Біологічне добриво, спосіб одержання біологічного добрива та установка для його одержання (варіанти)

1. Біологічне добриво, що містить біогумус, до складу якого входить азот, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, марганець, мідь, водорозчинні гумати та агрономічно корисна біофлора біогумусу, яке відрізняється тим, що компоненти, які входять до складу добрива, містяться в наступному співвідношенні, мас. %: азот 0,0084-3,0 фосфор 0,0053-3,0 калій 0,036-3,0 кальцій 0,0047-1,0 магній 0,0037-0,37 залізо 0,00025-0,025 марганець 0,000011-0,001 мідь 0,000045-0,0045 водорозчинні гумати 0,00016-0,6 вода решта, при цьому в складі добрива присутня агрономічно корисна біофлора біогумусу в кількості 15,56-15,512 колоній в 1 мл, а розмір твердих часток добрива складає 3-10 мкм. 2 (19) 1 3 87342 4 хідний трубопровід з'єднаний з вхідним трубопробаками посвітління продукту, крім цього, установка водом шнекового екструдера, і через струминний додатково облаштована буферним баком дрібноаератор - з біореактором, який оснащений конічдисперсної суспензії, вхідний трубопровід якого ним днищем зі встановленим в ньому розподільзв'язаний з вихідним трубопроводом диспергаточим пристроєм, при цьому верхня частина біореара, а вихідний трубопровід - з вхідним трубопроктора з'єднана з двома сполученими між собою водом біореактора. Винахід відноситься до сільського господарства і призначений для виготовлення рідких екологічно чистих комплексних добрив на основі біогумусу. Найбільш поширеного вжитку він матиме при позакореневому підживленні рослин, обробці насіння, замочуванні саджанців дерев і прикореневому внесенні в грунт способом обприскування. Застосування хімічних добрив та різноманітних пестицидів, яке набуло широкого розмаху в сучасному сільському господарстві, призводить до забруднення грунтів та уповільнення процесу природного відродження їх родючості. У зв'язку з цим особливої актуальності набуває виробництво і застосування екологічно чистих добрив на основі природних матеріалів, що не тільки не шкодять ґрунту, а й живлять рослини та забезпечують їх біологічно активними речовинами, які допомагають протистояти хворобам та негативному впливу антропогенного навантаження. У цьому аспекті широкого поширення в якості високоефективного добрива набув біогумус. Його одержують шляхом переробки промисловою популяцією червоних каліфорнійських черв'яків органічних відходів різноманітного походження: гною тварин, рослинних, побутових, харчових відходів і т.п. Біогумусне добриво багате гуміновими речовинами, макро- і мікроелементами, амінокислотами, ензимами, рослинними гормонами, а також антибіотиками і живою агрономічно-корисною біофлорою. Наявність в біогумусі значного вмісту гуматів кальцію сприяє утворенню водостійкої мілкозернистої структури грунту, що сприяє збереженню ґрунтової вологи в прикореневій зоні. Високий вміст в біогумусі корисної біофлори, яка продукує біологічно активні речовини, підвищує стійкість рослин до хвороб і шкідників. Біогумус суттєво впливає на кислотність грунту і має властивість змінювати її в бік оптимуму. Унікальні властивості цього продукту лягли в основу розробки різноманітних твердих та рідких форм добрив, у яких діючою речовиною є біогумус. На сьогоднішній день розроблені чисельні методики та обладнання для виготовлення комплексних рідких добрив на основі біогумусу, кожна з яких має специфічні для свого виду характеристики. Рідка форма добрива - це дисперсна система з рідким дисперсійним середовищем і твердою дисперсною фазою (або ж суспензія) До переліку основних характеристик рідких добрив, окрім агрохімічної, входить такий важливий показник, як стабільність суспензії перед внесенням її в грунт. Саме цей показник обумовлює споживчі якості рідкого добрива, від нього у великій мірі залежить як ефективність обробки, так і надійність функціонування обладнання, яке застосовується при об робці (обприскуванні) рослин. Враховуючи те, що обробка рослин методом обприскування є одним із найефективніших і недорогих способів, стабільність суспензії є обов'язковим фактором для успішного проведення сільськогосподарських робіт. Умовам стабільності відповідає суспензія, яка має задовільну текучість при мінімальній в'язкості. Для задоволення цих умов до складу рідкого добрива вводять різноманітні поживні елементи. Так, наприклад, в [а.с. №1708806 МПК8: C05G1/06, опубл. в Бюл. №4, 1992р.] описане мінеральне добриво, яке в якості стабілізатора суспензії містить гель. Гель являє собою суміш витяжки з торфу, метасилікату калію, фосфорної кислоти та солей полівалентних катіонів металів. Гелева складова цього добрива дозволяє утримувати тверді нерозчинні частки солей у підвішеному стані, але в той же час її інгредієнти мало впливають на підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Крім того, нерозчинні часточки солей мають завеликі розміри, які, хоч і утворюють завись в гелевому середовищі, можуть застрявати в патрубках і форсунках обприскувачів. Відоме також рідке гумінове добриво, яке являє собою відстояну суспензію біогумусу та сільськогосподарських відходів, до складу яких входить калій [патент РФ №2263092, МПК8: C05F11/02, опубл. 2005.10.27]. Суспензія містить також екстракт гумінових кислот та продукти розпаду органічних складових сировини. Слід зазначити, що практично будь-яка відстояна суспензія, яка застосовується як добриво, завжди має набагато менший вміст поживних елементів, ніж вихідна суспензія, з якої, власне, одержується це добриво. Воно легко розпилюється, але його біологічна ефективність є невисокою. Одним із шляхів підвищення біологічної цінності добрива є його мікробіологічна ферментація. Так, в [заявці РФ №20021296660/12 МПК8: C05F11/02, опубл. 2004.05.27] описане буровугільне (вуглегумінове) добриво, яке містить подрібнені часточки бурого вугілля та добавку - водну бактеріальну суспензію біогумусу. Збагачення добрива мікроорганізмами підвищує його споживчі якості, зокрема, забезпечує регуляцію росту рослин, але в той же час експлуатаційні властивості добрива, пов'язані з його застосуванням, збереженням та транспортуванням, незадовільні - часточки біогумусу у водній суспензії мають тенденцію до осідання, вони можуть застрявати в патрубках і форсунках обприскувачів. В галузі сучасного рослинництва нараховується чимало методик по виготовленню рідких форм комплексних добрив, до складу яких входить біогумус. Так, в [патенті України №66173 МПК8: 5 87342 6 C05D11/02, опубл. в Бюл. №4, 2004р.] описаний Виробництво рідких органічних добрив потреспосіб одержання біодобрива з фунгіцидними і бує створення надійного, економічного і простого в бактерицидними властивостями. Спосіб включає обслуговуванні обладнання. Удосконалення існуприготування водного екстракту біогумусу, одерючих технологій та створення нових неодмінно жаного шляхом переробки червоним каліфорнійпов'язане зі створенням нових типів установок та ським черв'яком органічних відходів, до складу пристроїв. яких входить 50-80% рослин, заражених грибками. Так, відома установка для виробництва мінеДля отримання добрива біогумус поміщають в ралізованих органічних добрив, описана в [патенті центрифугу і перемішують з водою, після чого РФ №2254699 МПК8: А01С3/00, C05F3/06, отриману суміш зливають і відстоюють до повного C05F11/04, опубл. 2005.06.27], яка оснащена реосідання твердих часточок. Відстояна рідина явзервуаром з вхідним і вихідним трубопроводами, ляє собою готовий продукт. Недоліком цього добзасобом перемішування рідкого середовища та рива є низький вміст живої корисної мікрофлори інжектором. Недоліком цієї установки є те, що вобіогумусу, адже в процесі обробки в центрифузі на не спроможна забезпечити виробництво стійкобільша її частина втрачає свою життєздатність. го до розшарування продукту - добриво, що вироКрім того, перемішана в центрифузі суміш зберігає бляється, має муловий осад, який може свою однорідність протягом порівняно невеликого спричинити забивання патрубків розпилювальних проміжку часу, і відстояна рідина може розшаропристроїв. вуватись. Відома установка для виробництва рідкого орПодібна технологія виготовлення рідкого гуміганічного добрива на основі сировини, що містить нового добрива описана в [патенті РФ №2263092 гумінові сполуки, яке змішується з біомасою при МПК8: C05F11/02, опубл. 2005.10.27]. Добриво постійному барботуванні повітряними потоками одержують шляхом приготування водної суспензії [патент РФ №2040516, МПК8: C05F11/02, опубл. в біогумусу, із додаванням до неї діючої речовини Бюл. №21, 1995р.]. Ця установка містить шнековий мінеральних добрив, обробкою суміші лугом, пеподрібнювач сировини, з'єднаний з баком, сполуремішуванням одержаної суспензії та її відстоюченим трубопроводом з ємністю, в якій зберігаєтьвання. Технологічний цикл приготування цього ся біомаса, яка подається в бак за допомогою віддобрива є довготривалим -наприклад, процес пецентрового насосу. Бак обладнаний засобом ремішування суміші займає близько 10-12 годин, а перемішування подрібненої сировини з біомасою. відстоювання суспензії - 2-2,5 діб. Але головним Установка оснащена також компресором, який недоліком технології є те, що вона не спроможна забезпечує барботування суміші, що перемішуєтьзабезпечити одержання продукту, стійкого до розся. Ця установка має ті ж недоліки, що і вищезгашарування. дана, через що кінцевим продуктом, який нею виПрикладом виготовлення рідкого добрива з робляється, є рідка кефіроподібна маса, яка підвищеним вмістом регуляторів росту рослин містить тверді включення, які здатні засмічувати (активних метаболітів) може бути спосіб, описаний розпилювальне обладнання. в [патенті України №47304 МПК8: C05F11/08, Подібна установка по виробництву екологічно опубл. в Бюл. №6, 2002р.]. Згідно цього способу чистого добрива описана в [патенті України подрібнений торф змішують з культуральною рі№64092 МПК8: C05F11/04, опубл. в Бюл. №2, диною - бактеріальною суспензією та додають 2004р.]. До її складу входить біореактор, в якому є водну витяжку біогумусу. Ця технологія ускладнюзона завантаження, зона вивантаження, пристрій ється необхідністю вирощування певного виду подачі органічних відходів в біореактор і видаленбактерій у спеціальному середовищі. ня з нього, а також пристрій для перемішування Відомий також спосіб одержання біодобрива, суміші в біореакторі. За допомогою цієї установки що включає наступні операції: у просіяний біогумус одержують добриво, що являє собою рідку фракдодають біомасу червоного каліфорнійського черцію забродженої маси подрібнених відходів, часв'яка і подрібнюють суміш до одержання однорідточки яких несумісні з розмірними параметрами ної маси, яку змішують з водою і збивають до розпилювального устаткування. Таким чином, отримання суспензії [патент України №67514, конструктивна побудова цієї установки також не МПК8: С05О9/02, опубл. в Бюл. №6, 2004р.]. Сустворює умов для одержання мілкодисперсної і спензію відстоюють, відокремлюють від твердих стабільної суспензії. часток і водний розчин використовують як добриЗа прототип винаходу прийняте біологічне дово. Ця технологія, завдяки використанню біомаси бриво, що містить біогумус, до складу якого вхочерв'яка, забезпечує насичення добрива цінними дить азот, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, компонентами, що підвищують імунні властивості марганець, мідь, водорозчинні гумати та агрономірослин. Але, як було відзначено вище, у відстояну чно-корисна біофлора біогумусу [патент РФ фракцію переходить порівняно незначна кількість №2181710, МПК8: C05F11/02, C05F3/02 опубл. поживних речовин, в той час як основна їх маса 2002.04.27]. завжди лишається в осілій фракції. Крім того, ця Добриво містить азот, калій, фосфор та гумітехнологія потребує чималих витрат на вирощунові кислоти і являє собою відстояну і відфільтровання біомаси черв'яків, склад якої в подрібненій вану суспензію торфу і біогумусу, до якої при несуміші доходить до 40%. Таким чином, розглянута обхідності додають додаткові елементи живлення технологія є недостатньо ефективною, а з позиції - мідь, бор, цинк, селен, окисел кремнію. Недоліемоційного сприйняття її можна назвати негуманком цього продукту є низький вміст агрономічноною - адже для одержання біомаси потрібно покорисної біофлори біогумусу, що суттєво знижує дрібнювати живі особини цінного черв'яка. ефективність добрива. Причиною низького вмісту 7 87342 8 біофлори є те, що в процесі перемішування суміші Поставлена задача досягається за рахунок тобіогумусу і торфу в реакторі значна кількість мікго, що в біологічному добриві, що містить біогумус, роорганізмів просто гине, а велика кількість життєдо складу якого входить азот, фосфор, калій, здатної мікрофлори залишається в осаді. кальцій, магній, залізо, марганець, мідь, водорозПрисутні в готовому продукті часточки твердих чинні гумати та агрономічно-корисна біофлора включень діючої речовини - біогумусу та торфу біогумусу, згідно до винаходу, компоненти, які стають причиною забивання отворів розпилювачів входять до складу добрива, містяться в наступночерез завеликі розміри. Крім того, вони можуть му співвідношенні (в мас.%): осідати на дно ємності, в якій зберігається добриазот 0,0084-3,0; во. Таким чином, фізичний стан добрива можна фосфор 0,0053-3,0; представити як суспензію з низьким ступенем дискалій 0,036-3,0; персності та стабільності, використання якої з мекальцій 0,0047-1,0; тою обприскування рослин є проблематичним. магній 0,0037-0,37; В основу винаходу поставлена задача підвизалізо 0,00025-0,025; щення агрохімічної ефективності біологічного добмарганець 0,000011-0,001; рива шляхом оптимізації якісного і кількісного вмімідь 0,000045-0,0045; сту його поживних елементів та мінімізації розмірів водорозчинні гумати 0,00016-0,6; твердих включень, які входять до складу добрива, вода решта, що дозволяє підвищити агрохімічну цінність добпри цьому в складі добрива присутня агронорива, збільшити загальну площу твердих часточок, мічна-корисна біофлора біогумусу в кількості 15,56на яких іммобілізуються мікроорганізми, що при15,512 колоній в 1мл, а розмір твердих часток добзводить до їх інтенсивного розвитку, в результаті рива складає 3-10мкм. чого не тільки відновлюється бактеріальна флора, У складі запропонованого добрива поживні втрачена в процесі проведення технологічних опеелементи біогумусу присутні в значно більшій кільрацій робочого циклу, а й значно поповнюється її кості, ніж у добриві, описаному у винаході, прийнявміст у готовому продукті, крім того, створюються тому за прототип. Про це свідчать наведені дані: умови для безперешкодного проходження добрива через канали розпилювальних установок. азот фосфор калій кальцій магній залізо марганець мідь водорозчинні гумати вода - решта агрономічно-корисна біофлора біогумусу Винахід, % 0,0084-3,0 0,0053-3,0 0,036-3,0 0,0047-1,0 0,0037-0,37 0,00025-0,025 0,000011-0,001 0,000045-0,0045 0,00016-0,6 Прототип, % (в середньому) 0,0087 0,00213 0,0226 0,0058 0,0030 0,000078 0,000004 0,000002 0,000066 156-1512 колоній в 1мл 7,36 колоній в 1мл. Підвищений вміст у запропонованому добриві збалансованої кількості і в легкодоступних формах азоту - покращує синтез амінокислот, з яких формуються білки і поліпептиди; фосфору - стимулює процеси дихання і фотосинтезу; калію - підвищує обводненість протоплазми і її водоутримуючу здатність і активізує надходження пластичних речовин із листків до репродуктивних органів; кальцію сприяє кращому розвитку кореневої системи, оптимізується реакція грунтово-вбирного комплексу; магнію і заліза - покращує утворення хлорофілу в листках; марганцю - позитивно впливає на вуглеводний, нуклеїновий і білковий обмін рослин, активізує і посилює фотосинтез; водорозчинних гуматів - активізує і прискорює процеси росту і розвитку рослин, знижує вплив стресових природних факторів. Крім того, тверді часточки біогумусу являють собою мілкодисперсні, майже пиловидні включення, які знаходяться в суспензії у завислому стані, не утворюючи осаду. Така суспензія навіть при тривалому зберіганні не розшаровується, зберігаючи свою стабільність, і є найбільш прийнятною для обробки рослин методом обприскування. Суттєвою перевагою біологічного добрива є значний вміст у ньому активної (живої) агрономічно-корисної бактеріальної флори, що робить його також ефективним мікробіологічним добривом, яке є відмінним регулятором росту рослин, сприяє відновлюванню грунтів навіть після багаторічного використання та пригнічує патогенну мікрофлору (див. таблицю 1). 9 87342 10 Таблиця 1 Основні таксономічні і функціональні групи мікроорганізмів, колоній в 1мл Стретоміцети, тис. Спороутворювальні бактерії, млн. Фосформобілізуючі мікроорганізми, млн. Целюлозоруйнівні мікроорганізми, млн. Ольгонітрофільні бактерії, тис. Азотобактер, млн. Амоніфікатори, млн. Нітрифікатори, тис. Мікроорганізми що утилізують мінеральний азот, тис. Мікроорганізми що відновлюють нітрати, тис. Денітрифікатори, тис. Автохтонна біофлора, млн. Мікроорганізми роду Nocardia, тис. Разом, млн.: Високий вміст агрономічно-корисної біофлори є результатом наявності у добриві мілкодисперсних твердих включень. Враховуючи те, що мікроорганізми біогумусу іммобілізуються на зовнішній поверхні твердого субстрату-носія, очевидно, що зі зменшенням розмірів твердих часточок збільшується площа для їх "заселення" - мікроорганізми одержують сприятливі умови для активного розмноження. Цей процес інтенсифікується також і завдяки тому, що розвиток бактерій відбувається у присутності кисню. В результаті проведення серії досліджень було встановлено, що вміст поживних елементів, які входять до складу біологічного добрива у кількісному інтервалі, запропонованому даним технічним рішенням, є оптимально збалансованим для забезпечення повноцінного живлення рослин протягом всього періоду їх розвитку і з урахуванням їх біологічних особливостей. Так само і розмір твердих часточок добрива в інтервалі 3-10мкм є най Винахід 400 1,3 1,3 3,3 750 1,5 3,1 30 800 250 250 2,4 100 15,5 Прототип 50 0,9 0,4 1,1 250 0,0 1,5 10 150 150 40 1,5 125 7,3 більш прийнятним для забезпечення як високих агрохімічних, так і високих експлуатаційних характеристик добрива. Добриво, кількісний склад поживних елементів якого буде меншим, ніж це передбачено винаходом, має надто низьку біологічну активність і обробка ним рослин мало позначиться на їх розвитку. Використання добрива, вміст поживних елементів якого перевищуватиме зазначений у винаході кількісний інтервал, у деяких випадках може викликати перенасичення рослин біологічно активними речовинами, що призводить до пригнічення їх росту і погіршення якості продукції. Подрібнення в диспергаторі біогумусу до часточок, розмір яких перевищуватиме 10мкм, призведе до застрявання їх у форсунках обприскувачів, а отримання часточок розміром менше 3мкм є надто складною технічною операцією. В таблиці 2 представлені результати стимулюючого ефекту на ріст і розвиток рослинних біотестів. Таблиця 2 Варіанти Винахід Прототип Тест-культура редиска "Червона з білим Тест-культура кукурудза кінчиком" енергія проростання насіння, % до конт- приріст коренів за добу, % до кон% активізації ролю* тролю* 88 123,8 +23,8 84 119 +19,0 Контроль - вода В таблиці 3 представлені результати дослідів, проведених на ділянці, засадженій помідорами, із застосуванням конкретних складів біологічного добрива. В досліді №1 інгредієнти добрива підібрані у кількості, меншій мінімальної, запропонованої даним винаходом. В досліді №2 - у кількості, що перевищує максимальний вміст інг редієнтів, запропонований винаходом. В досліді №3 - у кількості, рівній мінімальному вмісту інгредієнтів, запропонованому винаходом. В досліді №4 - у кількості, рівній максимальному вмісту інгредієнтів, запропонованому винаходом. В досліді №5 та №6 - у кількості, що знаходиться в межах запропонованого інтервалу. 11 87342 12 Таблиця 3 № п/п 1 2 3 4 5 6 Кількість рослин, що вижили на 100 штук посаджених Склад інгредієнтів, мас.% азот - 0,0080, фосфор - 0,0050, калій - 0,030, кальцій - 0,0042, магній - 0,0032, залізо - 0,00020, марганець - 0,000009, мідь - 0,000040, водорозчинні гумати 0,00012, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 154кол/мл азот - 5,0, фосфор - 5,0, калій - 5,0, кальцій - 2,0, магній - 0,40, залізо - 0,030, марганець - 0,003, мідь - 0,0050, водорозчинні гумати - 0,7, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 1514кол/мл азот - 0,0084, фосфор - 0,0053, калій - 0,036, кальцій - 0,0047, магній - 0,0037, залізо - 0,00025, марганець - 0,000011, мідь - 0,000045, водорозчинні гумати 0,00016, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 156кол/мл азот - 3,0, фосфор - 3,0, калій - 3,0, кальцій - 1,0, магній - 0,37, залізо - 0,025, марганець - 0,001, мідь - 0,0045, водорозчинні гумати - 0,6, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 1512кол/мл азот - 1,5, фосфор - 1,5, калій - 1,6, кальцій - 0,55, магній - 0,01, залізо 0,00080, марганець - 0,000099, мідь - 0,000099, водорозчинні гумати - 0,00085, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 158кол/мл азот - 2,5, фосфор - 2,5, калій - 2,5, кальцій - 0,80, магній - 0,12, залізо - 0,010, марганець - 0,000080, мідь - 0,000085, водорозчинні гумати - 0,00095, вода решта, агрономічно-корисна біофлора - 159кол/мл За результатами таблиці видно, що найбільший показник виживаності рослин має місце у випадку застосування добрив під №№ 5, 6. За прототип винаходу прийнятий також спосіб одержання комплексного рідкого органічного добрива, що включає розбавлення біогумусу водою, перемішування та мікробіологічну ферментацію одержаної суміші при безперервному її збагаченні киснем [патент РФ №2107054, МПК8: C05F11/00, C05F17/00, опубл. 1998.03.20]. Згідно цього способу вихідну сировину завантажують до ферментера, додають підігріту воду і здійснюють мікробіологічну ферментацію при постійному перемішуванні. Для забезпечення оптимальних умов ферментації температуру суспензії підтримують в межах 25-30°С і впродовж всього циклу реакційну масу збагачують киснем шляхом продування ферментера підігрітим до температури 25-30°С повітрям. По закінченні процесу ферментації суспензію відстоюють та відділяють рідку фазу, яку потім випарюють при температурі 25-30°С. Одержану суху фракцію розбавляють водою і таким чином одержують кінцевий продукт - рідке гумінове добриво. Недолік цієї технології полягає в тому, що вона не передбачає операції мілкого подрібнення вихідної сировини, через що ефективність мікробіологічної ферментації є недостатньо високою. А, враховуючи той факт, що ферментовану суспензію піддають обезводненню при температурі 25-30°С, очевидно, що чимала частка мікробіологічної популяції втрачається. Слід також зазначити, що повний технологічний цикл приготування цього добрива є довготривалим і складним. Так, наприклад, для проведення ферментації суспензію потрібно підігрівати до температури 25-30°С, а сам процес ферментації займає не менше 160 годин. В основу винаходу поставлена задача спрощення та підвищення ефективності способу оде 76 68 89 86 91 94 ржання біологічного добрива шляхом обробки подрібненої вихідної сировини за допомогою гідравлічного кавітаційного диспергатора та оптимізації умов проведення мікробіологічної ферментації водної суспензії, що забезпечує мінімізацію розмірів твердих часточок біогумусу до стану, при якому водна суспензія, яка містить ці часточки, являє собою стабільну, гомогенну, стійку до розшарування субстанцію, а також збільшується загальна площа твердих часточок, на яких іммобілізуються мікроорганізми, що призводить до їх інтенсивного розвитку, крім того, створюються умови для безперешкодного проходження добрива через канали розпилювальних установок. Поставлена задача досягається за рахунок того, що в способі одержання біологічного добрива, що включає розбавлення біогумусу водою, перемішування та мікробіологічну ферментацію одержаної суміші при безперервному її збагаченні киснем, згідно до винаходу, біогумус піддають диспергуванню за допомогою гідродинамічного кавітаційного диспергатора до одержання мілкодисперсної водяної суспензії з розміром твердих часток біогумусу 3-10мкм, після чого здійснюють мікробіологічну ферментацію бактеріальною флорою біогумусу. Запропонований спосіб виготовлення добрива забезпечує можливість подрібнення біогумусу до стану мікродисперсних часточок розміром 310мкм. Цей ефект досягається завдяки рециркуляції водної суміші через гідродинамічний кавітаційний змішувач. Тверді часточки біогумусу, здійснивши декілька "обертів" через кавітаційний змішувач або роторно-пульсаційний апарат, під дією кавітаційних ефектів подрібнюються. Такі часточки утворюють стійку до осідання завись (емульсію). І, як було сказано вище, зі зменшенням розмірів часточок збільшується площа поверхні, на якій можуть іммобілізуватись мікроорганізми, через що вміст біофлори біогумусу у рідкому 13 87342 14 добриві, виготовленому згідно запропонованої В основу другого варіанту виконання винахотехнології, набагато вищий, ніж у відомому винаду поставлена задача підвищення експлуатаційході. Цьому сприяє також те, що контакт мікроорних можливостей установки для виготовлення ганізмів з мілкодисперсними включеннями біогубіологічного добрива шляхом удосконалення її мусу відбувається під дією ерліфтних потоків конструктивного виконання, зокрема, оснащенповітряних бульбашок, у яких міститься кисень. ням диспергатором із зовнішнім контуром рецирСуттєвою перевагою способу є також і те, що куляції, оптимізацією зв'язків між основними для ферментації суспензії використовують не конструктивними елементами, а також оснащенокремо вирощену популяцію мікроорганізмів (як ням установки буферним баком мілкодисперсної це має місце у прототипі), а бактеріальну флору суспензії та двома баками посвітління продукту, вихідної сировини - біогумусу. Це значно підвищо забезпечує мінімізацію розмірів твердих часщує біологічну цінність добрива та знижує його точок біогумусу до стану, при якому водна сусобівартість. спензія, яка містить ці часточки, являє собою Поєднання таких факторів, як наявність в сустабільну, гомогенну, стійку до розшарування спензії мілкодисперсних часточок та контакт їх з субстанцію, а також забезпечується збільшення біофлорою біогумусу в атмосфері кисню прискозагальної площі твердих часточок, на яких імморює технологічний цикл виготовлення добрива у білізуються мікроорганізми, що призводить до їх порівнянні з відомим процесом. Так, наприклад, інтенсивного розвитку, крім того, створюються необхідна концентрація біогумусу в готовому умови для безперешкодного проходження добрипродукті, який виготовляється за запропоновава через канали розпилювальних установок та ною методикою, досягається за 5-7хв., в той час, забезпечується безперервність технологічного як у відомому способі ця операція займає близьпроцесу. ко 160 годин. Поставлена задача досягається тим, що в Спосіб може застосовуватися також для виустановці для виготовлення біологічного добриробництва рідких форм біологічно активних харва, до складу якої входить накопичувальна ємчових і кормових добавок. ність, зв'язана зі шнековим екструдером та біоЗдійснення запропонованого способу виготореактором, з'єднаним зі струминним аератором, влення біологічного добрива у загальному виглязгідно першого варіанту виконання, вихідний труді та конкретний приклад його виконання демонбопровід шнекового екструдера з'єднаний з дисструє описана нижче робота установки, пергатором, облаштованим зовнішнім контуром призначеної для здійснення цього способу. рециркуляції, до складу якого входить відцентроЗа прототип винаходу прийнята також уставий насос та гідродинамічний кавітаційний змішуновка для виготовлення комплексного рідкого вач або роторно-пульсаційний апарат, який через органічного добрива, до складу якої входить навихідний трубопровід з'єднаний з вхідним трубокопичувальна ємність, зв'язана зі шнековим екстпроводом шнекового екструдера, і через струрудером та біореактором, з'єднаним зі струминминний аератор - з біореактором, який оснащеним аератором [патент РФ №2056393, МПК8: ний конічним днищем зі встановленим в ньому C05F3/06, опубл. в Бюл. №8, 1996р.]. розподільчим пристроєм, при цьому верхня часВ цій установці водний розчин подрібненої тина біореактора з'єднана з баком посвітління вихідної сировини ферментується в біореакторі продукту. метантенку, до якого він надходить через ерліфПоставлена задача досягається також за ратний аератор. До недоліків установки слід віднесхунок того, що в установці для виготовлення біоти відсутність в ній конструктивних елементів, логічного добрива, до складу якої входить накоздатних забезпечити подрібнення сировини до пичувальна ємність, зв'язана зі шнековим мілкодисперсного стану. Цей фактор є причиною екструдером та біореактором, з'єднаним зі струтого, що процес ферментації в біореакторі відбуминним аератором, згідно другого варіанту виковається недостатньо інтенсивно. нання, вихідний трубопровід шнекового екструВ основу винаходу поставлена задача підвидера з'єднаний з диспергатором, облаштованим щення експлуатаційних можливостей установки зовнішнім контуром рециркуляції, до складу якого для виготовлення біологічного добрива шляхом входить відцентровий насос та гідродинамічний удосконалення її конструктивного виконання, кавітаційний змішувач або роторно-пульсаційний зокрема, оснащення диспергатором із зовнішнім апарат, який через вихідний трубопровід з'єднаконтуром рециркуляції, а також оптимізацією ний з вхідним трубопроводом шнекового екструзв'язків між основними конструктивними елемендера, і через струминний аератор - з біореактотами установки, що забезпечує мінімізацію розміром, який оснащений конічним днищем зі рів твердих часточок біогумусу до стану, при яковстановленим в ньому розподільчим пристроєм, му водна суспензія, яка містить ці часточки, при цьому верхня частина біореактора з'єднана з являє собою стабільну, гомогенну, стійку до роздвома сполученими між собою баками посвітліншарування субстанцію, а також забезпечується ня продукту, крім цього, установка облаштована збільшення загальної площі твердих часточок, на буферним баком мілкодисперсної суспензії, вхідяких іммобілізуються мікроорганізми, що призвоний трубопровід якого зв'язаний з вихідним трудить до їх інтенсивного розвитку, крім того, ствобопроводом диспергатора, а вихідний трубопрорюються умови для безперешкодного проховід - з вхідним трубопроводом біореактора. дження добрива через канали розпилювальних Оснащення установки диспергатором, з'єдпристроїв. наним із зовнішнім контуром рециркуляції, забезпечує можливість утворення у диспергаторі міл 15 87342 16 кодисперсної суспензії біогумусу, тверді вклюпродукту 18 і вентилями В3 і В4, які з'єднують чення якої є прекрасним субстратом для культибаки 15 і 18 з біореактором 11. Баки посвітління вування на них біофлори біогумусу. Позитивні продукту 15 і 18 дозволяють сполучити в часі результати цього описані вище. процеси заповнення баків і посвітління продукту в Слід зазначити, що роторно-пульсаційний одному баку із процесом розливу продукту із друапарат є альтернативою кавітаційного змішувача гого бака. Із цією метою вони обладнані додатко- обидва пристрої виконують одну і ту ж функцію вими вентилями В5 і В6, виходи яких підключені у складі зовнішнього контуру рециркуляції, і в до трубопроводу розливу. конструкції запропонованої установки можуть Для повторного використання грубодисперсбути взаємозамінними. ної фази, що являє собою біологічно активний До складу установки, описаної у другому вапродукт, який відділяється в баках посвітління ріанті винаходу, введений буферний бак мілкодипродукту, установка може бути обладнана додатсперсної суспензії та два сполучені між собою ковим трубопроводом з вентилями В7 і В8, входи баки посвітління продукту. Це забезпечує безпеяких підключені до патрубків, встановлених у рервність технологічного циклу приготування нижній частині відповідно першого 15 і додаткодобрива за рахунок поєднання у часі процесу вого 18 баків посвітління продукту. Вихід трубопідготовки мілкодисперсної емульсії і відновленпроводу через насос 19 підключений до нижньої ня біологічної флори: виготовлена в диспергаторі частини бака біореактора 11. порція суспензії перед надходженням до біореакУстановка працює у такий спосіб. тора накопичується в буферному баку, а в цей У вихідному стані диспергатор 6 заповнений час диспергатор оброблює чергову порцію продуводою, а конічна частина біореактора 11 заповкту. При цьому його не потрібно зупиняти на пенена вихідним біологічно активним продуктом. ріод роботи біореактора, як це має місце при роВентиль В1 відкритий, а вентиль В2 - закритий. боті установки, описаної у першому варіанті її Для приготування рідкого біологічно активного виконання. продукту включається відцентровий насос 7 і Наявність двох баків посвітління продукту зашнековий екструдер 2. При цьому вихідний пробезпечує поєднання у часі процесу заповнення дукт подрібнюється екструдером 2 і надходить у баків і процесу посвітління продукту в одному вихідну камеру 3, звідки потоком води контуру баку із процесом розливу продукту із другого барециркуляції виноситься в диспергатор 6. Грубока. дисперсна фаза вихідного продукту, осідаючи в Винахід пояснюють креслення, на яких зодиспергаторі 6, всмоктується гідродинамічним бражено: кавітаційним змішувачем (або роторно- на Фіг.1 - блок-схема першого варіанту устапульсаційним апаратом) 9, де під дією кавітаційновки; них ефектів подрібнюється, утворюючи стійку до - на Фіг.2 - блок-схема другого варіанту устаосідання завись (емульсію). новки. Час роботи шнекового екструдера 2 визначаЗапропонована установка для виготовлення ється необхідною концентрацією вихідного прокомплексного рідкого добрива (Фіг.1) містить надукту в готовій суміші. Після одержання необхідкопичувальну ємність 1, з'єднану зі шнековим ної концентрації розчину шнековий екструдер 2 екструдером 2, за допомогою якого здійснюється відключається і відбувається процес рециркуляції попереднє здрібнювання вихідного продукту і суміші через гідродинамічний кавітаційний змішувідділення від нього сторонніх домішок. Вихід вач (або роторно-пульсаційний апарат) 9 до одешнекового екструдера 2 обладнаний вихідною ржання гомогенної суспензії, стійкої до розшарукамерою 3, що оснащена вихідним 4 і вхідним 5 вання. Час рециркуляції визначається об'ємом трубопроводами. Вихідний трубопровід 4 камери диспергатора 6. шнекового екструдера 2 з'єднаний з диспергатоПід час процесу диспергування бактеріальна ром 6, що у вихідному стані заповнений водою. флора вихідного продукту гине. Для її відновленДиспергатор 6 обладнаний зовнішнім контуром ня після завершення процесу диспергування венрециркуляції, який містить відцентровий насос 7. тиль В1 закривається, а вентиль В2 відкриваєтьВсмоктувальний трубопровід 8 відцентрового ся. Це приводить до подачі отриманої насоса 7 з'єднаний з диспергатором 6, а його мілкодисперсної суспензії в біореактор 11 через напірний трубопровід з'єднаний із входом гідроструминний аератор 12. Потік мілкодисперсної динамічного кавітаційного змішувача (або роторсуспензії, насичений дрібними бульбашками повіно-пульсаційного апарату) 9. Вхід всмоктувальнотря в струминному аераторі 12, надходячи через го патрубка 10 кавітаційного змішувача (або розподільний пристрій 13 у шар вихідного біолороторно-пульсаційного апарату) 9 з'єднаний з гічно активного продукту, спушує останній. нижньою частиною диспергатора 6, а вихід через Конструкція розподільного пристрою 13 завентиль В1 із вхідним трубопроводом 5 шнековобезпечує розподілене тангенціальне уведення го екструдера 2 і з біореактором 11 через венпотоку суспензії в біореактор 11, а насичення тиль В2 і струминний аератор 12. Бак біореактопотоку повітряними бульбашками приводить до ра 11 виконаний з конічним днищем, в якому утворення в біореакторі 11 ерліфтних потоків, що встановлений розподільний пристрій 13. Верхня забезпечує ефективний контакт підготовленої частина біореактора 11 з'єднана трубопроводом суспензії з вихідним продуктом. 14 з баком посвітління продукту 15. В результаті контакту з біологічно активним Установка згідно другого варіанту виконання вихідним продуктом в мілкодисперсній суспензії (Фіг.2) обладнана додатковим баком посвітління відбувається активний розвиток бактеріальної 17 87342 18 флори, що досягає оптимальної концентрації концентрацією вихідного продукту в готовій суміпротягом певного часу. Виходячи із цього, вхідші, яка становить близько 5-7 хвилин. Після одений потік мілкодисперсної суспензії в біореактор ржання необхідної концентрації розчину шнеко11 і об'єм біореактора вибираються з орієнтацією вий екструдер відключається і відбувається на контакт протягом цього часового терміну. Це процес рециркуляції суміші через гідродинамічдозволяє з верхнього рівня біореактора 11 відвоний кавітаційний змішувач (або роторнодити через трубопровід 14 готовий продукт у бупульсаційний апарат) до одержання гомогенної ферний бак посвітління продукту 15 для наступсуспензії, стійкої до розшарування. Час рециркуного розливання у транспортну тару. ляції визначається об'ємом диспергатора і для Грубодисперсна частина вихідного продукту, що діючої установки продуктивністю до 1т продукту являє собою біологічно активну фазу, може поза годину становить 40-45хв. Оптимальна концевертатися до біореактора 11 для повторного винтрація бактеріальної флори у біореакторі досякористання. гається протягом 35-40хв. Виходячи із цього, вхіПри роботі другого варіанту установки (Фіг.2), дний потік мілкодисперсної суспензії в біореактор яка забезпечує безперервний технологічний i об'єм біореактора вибираються з розрахунку 40цикл, відбувається безперервний процес підготохвилинного контакту. У діючій установці при повки мілкодисперсної суспензії і подача останньої тоці суспензії 1м3/год об'єм біореактора станоспочатку в буферний бак 16, а потім насосом 17 вить 0,8м3. З верхнього рівня біореактора готовий в біореактор 11. За час, поки одна порція суспенпродукт відводиться через трубопровід у буферзії обробляється в біореакторі 11, диспергатор 6 ний бак посвітління продукту для наступного розвстигає підготувати другу порцію продукту. Це ливання у транспортну тару. Грубодисперсна дозволяє сполучити в часі процес підготовки мілчастина вихідного продукту може повертатися до кодисперсної суспензії і процес відновлення біобіореактора для повторного використання. логічної флори. Біологічне добриво, що виготовляється згідно З біореактора 11 суспензія надходить до дозапропонованого технічного рішення, являє содаткового баку посвітління продукту 18, де вона бою мілкодисперсну стійку водяну суспензію, що відстоюється протягом певного часу, якого достамістить збалансовані сполуки азоту, калію, фостньо для заповнення баку 15. Після заповнення фору, мікроелементів і активну бактеріальну баку 15 вже освітлений готовий продукт з баку 18 флору біогумусу. Рідка форма комплексного добможе направлятись до розфасування. рива дозволяє знизити витрати на його внесення, Приклад виготовлення добрива використовуючи метод обприскування. Крім того, Вихідною сировиною для виготовлення біорідка форма дозволяє оптимізувати дозування логічного добрива є біогумус, якісний і кількісний внесення добрива шляхом розведення вихідного склад якого обумовлений ТУУ 3336496.001-94. продукту водою до необхідної концентрації. Для запропонованої установки час роботи шнекового екструдера визначається необхідною 19 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 87342 Підписне 20 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601