СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ ЭКОТЕРРА МАРКИ ЭКОТЕРРА-Т И ЭКОТЕРРА-Ж Российский патент 2024 года по МПК C05F11/08 C05F17/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Данное техническое решение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для получения высокоэффективного органического удобрения многофункционального действия твердой и жидкой фракции, которое может применяться в сельскохозяйственном производстве, в садоводстве, в цветоводстве, лесном, городском хозяйствах, для повышения плодородия почв, урожайности, качества продукции растениеводства, благоустройства, озеленения территорий, а в частности к способу переработки органических отходов животноводства iii-iv классов опасности (навоз КРС, птичий помет, навоз свиней, конский навоз) путем внесения микробиологического препарата в бурты с органическими отходами, в качестве микробиологического препарата используется эффлюент биогазовых станций.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] В настоящее время сельскохозяйственное производство (например, птицеводство) ускоренными темпами наращивает производство яиц, мяса и т.д. Например, мощное техническое перевооружение птицефабрик позволяет создать надежную базу для увеличения производительности труда. Однако следствием этого является не только сокращение материальных и финансовых затрат на получение основной продукции, но и рост поступления органических отходов, которые представляют потенциальную экологическую опасность, загрязняя окружающую среду территорий, где функционируют крупные птицеводческие комплексы.

[003] Кроме яиц и мяса птицы от крупных птицеводческих хозяйств ежесуточно поступают так называемые органические отходы, из которых особое место занимает птичий помет. Даже несмотря на подготовку соответствующих технологических, технических и проектных разработок, над которыми трудились специалисты из конструкторских бюро, проектных организаций и заводов по изготовлению оборудования для птицеводства, проблема загрязнения окружающей среды птицефабриками остается очень серьезной.

[004] С помощью несложных арифметических расчетов можно определить ежегодное количественное поступление этого вида органического сырья от каждого птицеводческого хозяйства. Сотрудниками ВНИТИП подсчитано, что от одной птицефабрики средней мощности (например, 400 тыс. кур-несушек и 9 млн цыплят-бройлеров) из производственных зон содержания и выращивания птицы ежесуточно поступает свыше 100 т пометной массы. Соответственно, в год накапливается более 40 тыс. т ценного органического сырья.

[005] Это количество пометной массы эквивалентно ежегодному поступлению в зону хранения 14 тыс. т органического вещества, 4 т золы, 600 кг общего азота, 400 кг общего фосфора (в пересчете Р₂О₅), 160 кг калия общего (в пересчете К₂О). А ведь помимо этого еще стоит учесть микроэлементы, которые содержатся в золе.

[006] Из уровня техники известно большое количество аналогов технологий переработки органических отходов животноводства, например, традиционное, ускоренное, сбраживания в биогазовых установках. Основными недостатками существующих решений являются, относительно долгие сроки переработки, техническая сложность выполнения работ, привязанность к конкретных видам отходов.

[007] Например, из уровня техники известен способ биологической переработки птичьего помета (патент RU 2445295, c05f 3/00, c05f 11/08, c12n 1/20, 23.08.2010), включающий последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, формирование, по крайней мере, одного бурта и внесение микроорганизмов в жидкой форме в виде суспензии, перемешивание смеси, биологический разогрев и аэробную ферментацию смеси. аэробную ферментацию смеси ведут до естественного снижения ее температуры до 25-30°С. в качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов bacillus subtilis в-168, bacillus mycodes в-691, streptomyces sp.ac-154, mukor psychrophilus f-1441, candida utilis y-2441 в количестве 1⋅10⁶-1⋅10⁷ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета.

[008] Недостатком известного способа биологической переработки птичьего помета является сложность технологического процесса, а также отсутствие универсальности по сырьевым компонентам.

[009] Известен способ микробиологической переработки птичьего помета , включающий укладку птичьего помета (патент RU 2525251, от 12.03.2013) включающий внесение биодобавок в жидкой форме, осуществление биологического разогрева и анаэробной ферментации смеси, в качестве биодобавки используют эффлюент в количестве 3-8% от общей массы птичьего помета , в состав которого входят минеральные удобрения - N:P:K в количестве 0,1:0,16:0,18% соответственно и аборигенная микрофлора с плотностью по микроорганизмам 260×10⁸ КОЕ/мл, при этом осуществляется сбор и отвод биогаза, образующегося в процессе разложения птичьего помета.

[0010] Данный способ наиболее близок по технической сущности к заявленному способу производства органического удобрения и принят за прототип.

СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

[0011] Технической задачей, решаемой в данном техническом решении, является осуществление способа переработки органических отходов животноводства iii-iv классов опасности (навоз КРС, птичий помет, навоз свиней, конский навоз) путем внесения микробиологического препарата в бурты с органическими отходами с целью получения органического удобрения.

[0012] Техническим результатом, достигаемым при решении вышеуказанной технической задачи, является сокращение сроков переработки отходов относительно аналогов.

[0013] Дополнительным техническим результатом является универсальность по сырьевым компонентам, применение микробиологических препаратов, произведенных на основе перерабатываемых отходов в реакторах биогазовых станций с анаэробными условиями, упрощенная процедура переработки отсутствием необходимости ворошения бурта и применения специальной техники для внесения биопрепаратов.

[0014] Указанный технический результат достигается благодаря осуществлению способа производства органического удобрения твердой фракции «ЭкоТерра-Т» и жидкой фракции «ЭкоТерра-Ж» в результате внесения микробиологического препарата органические отходы животноводства iii-iv классов опасности, отличающийся тем, что органические отходы влажность которых не превышает 75%, размещают на оборудованных площадках в открытых буртах; вносят микробиологический препарат в жидкой форме посредством опрыскивания поверхности бурта.

[0015] В некоторых вариантах реализации изобретения при размещении отходов в открытых буртах добавляют инертные наполнители.

[0016] В некоторых вариантах реализации изобретения площадка в открытых буртах оборудована согласно санитарно-эпидемиологическим требованиям к сбору, накоплению, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов производства и потребления.

[0017] В некоторых вариантах реализации изобретения ширина бурта составляет от 4м до 4,5 м, а длина бурта от 100 м до 250 м.

[0018] В некоторых вариантах реализации изобретения площадка размещения оборудованы средствами гидроизоляции (гидрозатвором) и системой отвода фильтрата.

[0019] В некоторых вариантах реализации изобретения дополнительно добавляют в отходы разлагающиеся органические остатки (обрабатываемые отходы) и материалы, служащие адсорбентами продуктов разложения.

[0020] В некоторых вариантах реализации изобретения внесение наполнителей в процессе формирования бурта осуществляется в следующем порядке:

• на участок предварительно доставляют и разравнивают по поверхности площадки влагопоглощающий материал (опилки, солома, торф, компост) слоем не менее 10 см;

• на влагопоглощающий материал совместно либо по отдельности сгружают органические отходы (навоз КРС, птичий помет, навоз свиней, конский навоз);

• смешивают органическую массу и формируют в бурт треугольной формы.

• Полученную смесь подвергают естественному компостированию в теплое время года в течение не менее 30 суток и в течение не менее 60 суток - в холодное время года.

[0021] В некоторых вариантах реализации изобретения микробиологический препарат вносят 3 или 4 раза с интервалами между внесениями 10-14 дней в количестве 2-4 л на 1 м² поверхности бурта или 6,7-7,6 препарата на 1 м³ обрабатываемого бурта.

[0022] В некоторых вариантах реализации изобретения микробиологический препарат применяют в концентрированном виде.

[0023] В некоторых вариантах реализации изобретения микробиологический состав микробиологического препарата представляет собой консорциум микроорганизмов, образующих трофическую цепочку.

[0024] В некоторых вариантах реализации изобретения для получения жидкой фракции удобрения, готовое удобрение помещается в технологическую емкость, где производится доведение до влажности 85-90%, измельчение и интенсивное перемешивание.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] На Фиг. 1 показано размещение органических отходов, влажность которых не превышает 75% (для всех типов отходов применяется аналогичная схема), где:

b_бур - ширина бурта;

l_бур - длина бурта;

b_пр - ширина проезда.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Ниже будет описано получение удобрения твердой фракции «ЭкоТерра-Т» в процессе снижения до 5 класса по классификации Росприроднадзора и 4 класса опасности по классификации Роспотребнадзора отходов влажностью не более 75%.

[0027] Удобрение получается в результате внесения микробиологического препарата в органические отходы животноводства iii-iv классов опасности.

[0028] Данное техническое решение основано на принципах комбинированной ферментации, сочетающей в себе использование продуктов анаэробной (влажной) ферментации органических отходов в анаэробных условиях влажностью до 95% и открытое дигерирование под их воздействием органических отходов влажностью до 75%. Препарат предназначен для обработки и утилизации отходов влажностью от 20% до 75%, с целью приготовления высокоценного экологически безопасного органического удобрения.

[0029] Предлагаемая технология включает в себя следующие технологические процессы и работы:

• подготовительные работы;

• транспортирование отходов;

• предварительная обработка отходов:

• буртование отходов

• компостирование и дозревание продукта.

[0030] Технология получения органического удобрения разработана и предполагает использование типовых технических средств, в т.ч. применение средств индивидуальной защиты.

[0031] Все производственные работы должны проводиться на открытом воздухе или в помещении, оснащенном приточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021 и СП 60.13330.2012, обеспечивающей состояние воздушной среды и содержание веществ в воздухе (ПДК) в соответствии с ГОСТ 12.1.005 и ГН 2.2.5.3532. Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны - по ГОСТ 12.1.016, РД 52.18.595, по графику, утвержденному в установленном порядке.

[0032] Ниже раскрывается получение удобрения в процессе снижения класса опасности отходов.

[0033] Органические отходы iii-iv классов опасности, показанные на Фиг. 1, влажность которых не превышает 75%, размещаются на специально оборудованных площадках в открытых буртах (Фиг. 1). Площадка должна быть оборудована согласно санитарно-эпидемиологическим требованиям к сбору, накоплению, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов производства и потребления.

[0034] Эмпирически установлено, что рекомендуемая ширина бурта должна составлять 4м ÷ 4,5 м, а длина бурта от 100 м до 250 м.

[0035] Для обеспечения свободного доступа транспортных средств и техники рекомендуемый размер ширины проезда к бурту должен быть 2,5м ÷ 5 м. Отходы транспортируют всеми видами транспорта с соблюдением правил перевозки груза, действующих на данном виде транспорта.

[0036] Площадка размещения (сам бурт и прилегающая территория) должны быть оборудованы средствами гидроизоляции (гидрозатвором) и системой отвода фильтрата. Площадка должна быть оборудована согласно санитарно-эпидемиологическим требованиям к сбору, накоплению, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов производства и потребления.

[0037] После размещения в отходы (отходы размещаются в бурт, препарат вносится посредством опрыскивания специальным оборудованием) вносится микробиологический препарат, которым может быть, например эффлюент биогазовых станций произведенный на основе перерабатываемых отходов.

[0038] Препарат транспортируют всеми видами транспорта с соблюдением правил перевозки груза, действующих на данном виде транспорта. Дозы внесения препарата определяются по категории влажности отходов, в зависимости от их консистенции. Категория влажности отходов представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Зависимость консистенции отходов т по влажности наименование показателя категории влажности i ii iii консистенция (фазовое состояние), визуальный осмотр сыпучее вязко-сыпучее вязкое массовая доля влаги, г/кг, не более 400 550 750 массовая доля органического вещества, г/кг 320÷ 480 240 ÷ 380 менее 220

[0039] Для отходов i и ii категории влажности микробиологический препарат рекомендуется вносить 3-4 раза (в летний период 1 месяц в зимний период 2 месяца) с интервалами между внесениями 10-14 дней в количестве 2-4 л на 1 м² поверхности бурта или 6,7-7,6 препарата на 1 м³ обрабатываемого бурта. Для отходов iii категории влажности рекомендуется проведение дополнительной обработки. Дополнительная обработка включает в себя повторение еще одного цикла обработки.

[0040] Для достижения наилучшего технического эффекта необходимо сочетать два основных компонента: разлагающиеся органические остатки (обрабатываемые отходы) и материалы, служащие адсорбентами (веществами поглощающими избыточную влагу) продуктов разложения. В качестве адсорбентов применяются навоз, торф, опилки, солома. Торф служит как источником питательных веществ для растений, так и их адсорбентом. При компостировании легкоразлагающихся органических остатков требуется большее количество адсорбирующих материалов, для трудноразлагающихся - меньшее (нет определённого коэффициента, на степень разложения органических отходов влияет много факторов). Данный вывод следует из закономерности распада органических веществ в природе.

[0041] Внесение наполнителей в процессе формирования бурта осуществляется в следующем порядке:

[0042] 1. На участок предварительно доставляют и разравнивают по поверхности площадки влагопоглощающий материал (смесь помета с подстилкой, древесные опилки, солому, торф, измельченную древесину) слоем не менее 10 см, что выведено эмперически.

[0043] 2. На влагопоглощающий материал совместно или по отдельности сгружают органические отходы iii-iv класса опасности (навоз КРС, птичий помет, навоз свиней, конский навоз).

[0044] 3. Органическая масса смешивается и формируется в бурт треугольной формы

[0045] После этого микробиологический препарат вносят 3-4 раза с интервалами (в теплый период 1 месяц в холодный период 2 месяца) между внесениями 10-14 дней в количестве 2-4 л на 1 м² поверхности бурта или 6,7-7,6 препарата на 1 м³ обрабатываемого бурта. При необходимости осуществляют проведение дополнительной обработки. Дополнительная обработка включает в себя повторение еще одного цикла обработки.

[0046] Для достижения наилучших (в данном случае значит минимальный срок цикла 30дней) результатов микробиологический препарат рекомендуется применять в неразбавленном виде. Препарат в концентрированном виде оказывает эффективное воздействие.

[0047] При этом происходит экзотермический процесс биологического окисления, в котором органические отходы подвергаются анаэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности.

[0048] Микробиологический состав биопрепарата представляет собой консорциум микроорганизмов, образующих трофическую цепочку. Консорциум формируется из микрофлоры исходных органических отходов в процессе анаэробного сбраживания в реакторе биогазовой станции.

[0049] Из наиболее часто встречающихся культур следует отметить lactobacillus acidophilus, butyrivibrio fibrisolvens, peptostreptococcus productus, bacteroides uniformis, eubacterium aerofa-ciens. К числу целлюлозоразлагающих бактерий микрофлоры жвачных относятся bacteroides succinoqenes и ruminococcus flavefaciens. Из рубца и навоза жвачных были изолированы такие метанообразующие бактерии, как methanobacterium mobile, methanobrevibacter ruminantium и methanosarcina ssp. После определенного срока работы метантенка при установленном температурном режиме образуется сравнительно стабильный консорциум микроорганизмов. Первую стадию разрушения сложных органических полимеров осуществляют бактерии из родов clostridium, bacteroides, ruminococcus, butyrivibro. Главные продукты ферментации -- ацетат, пропионат, сукцинат, н2 и со2. Конечными продуктами ферментации целлюлозы и гемицеллюлозы под действием бактерий, выделенных из рубца жвачных и кишечника свиней, являются различные летучие жирные кислоты. Бактерии второй, или ацетогенной, фазы, относящиеся к родам syntrophobacter, syntrophomonas и desulfovibrio, вызывают разложение пропионата, бутирата, лактата и пирувата до ацетата, н2 и со2 -- предшественников метана. Ряд микроорганизмов способны синтезировать ацетат из со2 в термофильных условиях, к их числу принадлежат clostridium formicoaceticum, acetobacterium woodii, метановые бактерии из родов methanothrix, methanosarcina, methanococcus, methanogenium и methanospirillum.

[0050] Внешне препарат представляет собой жидкость от светло-коричневого до черного цвета с кефирно-силосным запахом.

[0051] В результате образуется органическое удобрение.

[0052] Далее раскрывается получение жидкой фракции «ЭкоТерра-Ж» в процессе снижения класса опасности отходов.

[0053] В случае необходимости получения жидкой фракции органического удобрения «ЭкоТерра-Ж» используется готовый продукт «ЭкоТерра-Т» , удобрение помещается в специальную технологическую емкость, где производится доведение до влажности 85-90%, измельчение и интенсивное перемешивание.

[0054] Технологический процесс производства жидкой фракции органического удобрения включает следующие стадии:

• приемку сырья, входной контроль сырья;

• предварительную обработку отходов;

• измельчение отходов и разбавление до требуемой влажности;

• обработку и разделение образовавшихся конечных продуктов.

[0055] В результате образуется жидкая фракция органического удобрения «ЭкоТерра-Ж».

[0056] Сырье и материалы допускаются в производство по показателям, указанным в документах поставщика (в паспорте отхода, лабораторных исследованиях). Материалы допускаются в производство только при наличии оформленных в установленном порядке документов о качестве, подтверждающих их соответствие требованиям нормативной документации, о чем производится соответствующая запись в журнале входного контроля сырья и материалов участка переработки отходов.

[0057] Все принимаемые виды исходного сырья подлежат обязательному входному радиационному контролю в соответствии с «временными критериями по принятию решений при обращении с почвами, твердыми строительными, промышленными и другими отходами, содержащими гамма-излучающие радионуклиды», утвержденными главным государственным санитарным врачом РФ 05.06.1992 г. № 01-19/5-11. Критерием допуска к использованию в технологическом процессе является мощность экспозиционной дозы не более 30 мкР/ч.

[0058] В рамках использования данного технического решения была доказана биологическая эффективность: использование удобрения дает питание и развивает корневую систему и надземную массу растений.

[0059] При биологической обработке отходов основные составляющие удобрений - азот, фосфор и калий, а также все необходимые биогенные элементы, например сера, кальций и микроэлементы переходят в минерализованное, свободное, растворимое, наиболее доступное для растений состояние. Аммонийный азот, окись фосфора, окись калия и свободные микроэлементы, которые сразу же усваиваются растениями с момента внесения жидких удобрений в почву в отличие от навоза, который дает эффект на второй и третий год после его запашки.

[0060] При обработке органических отходов микробиологическим препаратом данного технического решения в удобрениях накапливаются такие биологически важные и необходимые для ризосферной (околокорневой) микрофлоры и растений соединения, как аминокислоты, в том числе и незаменимые, все витамины группы B и соединения многочисленной группы витамина B, высокоактивные биологические соединения класса ауксинов, ускоряющие в растениях образование целого ряда необходимых структур, например хлорофилла и биологических катализаторов - ферментов, повышающих образование зеленой массы растения и площадь фотосинтеза.

[0061] При биологической обработке образуются также гуминоподобные соединения, улучшающие структуру почвы, что способствует улучшению влаговоздушного обмена вокруг корневой системы растений.

[0062] Данное техническое решение имеет нейтральную или слабощелочную реакцию среды, что при внесении их в почву снижает кислотность почв.

[0063] Получаемый агрохимикат органическое удобрение повышает урожайность сельскохозяйственных культур и может быть рекомендовано для использования во всех природно-климатических зонах на любых почвах.

[0064] Удобрение в условиях эксплуатации не оказывает вредного воздействия на организм человека и окружающую среду. Удобрение не обладает местнораздражающим и сенсибилизирующим действием. Кумулятивная активность грунта не выражена. Отдалённые эффекты (мутагенный, эмбриотоксический, тератогенный, канцерогенный) не выявлены.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к сельскохозяйственному производству, садоводству, цветоводству, лесному и городскому хозяйствам. В способе размещают органические отходы животноводства iii-iv классов опасности на оборудованных площадках в открытых буртах и вносят в них посредством опрыскивания оборудованием микробиологический препарат в виде эффлюента биогазовых станций. На участок предварительно доставляют и разравнивают по поверхности площадки влагопоглощающий материал в виде опилок, соломы, торфа и компоста слоем не менее 10 см. На влагопоглощающий материал совместно либо по отдельности сгружают органические отходы животноводства iii-iv классов опасности в виде навоза КРС, птичьего помета, навоза свиней, конского навоза, влажность которых не превышает 75%. Смешивают органическую массу и формируют в бурт треугольной формы. Микробиологический препарат посредством опрыскивания оборудованием вносят 3 или 4 раза с интервалами между внесениями 10-14 дней в количестве 2-4 л на 1 м² поверхности бурта. Полученную смесь подвергают естественному компостированию в теплое время года в течение не менее 30 суток, а в холодное время года в течение не менее 60 суток. При этом площадка размещения оборудована средствами гидроизоляции – гидрозатвором и системой отвода фильтрата. Способ обеспечивает сокращение сроков переработки отходов, универсальность по сырьевым компонентам, применение микробиологических препаратов, произведенных на основе перерабатываемых отходов в реакторах биогазовых станций с анаэробными условиями, упрощенную процедуру переработки с отсутствием необходимости ворошения бурта и применения специальной техники для внесения биопрепаратов. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ производства органического удобрения в виде твердой фракции, в котором размещают органические отходы животноводства iii-iv классов опасности на оборудованных площадках в открытых буртах и вносят в них посредством опрыскивания оборудованием микробиологический препарат в виде эффлюента биогазовых станций, отличающийся тем, что на участок предварительно доставляют и разравнивают по поверхности площадки влагопоглощающий материал в виде опилок, соломы, торфа и компоста слоем не менее 10 см, на влагопоглощающий материал совместно либо по отдельности сгружают органические отходы животноводства iii-iv классов опасности в виде навоза КРС, птичьего помета, навоза свиней, конского навоза, влажность которых не превышает 75%, смешивают органическую массу и формируют в бурт треугольной формы, микробиологический препарат посредством опрыскивания оборудованием вносят 3 или 4 раза с интервалами между внесениями 10-14 дней в количестве 2-4 л на 1 м² поверхности бурта, полученную смесь подвергают естественному компостированию в теплое время года в течение не менее 30 суток, а в холодное время года в течение не менее 60 суток, при этом площадка размещения оборудована средствами гидроизоляции – гидрозатвором и системой отвода фильтрата.

2. Способ производства органического удобрения по п.1, характеризующийся тем, что при размещении отходов в открытых буртах добавляют инертные наполнители.

3. Способ производства органического удобрения по п.1, характеризующийся тем, что площадка в открытых буртах оборудована согласно санитарно-эпидемиологическим требованиям к сбору, накоплению, транспортированию, обработке, утилизации, обезвреживанию, размещению отходов производства и потребления.

4. Способ производства органического удобрения по п.1, характеризующийся тем, что ширина бурта составляет от 4 м до 4,5 м, а длина бурта от 100 м до 250 м.

5. Способ производства органического удобрения по п.1, характеризующийся тем, что дополнительно добавляют в отходы разлагающиеся органические остатки и материалы, служащие адсорбентами продуктов разложения.

6. Способ производства органического удобрения по п.1, характеризующийся тем, что микробиологический препарат применяют в концентрированном виде.

7. Способ производства органического удобрения по п.1, характеризующийся тем, что микробиологический состав микробиологического препарата представляет собой консорциум микроорганизмов, образующих трофическую цепочку.

8. Способ производства органического удобрения в виде жидкой фракции, в котором удобрение по п.1 помещают в технологическую емкость, где производится доведение до влажности 85-90%, измельчение и интенсивное перемешивание.