КОМПЛЕКС ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА КАВИТАЦИОННЫМ СПОСОБОМ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ Российский патент 2022 года по МПК C05F3/06 C05F17/957 

Изобретение относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственных животных и птиц, в частности к кавитационному обеззараживанию и получению органоминеральных удобрений с использованием низкоконцентрированных навозных стоков животноводческих ферм и птичников.

Из уровня техники известны способы и устройства для обеззараживания жидких органических отходов.

Известен, например, способ обеззараживания жидких органических отходов животноводства и оборотной воды с помощью электроакустического обеззараживателя (RU №2098933 «Линия для переработки жидких органических отходов», МПК А01С 3/00, C05F 3/06, опубл. 20.12.1997). Бактерицидный эффект электроакустического обеззараживателя обеспечивается созданием в среде электроактивационного эффекта и ультразвуковых колебаний. Получаемые в этом способе электроактивационные и ультразвуковые эффекты недостаточны для глубокой переработки, в результате они имеют существенный недостаток - загазованность рабочих помещений токсичными продуктами разложения перерабатываемых отходов: фосфинами, сероводородом, меркаптанами, аммиаком, а также патогенной микрофлорой. Недостатками этой линии являются также сложность ее конструкции и большие энергетические затраты на ее эксплуатацию.

Известна установка для выработки биогаза и обеззараживания эффлюента (РФ №186729, C02F 11/00 (2018.08) 24.05.2018) содержащая для обеззараживания эффлюента насос и кавитационное устройство соединенные трубопроводом. Для более качественного обеззараживания устанавливают дополнительные последовательно соединенные трубопроводом кавитационные устройства, либо перед насосом монтируют трехходовой кран, соединенный обводным трубопроводом с трехходовым краном, смонтированным после кавитационного устройства. Недостатками данного способа являются: усложнение технологической схемы за счет необходимости организации многократного прохода эффлюента через кавитационные устройства и большие энергетические затраты на его эксплуатацию; несоблюдение требований СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней».

Известно изобретение по патенту РФ №2422415 (МПК C05F 3/06; А01С 3/00, опубл. 27.06.2011) «Устройство для приготовления обеззараженного дегельминтизированного удобрения», содержащее гидравлическую камеру обеззараживания жидких стоков, емкость для накопления стоков, миксер-гомогенизатор и погружной насос-измельчитель. Камера обеззараживания и дегельминтизации навоза, выполненная в виде многоступенчатого электрогидравлического насоса с электродами, соединенного с распределительным устройством и ресивером.

Недостатками известного устройства является то, что устройство очень энергозатратно для образования последовательных электрогидравлических ударов, требуется много электроэнергии высокого напряжения; кроме того, для работы устройства требуются особые меры безопасности по обслуживанию электроустановок высокого напряжения, что резко удорожает себестоимость обеззараживания.

Наиболее близким по технической сущности техническим решением принятым за прототип является технологическая линия для безотходного приготовления органоминеральных удобрений, описанная в патенте 2527851 (МПК C05F 3/00 (2006.01), опубл. 05.03.2013) «Кавитационный способ обеззараживания жидкого навоза и помета и технологическая линия для безотходного приготовления органоминеральных удобрений», в которой навоз или помет из животноводческих или птицеводческих помещений при помощи самосплавной системы навозоудаления по трубопроводу направляется в накопительную емкость, из которой погружным насосом закачивается в приемную емкость с мешалкой. В емкость добавляют гуматы, и глауконит. При заполнении емкости до верхнего уровня автоматически включается кавитационный генератор-диспергатор, который закачивает навоз или помет, обеззараживает его и возвращает обратно в приемную емкость. После истечения времени необходимого для 4-5 кратной кавитационной обработки навоза или помета автоматически открывается шаровой кран для направления навоза или помета в промежуточную емкость. Из промежуточной емкости обеззараженный навоз или помет самотеком направляется в сепаратор, в котором происходит разделение обеззараженного навоза или помета на жидкую и твердую фракции. Жидкая фракция самотеком поступает в центрифугу, в которой очищается от грязи и органической взвеси и сливается в емкости в зависимости от назначения, а грязь направляется в смеситель. Твердая фракция выходя из сепаратора направляется в смеситель. Тщательно перемешенная органоминеральная масса из смесителя направляется в сушилку. Подсушенная органоминеральная масса направляется в гранулятор, а полученные гранулы направляются в емкость для накопления и охлаждения гранул. Из емкости гранулы самотеком направляются на расфасовку.

Недостатками известного технического решения являются:

- периодичность действия и усложнение технологической схемы за счет необходимости организации до 4-5 кратного прохода навоза в генераторе-диспергаторе;

- несоблюдение требований СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней» в части дезинвазии жидкого навоза и навозных стоков;

- прекращение выделения аммонийного азота NH₄⁺ чем снижается качество получаемых удобрений. Аммонийные удобрения - группа твердых азотных удобрений, содержащих азот в форме катиона аммония NH₄⁺, применяются в качестве основных удобрений.

Задачей изобретения является создание технологичной схемы комплекса обеззараживания бесподстилочного навоза кавитационным способом и приготовления органоминеральных удобрений, обладающих высоким качеством готового продукта, отвечающего требованиям СанПиН 3.3686-21, ГОСТ Р 50611-93 и ГОСТ Р 113.15.01-2019, с получением воды, пригодной для использования на сельскохозяйственных объектах.

Задача решается за счет того, что комплекс снабжен подключенными к отстойнику двумя линиями кавитационного обеззараживания: линией обеззараживания осветленной фракции и линией обеззараживания сгущенной фракции навоза, каждая из которых оборудована диспергатором, рекуперативным теплообменником и дополнительным подогревателем, кавитатором и баком тепловой обработки жидкого навоза.

Технический результат заключается в упрощении технологической схемы, сокращения сроков обеззараживания навоза и повышении качества его обеззараживания с получением из опасных отходов (навоза) готовых органоминеральных удобрений, а также в получении воды, отвечающей требованиям с/х объектов, использующих водоснабжение (орошение полей, оборотное водоснабжение, объекты рыбного хозяйства), что благоприятно сказывается на экологическом состоянии окружающей среды.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическим материалом в виде схемы.

На схеме (фиг. 1), как пример, показан комплекс обеззараживания бесподстилочного навоза кавитационным способом и приготовления органоминеральных удобрений.

Комплекс обеззараживания бесподстилочного навоза кавитационным способом и приготовления органоминеральных удобрений состоит из связанных между собой трубопроводами: накопительной емкости навоза 1, поступающего из помещений свинокомплекса; отстойника 2 для разделения жидкого навоза на осветленную и сгущенную фракции; отвода 3 из отстойника 2 к линии обеззараживания осветленной фракции навоза 4 и/или к лагуне 5 для обеззараживания и выдерживания осветленной жидкой фракции навоза; отвода 6 из отстойника 2 к линии обеззараживания сгущенной фракции навоза 7.

Линия обеззараживания осветленной фракции навоза 4 содержит последовательно соединенные: диспергатор (измельчитель, гомогенизатор) 8; рекуперативный водоводяной теплообменник 9 обеспечивающий нагрев поступающего из диспергатора осветленной фракции навоза теплотой обезвреженной воды; водогрейный (электрический или газовый) подогреватель 10; кавитатор для обеззараживания осветленного навоза 11, который может быть выполнен в виде трубы Вентури; бак тепловой обработки жидкого навоза (дегельминтизации, дезинвазии) 12 с получением на выходе охлажденной в рекуперативном теплообменнике обеззараженной воды направляемой на объекты сельскохозяйственного (рыбохозяйственного) назначения и/или оборотного водоснабжения 13.

Линия обеззараживания сгущенной фракции навоза 7 содержит последовательно соединенные: центробежный диспергатор (измельчитель, гомогенизатор) 8, рекуперативный водоводяной теплообменник 9, водогрейный (электрический или газовый) подогреватель 10, обеспечивающий нагрев поступающего из диспергатора сгущенной фракции навоза теплотой жидкого органоминерального удобрения, кавитатор 11, бак тепловой обработки обеззараженного жидкого навоза 12 и резервуар для хранения органоминерального удобрения 14.

Комплекс, как пример, работает следующим образом. Поступающий из свинокомплекса самосплавом или гидросмывом жидкий бесподстилочный навоз из накопительной емкости навоза 1 направляется в отстойник 2 для разделения на осветленную и сгущенную фракции. По отводу 3 осветленная фракция навоза из отстойника 2 перемещается в линию обеззараживания осветленной и сгущенной фракции 4 и/или в резервуар (лагуну) 5 для его выдерживания в целях обеззараживания. В линии обеззараживания 4 осветленная фракция навоза направляется последовательно: в диспергатор 8 для измельчения находящихся в навозе примесей и его гомогонизации - создания однородной (гомогенной) структуры (функцию диспергатора выполняет центробежный насос); для предварительного обеззараживания термическим способом навоз подается последовательно в рекуперативный теплообменник 9, затем в дополнительный подогреватель 10 для нагрева до температуры выше 50°С. В кавитаторе 11 производится окончательное обеззараживание навоза и превращение его в органоминеральное удобрение, которое перемещается в бак тепловой обработки 12 на период не менее 5 минут, а затем, после рекуперации (возврата) теплоты в рекуперативном теплообменнике 9, обеззараженная и охлажденная в рекуперативном теплообменнике вода направляется на объекты, использующие воду в разных целях на объектах сельскохозяйственного назначения (на орошение, на оборотное водоснабжение помещений содержания животных), в данном случае, на объекты рыбохозяйственного назначения 13. По отводу 3 осветленная фракция навоза из отстойника 2 может перемещаться непосредственно в резервуар (лагуну) 5 для его выдерживания в целях обеззараживания. Однако выдерживание (обеззараживание) в лагуне продолжается длительный период времени, до 12 мес.с выходом отходов IV класса опасности, что не всегда удовлетворяет производителей и потребителей. Образовавшаяся в отстойнике 2 сгущенная фракция навоза, с влажностью 88-92% направляется по отводу 6 в линию 7 обеззараживания сгущенной фракции навоза последовательно: в диспергатор 8, где измельчаются находящиеся в навозе примеси и происходит его гомогонизация - создание однородной структуры; для предварительного обеззараживания термическим способом навоз подается последовательно в рекуперативный водоводяной теплообменник 9 и в подогреватель (электрический или газовый) 10 для нагрева до температуры выше 50°С; после подогрева сгущенная фракция направляется в кавитатор 11, где производится окончательное обеззараживание навоза и превращение его в органоминеральное удобрение. Полученное удобрение перемещается в бак тепловой обработки 12, где выдерживается не менее 5 минут, а затем, после рекуперации теплоты в теплообменнике 9, направляется в резервуар для его хранения. В линии обеззараживания сгущенной фракций навоза конструкция водоводяного рекуперативного теплообменника 9 обеспечивает нагрев поступающего из отстойника навоза путем рекуперации (возврата) теплоты навоза, поступающего из бака тепловой обработки 12. Обеззараженное и охлажденное в рекуперативном теплообменнике органоминеральное удобрение направляется в резервуар 14 для его хранения. Обеззараживание обеих фракций навоза (производство удобрений и воды для сельскохозяйственных объектов) может производиться по аналогичной схеме на одинаковом оборудовании, в оптимальные сроки.

Использование предлагаемого комплекса обеззараживания бесподстилочного навоза и приготовления органоминеральных удобрений позволяет упростить технологическую схему, повысить качество, сократить сроки обеззараживания навоза и получить из опасных отходов (навоза) III и IV класса опасности готовые органоминеральные удобрения, соответствующие СанПиН 3.3686-21, ГОСТ Р 50611-93 и ГОСТ Р 113.15.01-2019, а также получить воду, отвечающую требованиям к составу и свойствам воды для объектов сельскохозяйственного, рыбохозяйственного назначения и оборотного водоснабжения, например, свинокомплекса.

Таким образом, стоящая перед изобретением задача решена.

Изобретение относится к области переработки органических отходов сельскохозяйственных животных и птиц. Комплекс содержит навозоприемник, отстойник для разделения жидкого навоза на сгущенную и осветленную фракции. К отстойнику подключены линия обеззараживания сгущенной фракции навоза и линия обеззараживания осветленной фракции. Каждая линия включает последовательно соединенные между собой трубопроводами диспергатор для измельчения находящихся в навозе примесей и его гомогенизации, рекуперативный водоводяной теплообменник, дополнительный водогрейный подогреватель, кавитатор для обеззараживания навоза, а также бак тепловой обработки. Комплекс оборудован резервуаром для хранения жидких готовых органоминеральных удобрений и резервуаром для обеззараживания в период выдерживания осветленной жидкой фракции навоза. Технический результат заключается в повышении качества обеззараживания опасных отходов сельскохозяйственных животных и птиц с получением из них органоминеральных удобрений и воды, пригодной в использовании для объектов сельскохозяйственного назначения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Комплекс обеззараживания бесподстилочного навоза кавитационным способом и приготовления органоминеральных удобрений, содержащий навозоприемник, отстойник для разделения жидкого навоза на осветленную и сгущенную фракции, отличающийся тем, что комплекс содержит подключенные к отстойнику линию обеззараживания осветленной фракции и линию обеззараживания сгущенной фракции навоза, каждая из которых включает последовательно соединенные между собой трубопроводами диспергатор для измельчения находящихся в навозе примесей и его гомогенизации, рекуперативный водоводяной теплообменник для обмена теплотой между греющей и обогреваемой рабочими средами, дополнительный водогрейный подогреватель и кавитатор для обеззараживания навоза, а также бак тепловой обработки навоза с получением на выходе охлажденной в рекуперативном теплообменнике обеззараженной воды и обеззараженного жидкого органоминерального удобрения, кроме того, комплекс оборудован резервуаром для хранения жидких органоминеральных удобрений, подготовленных в линии обеззараживания сгущенной фракции навоза, и резервуаром для обеззараживания в период выдерживания осветленной жидкой фракции навоза.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в линии обеззараживания сгущенной фракции навоза применен центробежный диспергатор.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в линии обеззараживания осветленной жидкой фракции навоза функции диспергатора выполняет центробежный насос.

4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что водогрейный подогреватель может быть электрическим или газовым.

5. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что кавитатор в линии обеззараживания навоза выполнен в виде трубы Вентури.

6. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что линия обеззараживания осветленной жидкой фракции навоза связана с использующими воду объектами сельскохозяйственного назначения.