Спосіб одержання органомінерального добрива з мулових відкладень

1. Спосіб одержання органомінерального добрива з мулових відкладень, що включає добування мулових відкладень з водойм, переробку цих відкладень в добриво пошаровим укладанням їх в бурти з наповнювачами, що містять мінеральні і/ або органічні добавки, і подальшою обробкою буртів, сушіння утвореного добрива з періодичним його перемішуванням до волог •гості 10-40 мас.% і подрібнення, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що як мулові відкладення використовують наносний мул штучних водоймищ, який добувають шляхом скидання води з водойми самопливом або насосною станцією, нарізання осушувальної мережі на дні водойми і виймання мулу екскавацією з наступним укладенням його уздовж берегової лінії водоймища, при пошаровому укладанні мулу в бурти, в наповнювач, що містить органічні добавки, вносять субстрат для гумусорозкладаючих мікроорганізмів, при подальшій обробці буртів їх пошарово зба гачують сидератами і мінеральними добавками циклами, кожен з яких включає фрезерування верхнього шару бурту з глибоким розпушуванням, засівання його рослинами-сидератами, періодичне поливання, забезпечення парникових умов в період пророщування і росту рослин шляхом витримування буртів під прозорою плівкою, подрібнення зеленої маси фрезеруванням, перегнивання органічного наповнювача і сидертів, перемішаних з мулом, підсушування на відкритому повітрі верхнього шару бурту при його перемішуванні і подрібненні, ' в-несення мінеральних добавок до утвореного добрива і відокремлення його від бурту, після чого аналогічно проводять наступні цикли розробки нижніх шарів бурту. 2. Спосіб по п.1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що як мінеральні добавки використовують мінерали, що містять фосфор, калій. 3. Спосіб по п.2, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що як фосфоровмісний мінерал використовують фосфорит, а як калієвмісний - сильвін і/або карналіт. 4. Спосіб по п.1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що як сидерати застосовують переважно бобові культури. 5. Спосіб по п.1, який в і д р і з н я є т ь с я тим, що як субстрат для гумусорозкладаючих мікроорганізмів використовують вугільний пил або мелясу в кількості, що становить 0,5-5% об. мас. від об'єму маси добрива. 6. Спосіб по п.1, який в і д р і з н я ється тим, що при рН мулу менше 5,5 перед засіванням сидератами проводять його вапнування. 7. Спосіб по п.1, який в і д р і з н я ється тим, що при рН мулу більше 7,8 перед засіванням сидератами проводять його гіпсування. 27021 Винахід відноситься до агропромислового комплексу меліорації і сільського господарства, а точніше - до промислової технології виготовлення органомінеральних добрив на основі мулових відкладень прісноводних озер та середніх водоймищ штучного походження типу ставків. Відомий спосіб одержання сапропелевого добрива шляхом намивання сапропелевої пульпи у відстійники, її згущення, скидання освітленої води та наступного введення у загущену пульпу мінеральної домішки у вигляді сланцевої золи [1]. Недоліком цього способу є те, що високодисперсні частинки сланцевої золи під впливом адсорбованих молекул води виділяють з поверхні добрива кремнеземні в'яжучі сполуки, які з часом призводять до ущільнення частинок добрива, зменшення інтенсивності обмінних процесів та погіршення екології грунту внаслідок його часткової цементації. Відомий також спосіб добування мулових відкладень (сапропелю) та їх переробки в добрива шляхом спуску води з озер або штучних водоймищ, створення осушувальної мережі у вигляді траншей, складування маси .після її переміщення на суходіл (берег водоймища) для компостування або подачі на поля для безпосереднього внесення в грунт [2]. Недоліком такого способу є те, що одержане сапропелеве добриво має незадовільні фізичні та фізико-хімічні властивості: при підсиханні утворює дуже щільні глеєвого типу структури, а також при поглинанні води перетворюються в тіксотропні колоїдні дисперсії, які в обох випадках уповільнюють доступ повітря до коріння, що призводить до несприятливих умов живлення рослин. Найбільш близьким по суті і одержаному результату до технічного рішення, що заявляється, є спосіб одержання сапропелевого добрива, який включає добування сапропелю з водойми грейферним плавкраном з наступним навантаженням на баржу і транспортуванням до берега [3]. Потім сапропель перевантажують портальним краном в бетонну траншеюнагромаджувач, де періодично перемішують за допомогою портального крана. При цьому відбувається сушіння сапропелю. Підсушений сапропель з траншеї грейферним екскаватором перевантажують на бетонну виробничу площадку, де проходить переробка сапропелю в добриво. Переробку сапропелю здійснюють укладанням його пошарово з наповнювачами, що містять мінеральні і/або органічні добавки (цеоліт, 5 10 15 20 25 30 1 35 40 45 50 55 мінеральні добрива, шлак, торф, тирсу, тріски, кору дерева, гній) з подальшим перегниванням органічних речовин і сушінням суміші з періодичним перемішуванням. В окремих випадках суміш сапропелю з наповнювачами проморожують з метою більш глибокої сушки. Одержане добриво досушують до вологості 10-40 мас.% у киплячому шарі, або в стрічковій чи барабанній сушарці і гранулюють. Недоліком цього способу є великі енергетичні втрати, пов'язані з великою КІЛЬКІСТЮ технологічних операцій і використанням при добуванні сапропелю грейферних плавкранів, екскаваторів, барж^ портальних кранів, спеціальних сушарних агрегатів і устаткування для гранулювання. Особливо великих енергетичних втрат потребує досушування добрива в киплячому шарі або в сушарках, а також попередня переробка цеоліту диспергуванням. Недоліком є також те, що виготовлення добрив з пульпових колоїдних осадків сапропелю потребує тривалого часу, не менше 8-10 місяців і одержані добрива не забезпечують підвищення урожайності в рік їх внесення. А проявляють свою дію тільки через рік. Задачею, на вирішення якої направлений винахід, є розробка високоефективної прискореної технології виготовлення органомінерального добрива з мулових відкладень. Заявлений спосіб одержання органомінерального добрива, створений для вирішення поставленої задачі, дозволяє досягти технічного результату, який полягає в зменшенні енерговитрат і скороченні технологічного процесу виробництва добрива з кращими агротехнічними показниками. Для досягнення вказаного технічного результату у відомому способі одержання органомінерального добрива з мулових відкладень шляхом добування мулових відкладень з водойм, переробки цих відкладень в добриво пошаровим укладанням їх в бурти з наповнювачами, що містить мінеральні і/або органічні добавки, і подальшою обробкою буртів, сушіння утвореного добрива з періодичним його перемішуванням до вологості 10-40 мас.% і подрібнення, згідно з винаходом, як мулові відкладення використовують наносний мул штучних водоймищ. Такий мул добувають шляхом скидання води з водойми самопливом або насосною станцією, нарізання осушувальної мережі на дні водойми і виймання мулу екскавацією з наступним укладенням його уздовж 27021 берегової ліни водоймища. При пошарово му укладанні мулу в бурти, в наповнювач, ще містить органічні добавки, вносять субстрат для гумусорозкладаючих мікроорганізмів, при подальшій обробці буртів їх пошарово збагачують сидератами і мінеральними добавками циклами, кожен з яких включає фрезерування верхнього шару бурту з глибоким розпушуванням, засівання його рослинами-сидератами, періодичне поливання, забезпечення парникових умов в період пророщування і росту рослин шляхом витримування буртів під прозорою плівкою, подрібнення зеленої маси фрезеруванням, перегнивання органічного наповнювача і сидератів, перемішаних з мулом, підсушування на відкритому повітрі верхнього шару бурту при його перемішуванні і подрібненні, внесення мінеральних добавок до утвореного добрива і відокремлення його від бурту, після чого аналогічно проводять наступні цикли розробки нижніх шарів бурту. Як органічні добавки використовують подрібнену солому, торф, підстилковий чи рідкий гній, пташиний послід, фекалії, відходи деревообробної промисловості (тріски, тирсу, кору). Як мінеральні добавки можуть бути використані мінерали, що містять фосфор, калій. Як мінерал, що містить фосфор, може бути використаний фосфорит, а як калієвмісний мінерал сильвін і/або карналіт. Для засівання буртів сидератами використовують переважно бобові культури, такі як кормові боби, горох, люпин, буркун, люцерна, еспарцет та інші. Як субстрат для гумусорозкладаючих мікроорганізмів може бути використаний вугільний пил або меляса в кількості, що становить 0,5-5 мас.% від маси добрива. При рН мулу менше, ніж 5,5 перед засіванням сидератами проводять його вапнування, якщо рН більше 7,8 - гіпсування. Висушування добрива до необхідно? вологості ведуть на відкритому повітрі в звичайних умовах. Одержані цим способом добрива збільшують поруватість грунту, покращують повітряне живлення коріння рослин при оптимальному водопостачанні, і, як наслідок, підвищують врожайність сільськогосподарських культур. Суттєвими ознаками, загальними для прототипуі даного винаходу є добування мулових відкладень з водойм, пошарове складання їх в бурти з органічними і/або мінеральними наповнювачами, сушіння добрива з періодичним перемішуванням і подрібненням. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6 Суттєвими, відмінними від прототипу ознаками запропонованого винаходу, є: використання наносного мулу штучних водоймищ, спрощення і більш економічна технологія добування мулу, яка не потребує дорогого обладнання, машин і механізмів, а тому доступна практично кожному колективному чи державному господарству. Суттєвою відрізняючою ознакою, яка забезпечує покращення структури добрива, є введення в склад добрива субстрату для гумусорозкладаючих мікроорганізмів, таких як аммоніфікатори і уробактерії. Ці мікроорганізми посилюють розклад стабільних форм гумусу до амінокислот і солей амонію, які легко засвоюються рослинами. Це впливає на підвищення схожості насіння та посилений ріст кореневищ. Що стосується покращення якості добрива за рахунок збільшення вмісту азоту, то найбільш суттєвою відрізнячою ознакою є пошарове збагачення буртів сидератами, оскільки азот, який міститься в мінералах, значно гірше засвоюється рослинами. Запропонована проста і дешева технологія забезпечує одержання добрив з низькою питомою вагою, великою поруватістю і великою питомою поверхнею при насичені їх активними ростовими елементами, що виділяють бобові сидерати при своєму розвитку. Усі ці властивості позитивно відрізняють розроблений спосіб одержання органомінеральних добрив. При цьому виготовлення добрива триває в межах 3-х місяців. Крім цього, покращується екологічна обстановка водного басейну штучних водойм. Слід також відмітити, що частина технологічного процесу, яка стосується добування мулу, не завжди необхідна. На Україні є багато ставків, на берегах яких знаходяться готові відвали мулу, нагромаджені внаслідок екологічного очищення водойм. Технічних рішень, які характеризуються сукупністю ознак заявленого винаходу, в доступних джерелах патентної і науково-технічної інформації не знайдено. Порівняльний аналіз запропонованого способу і прототипу дає підставу зробити висновок про те, що заявлений винахід відрізняється від відомої технології виготовлення органомінерального добрива наявністю нових істотних ознак, тобто про його відпоБІДНІСТЬ критерію "новизна". При вивченні інших відомих технічних рішень в досліджуваній галузі агропромислового комплексу і меліорації не виявлено впливу окремих відрізняючих ознак заявленого винаходу або їх сукупності на покращення фізико 27021 хімічних властивостей добрива, що свідчить про творчий характер рішення, тобто про відповідність його критерію "винахідницький рівень". Запропонований спосіб можна здійснити при умовах, наведених в прикладах конкретного його застосування. П р и к л а д 1. Мулові відкладення добувають по такій технології. Скидають воду із ставка через заставки самопливом. Після підсихання дна ставка на ньому нарізають осушувальну мережу і виймають мул екскавацією за допомогою екскаватора типу Драглайн Е-1251Б. Глибина осушувальних картових канав на 0,5 м більша глибини залягання мулу. Для осушення мулу до 60 мас.% вологості його укладають уздовж берегової лінії ставка, використовуючи згаданий екскаватор і бульдозер ТЗ-35С. Сушіння здійснюється дренуванням і випаровуванням води. Після досягнення потрібної вологості мулу його укладають пошарово (0,5 м) в бурти з подрібненою соломою при масовій пропорції мул:солома = 1:0,2. При цьому в солому вносять 1 мас.% вугільного пилу, який служить як субстрат для гумусорозкладаючих мікроорганізмів. Через наявність в складі мулу кущової та болотяної рослинності кожний шар фрезерують дисковим плугом ПБД-4А для подрібнення цієї рослинності і створення оптимального повітряного режиму. Висота бурта досягає 4 м, а ширина - 12 м. Поверхню бурта і бокові схили обробляють, розпушувачем РН-40 і засівають люпином, що виходить з норми висіву 4 г на кв. м. Бурт накривають прозорою поліетиленовою плівкою для створення парникових умов в період пророщування і росту люпину, підтримують постійну вологість біля 60 мас.% шляхом періодичного поливання протягом трьох тижнів до утворення зеленого покриву люпину. Потім зелену масу сидератів фрезерують і перемішують з мулом і соломою фрезою МПГ-1,7 на глибину 0,5 м для їх перегнивання. При цьому додають рідкий гній до сидератів в пропорції 1:1. Через тиждень, після підсушування до 20 мас.% вологості на відкритому повітрі верхнього шару бурта при його перемішуванні і подрібненні, вносять мінеральні добавки до утвореного добрива в кількості 4 мас.% (в тому числі 0,8 мас.% сільвіну, 2 мас.% апатиту і 1,2 мас.% нітрокаліту) і відокремлюють верхній шар добрива від бурта. На цьому перший цикл збагачення добрива сидератами і мінеральними добавками закінчується. Після цього ана 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 8 логічним чином проводять наступні цикли розробки нижніх шарів бурта. Одержане добриво має такі фізикохімічні показники: питома вага - 1,09 г/ см 3 , поруватість - 20%, рН - 7,2. Щодо вмісту компонентів: органічні речовини 48 мас.%, азот загальний - 3,2 мас.%, фосфор (Р2О5) - 3,5 мас.%, калій (К2О) 2,5 мас.%. П р и к л а д 2. Переробку мулу в добриво проводили аналогічно технологічному процесу, наведеному в прикладі 1. В цьому досліді рН мулу становив 5,0 і тому додатково проводили пошарове вапнування перед посівом сидератів з розрахунку 20 кг на 1 тонну добрива. Причому, як органічну домішку використовували пташиний послід в кількості 25 мас.%, а як мінеральні домішки - ті самі мінерали і у тому ж співвідношенні, що в прикладі 1, але в кількості 3 мас. % по відношенню до добрива. Як субстрат діія гумусорозкладаючих бактерій використали 2 мас.% вугільного пилу. Для сидерації використали люцерну. Одержане добриво має показники: питома вага - 1,15 г/см3, поруватість 18%, рН - 6,5, органічні речовини ЗО мас.%, азот - 3,3 мас.%, фосфор (Р2О5) - 3,4 мас.%, калій (К2О) - 2,7 мас.%. П р и к л а д и 3-9. Спосіб одержання добрива з мулу проводили згідно технології, наведеній у прикладі 1. Відмінності були у співвідношенні мулу, органічних і мінеральних домішок, а також у застосуванні як субстрату для гумусорозкладаючих бактерій вугільного пилу або меляси. Крім того, використовувалися різні органічні добавки і сидерати. Результати дослідів (склад і фізикохімічні показники одержаного добрива) наведені в табл. 4 і 5. В табл. 1 показані основні вартісні і технологічні показники, що стосуються виготовлення 1000 т добрива, в табл. 2 і З наведені фізико-хімічні показники основних компонентів органо-мінерального добрива, результати застосування добрива на різних грунтах показані в табл. 4, Як свідчать показники, приведені в табл. 1, вартість одержання органомінералfaного добрива по заявленому винаходу та термін виготовлення його майже в 4 рази менший від прототипу, а коефіцієнти фільтрації та поруватість (табл.2) значно вищі. Збільшення поруватості ефективно впливає на повітряне живлення коренів рослин і підвищення урожайності основних сільськогосподарських культур (табл.З). В табл. 4 приведено склад компонентів необхідних для виробництва однієї тон 27021 1 10 ни органомінерального добрива, а в табл. ставковий мул вміщує всі необхідні для 5 фізико-хімічні показники одержаного живлення рослин мікроелементи і тому добрива. додатково збагачувати органомінеральні В табл. 6, що приведена в додатку, добрива, згідно заявленому винаходу, не надані офіційні дані аналізу зразків сировипотрібно. Слід відзначити, що після еколони (мулу) - проба 1 та готової продукції гічної чистки ставків часто залишаються органомінеральних добрив (проба 2-5), вивідвали невикористаного мулу. В цьому конані державним комітетом України по водвипадку кошти на добування мулу не ному господарству ВАТ "Вінницяводопроект". витрачаються і вартість добрива буде значЯк свідчать ці дані процентний склад основ- 10 но меншою. них компонентів азоту, фосфору та калію Застосування даного винаходу дозвознаходиться в межах стандарту. Забрудлить освоїти непридатні раніше для нюючих речовин, таких як нафтопродукти, використання під сільськогосподарські бета-активні компоненти, гама випромінюкультури землі, збагатити орні землі якісвачі та пестициди, не виявлено. 15 ними, дешевими добривами, підвищити урожайність сільськогосподарських В додатку приведено також сертифікультур. кат на ставковий мул. Слід відзначити, що « • Т а б л и ц я Основні вартісні і технологічні показники, що стосуються виготовлення 1000 т готової продукції1 Найменування показників Прототип 1 Заявлений винахід Втрати електроенергії тис. кВт. год. Термін виготовлення починаючи з моменту добрива, 41,7 19,3 24 6 363,6 92,5 видобування мулових відкладень (місяців) Собівартість виробництва добрива, тис. $ США 'В таблиці не враховані витрати на придбання наповнювачів. Т а б л и ц я Основні фізико-хімічні показники мулових відкладень, які використовуються для виробництва органомінеральних добрив № Показники п/п Значення показників Сапропель Мул 1 Вологоємність, % 1600 75 2 Щільність, кг/м3 1400 2900 2 11 27021 12 Продовження табл. 2 Питома вага скелету 3 грунту, 80 1660 23 71,5 25 20 0,001 0,3 3 кг/м 4 Коефіцієнт поруватості 5 Ємність поглинання _— мг-єкв./100г 6 Коефіцієнт фільтрації м/добу С Т а б л и ц я Агротехнічна ефективність різних грунтів при внесенні органомінеральних добрив на основі мулових відкладень Грунти Культура Урожай з гектара, ц/га Контрольний При внесенні (без внесення сапропелю, добрив) 40 т/га • Дерновопідзолисті Чорноземи 1 Підзолистопіщані Зернові Соняшник Картопля Буряк кормовий Кукурудза на силос Зернові Соняшник Картопля Буряк кормовий Кукурудза на силос Зернові Соняшник Картопля Буряк кормовий Кукурудза на силос Урожай отриманий на дослідних ділянках. 20,7 • 239 28,8 26,2 336 445 441 34,4 36,4 241 504 538 23,9 28,7 316 434 385 511 412 21,4 274 424 392 31,2 28,8 214 392 448 21,4 23,0 При внесенні органомінерал ь ного добрива» 40 т/га 32,3 27,2 402 487 504 40,2 36,5 308 500 554 28,7 26,2 356 524 476 Приріст відношенню добрива на сапропелю ц/га по до основі % 3,5 1,0 66,0 42,0 63,0 5,8 0,1 67,0 _ 16,0 4,8 12,2 3,8 19,6 9,4 14,3 16,9 0,3 27,8 _ 3,0 20,1 40,0 12,6 2,5 15,5 J3,0 64,0 N3 О Склад компонентів, необхідних длл виробництва 1 т органомінерального добрива Назва компонентів Мул з сидератами (вологість 60%) Рідкий гній (вологість 90%) Підстилковий гній (вологість 80%) Пташиний послід (вологість 90%) Фекалії (вологість 90%) Торф (вологість 60%) Відходи деревини, кора, тирса, солома (вологість 60%) Мінер азот (N2) альні фосфор (Р2О5) добав- калій (К2О) ки Всього: (волоазот (N2) гість, фосфор (РгО5) 20 %) калій (К2О) Всього: кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % % % % кг кг кг кг Приклад 1 50 500 36 360 9,0 90 1,2 2,0 0,8 4 12 20 8 40 Приклад 2 68 680 25 250 0,9 1,5 0,6 3 9 15 6 30 Приклад 3 50 500 15 150 30 300 1,2 2,0 0, 4 12 20 8 40 Т а б л и ц я Прикладе Приклад 4 70 700 27 270 Приклад 5 60 600 33 330 Приклад 6 80 800 18 180 Приклад 7 40 400 30 300 25 250 25 250 Приклад 9 90 950 0,6 1,0 0,4 2 6 10 14 20 1,35 2,25 0,9 4,5 13,5 22,5 9,0 45 0,45 0,75 0,30 1,5 4,5 7,5 3,0 15 1,35 2,25 0,9 4,5 13,5 22,5 9,0 45 1,2 2,0 0,8 4 12 20 8 40 1,05 1,75 0,7 3,5 10,5 17,5 7,0 35 40 400 30 300 «а 4 сл Продовження табл. 4 Вугільний пил Меляса Вапно Гіпс Всього % кг % кг % кг % кг % кг 1 10 100 1000 2 20. 2 20 100 1000 1 10 100 1000 1 10 •> 100 1000 0,5. 5 2 20 100 1000 05 , 5 100 1000 05 , 5 100 1000 1 10 100 1000 15 , 15 100 1000 00 Т а б л и ц я Фізико-хімічні показники одержаного добрива Показники 3 Питома вага, г/см Поруватість, % РН Органічні речовини, мас.% Азот загальний (N2), мас. % Фосфор (Р 2 О 5 ), мас.% Калій (К2О), мас. % Вугільний пил Меляса Мул №1 1,09 20 7,2 48 Приклади Заявлений спосіб №6 №4 №5 №3 №2 1,15 1,10 1,15 1,18 1,16 18 17 19 15 18 6,5 7,5 7,0 7,2 6,3 Склад одержаного органомінерального добрива . 30 20 46 40 35 5 Прототип №7 1,10 19 7,1 №8 1,12 18 7,2 №9 1,20 14 6,5 50 50 20 30,0 3,2 3,3 3,5 3,4 3,2 3,1 3,5 3,4 3,6 0,25 3,5 3,4 3,1 3,5 3,5 3,4 3,0 3,1 3,0 0,4 2,5 2,7 2,8 3,0 2,6 2,6 2,8 2,7 2,5 0,2 1 2 1 1 0,5 0,5 решта 0,5 1 1,5 _ го ч! О N) 27021 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М. Самборська Замовлення 548 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101