и чистый (без подстилки). Подстилочный навоз предварительно измельчается. Помол помета или навоза с подстилкой осуществляется в пальцевом дезинтеграторе. После чего помолотый помет или навоз проходит через фильтр грубой очистки (размер ячейки 0,5 мм). Содержание воды в помете или навозе должно быть минимальным, но таким, чтобы смесь была достаточно жидкоподвижной.

Помет или навоз из сборника поступает в промежуточную емкость-накопитель, где предварительно перемешивается мешалкой (миксером) и доводится до однородного состояния и необходимой для дальнейшей переработки влажности и вязкости, при этом влажность должна составлять порядка 90%. При кондиционировании помета или навоза может использоваться как вода, так и анолит, католит, и различные растворы, а также могут добавляться смеси реагентов (щелочи и пр.). Разбавление помета или навоза водой позволяет снизить класс опасности веществ, т.к. основная часть тяжелых металлов и прочих сопутствующих веществ остается в жидкой фазе после сепарации.

Из накопителя исходный продукт подается при помощи шламового насоса на участок очистки и сепарации, где при помощи шнека-смесителя 2 продукт подается в аппараты вихревого слоя (АВС) 4, одновременно в АВС из емкости 3 добавляется дезинфицирующее средство (40% раствор формалина и/или едкий калий (гидроксид калия)). Добавка едкого калия тем удобна, что калий после реакции становится компонентом органоминеральных удобрений.

Вместе с дезинфицирующими веществами продукт подается в рабочую зону АВС. Рабочими телами АВС являются ферромагнитные частицы, хаотично двигающиеся под воздействием поля в рабочей зоне аппарата. В АВС происходит окончательное смешивание и обеззараживание исходного продукта. Обеззараживание происходит за счет комплексного воздействия ряда факторов: механическое интенсивное диспергирование компонентов и частиц, их перемешивание, удары рабочих тел, деструктурирующие потоки в результате действия электромагнитной линзы индуктора, гидродинамические процессы, выражающееся в больших сдвиговых напряжениях в жидкости, развитой турбулентности, пульсациях давления и скорости потока, гидроакустические процессы за счет мелкомасштабных пульсаций давления, интенсивной кавитации, ударных волн и вторичных нелинейных акустических эффектов, микродуги и электромагнитное поле вихревого тока, гидролиз и ионизация воды с выделением Н+ и гидроксильной группы ОН-, нагрев смеси. Все эти явления дополняются интенсивным перемешиванием и тонким помолом всех компонентов. В результате происходит уничтожение микрофлоры, гельминтов и их яиц, и семян растений.

Параметры работы АВС: коэффициент заполнения рабочей камеры ферромагнитными элементами 0,0294, давление в рабочей зоне до 0,25 МПа, магнитная индукция в рабочей зоне 0,12-0,15 Тл, скорость вращения магнитного поля в рабочей камере 3000 об/мин.

После аппарата АВС полученная пульпа поступает в промежуточную емкость 5, служащую для прохождения временного цикла реакций обеззараживания. Пульпа находится в промежуточной емкости в течение часа, за это время биохимические и микробиологические процессы, начатые в рабочей зоне аппарата АВС завершаются и заканчивается процесс обеззараживания.

После емкости 5 продукт подается на сепаратор 6, где происходит предварительное разделение жидкой и твердой фракций. Сепаратор разделяет поток на жидкую и твердую фракцию. При начальной влажности продукта 90% после выхода из сепаратора влажность твердой фракции должна составлять не более 60%. Жидкая фракция отправляется на дальнейшую переработку и затем возвращается на этап кондиционирования помета или навоза по влажности или утилизируется в канализацию. После сепаратора сгущенная фракция, проходя через место складирования, поступает во второй шнек-смеситель 10. Вода после сепаратора перед канализацией хлорируется (1,5 мг активного хлора на 1 литр воды). Одновременно в шнек-смеситель 10 из емкости 11 подаются добавки, необходимые для удобрения. В качестве добавок могут быть использованы различные вещества в зависимости от того, какое удобрение планируется получить (органическое или органоминеральное), в том числе могут использоваться порошок извести, фосфогипс и прочие вещества. Образовавшийся сгущенный продукт (с влажностью не более 30-40%) подают на предварительную сушку 12, а из нее с влажностью 25% на окончательную сушку в кипящем слое 13. После сушки кипящего слоя продукт продвигается шнеком через несколько фильер гранулятора 15. На выходе из фильер стержни или гранулы) обдуваются и сушатся подогретым воздухом. Затвердевающие стержни или гранулы через решетку конвейера продолжают обдуваться воздухом с температурой 80°С в течении 10 мин. Полученные стержни должны быть твердыми и легко ломаться. Готовые гранулы уже не имеют запаха. Гранулы могут иметь круглую, овальную, цилиндрическую или иную форму.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет снизить класс опасности помета или навоза.

Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Для получения удобрения для использования на кислых почвах использовался бесподстилочный помет.

Помет разбавляется до 90 % влажности. На 1 т помета с влажностью 85 % добавляется 50 литров воды. Для разбавления используются раствор щелочи (КОН). Норма внесения щелочи - 20 кг на тонну помета. Далее смесь гомогенизируется миксерами высокой мощности и поступает в аппарат АВС. Следующим шагом смесь обрабатывается в аппарате АВС, коэффициент заполнения рабочей камеры ферромагнитными элементами 0,0294, давление в рабочей зоне до 0,25 МПа, магнитная индукция в рабочей зоне 0,15 Тл, скорость вращения магнитного поля в рабочей камере 3000 об/мин. Далее обработанная смесь поступает в промежуточную реакционную емкость и выдерживается там до 1 часа для прохождения временного цикла реакций обеззараживания. Затем шнековым смесителем смесь подается не сепаратор, где происходит разделение на две фракции - жидкую и твердую. Жидкая фракция в количестве 788 кг удаляется, а в твердую фракцию (262 кг с начальной влажностью 60%) добавляется фосфогипс в количестве 10 % от общей массы (26 кг). Затем смесь гранулируется и сушится. Полученное удобрение представляет собой гранулированный материал с размером цилиндрических гранул: диаметр 4 мм, длина 4-10 мм, влажность составляет 15 %.

Пример 2.

Для получения удобрения для использования на кислых почвах использовался подстилочный помет.

Помет дробится до частиц размером до 0,5 мм. Затем разбавляется до 90% влажности. На 1 т помета с влажностью 60 % добавляется 3 т воды. Для разбавления используется известковое молоко. Норма внесения щелочи - 20 кг на тонну помета. Далее смесь гомогенизируется миксерами высокой мощности и поступает в аппарат АВС. Смесь обрабатывается в аппарате АВС, коэффициент заполнения рабочей камеры ферромагнитными элементами 0,0294, давление в рабочей зоне до 0,25 МПа, магнитная индукция в рабочей зоне 0,12 Тл, скорость вращения магнитного поля в рабочей камере 3000 об/мин. Далее обработанная смесь поступает в промежуточную реакционную емкость и выдерживается там до 1 часа для прохождения временного цикла реакций обеззараживания. Затем шнековым смесителем смесь подается не сепаратор, где происходит разделение на две фракции - жидкую и твердую. Жидкая фракция в количестве 3400 кг удаляется, а в твердую фракцию (600 кг с начальной влажностью 60%) добавляется двойной суперфосфат в количестве 10 % от общей массы (26 кг). Затем смесь гранулируется и сушится. Полученное удобрение представляет собой цилиндры, диаметр 4 мм, длина 4-10 мм, влажность составляет 15 %.

Пример 3.

Для получения удобрения для использования на нейтральных почвах использовался бесподстилочный свиной навоз.

Навоз поступает с влажностью 90 %.

Далее смесь гомогенизируется миксерами высокой мощности и поступает в аппарат АВС. Смесь обрабатывается в аппарате АВС, коэффициент заполнения рабочей камеры ферромагнитными элементами 0,0294, давление в рабочей зоне до 0,25 МПа, магнитная индукция в рабочей зоне 0,12 Тл, скорость вращения магнитного поля в рабочей камере 3000 об/мин. Далее обработанная смесь поступает в промежуточную реакционную емкость и выдерживается там до 1 часа для прохождения временного цикла реакций обеззараживания. Затем шнековым смесителем смесь подается на сепаратор, где происходит разделение на две фракции - жидкую и твердую. Жидкая фракция в количестве 650 кг удаляется, а твердая фракция массой 350 кг с влажностью 60 % гранулируется и сушится. Полученное удобрение представляет собой цилиндры, диаметр 4 мм, длина 4-10 мм, влажность составляет 15 %.

Пример 4.

Для получения удобрения для использования на нейтральных и кислых почвах использовался бесподстилочный свиной навоз.

Навоз поступает с влажностью 90 %. В него добавляется гидроксид натрия в количестве 20 кг на тонну навоза.

Далее смесь гомогенизируется миксерами высокой мощности и поступает в аппарат АВС. Смесь обрабатывается в аппарате АВС, давление в рабочей зоне до 0,25 МПа, магнитная индукция в рабочей зоне 0,12 Тл, скорость вращения магнитного поля в рабочей камере 3000 об/мин. Далее обработанная смесь поступает в промежуточную реакционную емкость и выдерживается там до 1 часа для прохождения временного цикла реакций обеззараживания. Затем шнековым смесителем смесь подается не сепаратор, где происходит разделение на две фракции - жидкую и твердую. Жидкая фракция в количестве 650 кг удаляется, а твердая фракция массой 350 кг с влажностью 60 % смешивается с калийной селитрой, массой 40 кг, затем гранулируется и сушится. Полученное удобрение представляет собой цилиндры, диаметр 4 мм, длина 4-10 мм, влажность составляет 15 %.

Пример 5

Для получения удобрения для использования на защелаченных почвах использовался бесподстилочный помет.

Помет разбавляется до 90 % влажности. На 1 т помета с влажностью 85 % добавляется 50 литров воды. Для разбавления используется раствор формальдегида. Норма внесения - 20 кг на тонну помета. Далее смесь гомогенизируется миксерами высокой мощности и поступает в аппарат АВС. Следующим шагом смесь обрабатывается в аппарате АВС, давление в рабочей зоне до 0,25 МПа, магнитная индукция в рабочей зоне 0,15 Тл. Далее обработанная смесь поступает в промежуточную реакционную емкость и выдерживается там до 1 часа для прохождения временного цикла реакций обеззараживания. Затем шнековым смесителем смесь подается не сепаратор, где происходит разделение на две фракции - жидкую и твердую. Жидкая фракция в количестве 788 кг удаляется, а в твердую фракцию (262 кг с начальной влажностью 60%) добавляется аморфная сера в количестве 10 % от общей массы (26 кг), либо калимагнезия в количестве 15 % (39 кг). Затем смесь гранулируется и сушится. Полученное удобрение представляет собой гранулированный материал с размером цилиндрических гранул: диаметр 4 мм, длина 4-10 мм, влажность составляет 15 %.

Количество и производительность оборудования рассчитывается исходя из объема сырья для переработки.

Таким образом заявленный способ позволяет снизить класс опасности отходов животноводческих и птицеводческих ферм, а также обеспечивает обеззараживание данных отходов.

Способ получения гранулированного удобрения из птичьего помета или навоза включает обработку навоза или помета в аппарате вихревого слоя и высушивание смеси. Перед обработкой в аппарате вихревого слоя навоз или помет доводят до влажности 90% путем его разбавления и дезинфицирования водой, и/или католитом, и/или анолитом, или смесью реагентов. После аппарата вихревого слоя смесь отстаивают в промежуточной емкости в течение одного часа. Затем производят сепарирование сырья до влажности 60% с отводом жидкой фракции. Смешивают оставшуюся твердую фракцию с добавками, необходимыми для получения удобрения, высушивают сырье, осуществляют гранулирование и завершающую сушку гранул до влажности 15%. Техническим результатом является получение удобрения, полностью обеззараженного от патогенных микроорганизмов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения гранулированного удобрения из птичьего помета или навоза, включающий обработку навоза или помета в аппарате вихревого слоя и высушивание смеси, отличающийся тем, что перед обработкой в аппарате вихревого слоя навоз или помет доводят до влажности 90% путем его разбавления и дезинфицирования водой, и/или католитом, и/или анолитом, или смесью реагентов, а после аппарата вихревого слоя смесь отстаивают в промежуточной емкости в течение одного часа, затем производят сепарирование сырья до влажности 60% с отводом жидкой фракции, смешивание оставшейся твердой фракции с добавками, необходимыми для получения удобрения, высушивание сырья, гранулирование и завершающую сушку гранул до влажности 15%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве католита, и/или анолита, или смеси реагентов используют 40%-ный раствор формалина или едкий калий - гидроксид калия, или известковое молоко, или гидроксид натрия, или формальдегид.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавок, необходимых для получения удобрения, используют порошок извести, фосфогипс, двойной суперфосфат, калийную селитру, аморфную сера, калимагнезию.