Спосіб одержання активного субстрату

Винахід стосується переробки органічних відходів сільськогосподарського виробництва, наприклад, гною та пташиного посліду з тваринницьких і птахівницьких ферм. Відомий спосіб переробки гною - приготування компостів, сутність якого полягає в тому, що гній змішується з торфом, соломою, а іноді з мінеральними добривами. Маса гною, зібрана за літо, вивозиться до компостних ям восени, а за зиму - навесні. Така технологія має широке розповсюдження в зоні Лісостепу та Полісся [1, с.54]. Відомий також спосіб одержання торф'яних компостів, який включає попереднє подрібнювання та змішування гною з твердофазним наповнювачем [1, с.56], обраний за прототип. Недоліком відомого способу є те, що в процесі компостування отримують перегній з низьким ступенем переробки. В основу винаходу покладено задачу удосконалення способу одержання активного субстрату, в якому завдяки додатково проведеній твердофазній ферментації підвищується ступінь переробки гною, збільшується засвоюваність рослинами органічних речовин, які містяться в готовому субстраті, а також знешкоджуються патогенна мікрофлора та збудники хвороб. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі одержання активного субстрату, який включає попереднє подрібнювання та змішування гною з наповнювачами в співвідношенні 1 : 1 і вологістю до 70%, згідно з винаходом, додатково проводять твердофазну ферментацію, яка включає саморозігрів і витримування субстрату шляхом продування його свіжим повітрям протягом 12 - 14 діб при t = 50 - 53°C з наступним розігрівом субстрату до t = 58 - 60°C шляхом одночасної подачі пари під тиском 1,8 - 2,0атм кількістю 4,8 - 5,2т/год та до 5% свіжого повітря вологістю 90% на 1т субстрату протягом 6 - 8 годин і пастеризацію протягом 8 - 12 годин при заданому режимі, часткове охолодження субстрату до t = 50 - 51°C з наступним кондиціюванням до одержання готової форми продукту. Компостування - мікробіологічна ферментація, яка виникає спонтанно. Мікроорганізми - бактерії та нижчі гриби, які її викликають, широко розповсюджені в природі та в значній кількості знаходяться в гної та в рослинних рештках. Достатньо створити в цих матеріалах умови для розвитку мікроорганізмів, як вони починають швидко розмножуватись [2, 3]. Мікроорганізми, які розмножуються в субстраті, діляться на 3 групи: 1. Бактерії, які розмножуються при низьких температурах-нижче 20°C. 2. Мезофільні мікроорганізми - актиноміцети та деякі гриби, які розмножуються при температурі 40 - 45°C. 3. Термофільні мікроорганізми (по-перше, плісінь), які розмножуються при температурі 45 60°С. Якісний субстрат отримують головним чином завдяки життєдіяльності термофільних мікроорганізмів. Мікроорганізми перших двох груп створюють необхідні умови для розвитку мікроорганізмів цієї групи. Встановлено, що активна ферментація в масі гною відбувається при достатній кількості повітря, а також при вмісті в ній 1,6 - 2,4% загального азоту (в розрахунку на сухі речовини та 70% води). Наявність в масі, що компостується, вільного аміаку сприяє початкові процесу ферментації, адже лише в умовах лужного середовища (pH = 8,0 - 8,5) синтезуються найбільш цінні харчові речовини. Дослідами доведено, що в процесі мікробіологічного компостування ніяка інша основа не може замінити амонієву, іншою умовою, необхідною для початку мікробіологічної ферментації, є підвищена температура [4 - 6]. На початку ферментації розмножуються мікроорганізми, яким потрібна нижча за значеннями температура (t = 50 - 53°C). Внаслідок їхньої діяльності температура в субстраті підвищується до t = 58 - 60°C, що пригнічує їх розвиток, починають розмножуватись нові, більш теплолюбиві мікроорганізми. Але температура в субстраті може досягти межі, при якій мікроорганізми гинуть, і тоді створюються умови для інших хімічних процесів, зокрема процесу обвуглення. Саме тому розмноження термофільних організмів суворо регламентовано, перехід процесу до хімічного горіння не допускається, а часткове зниження температури до t = 50 - 51°C з проведенням наступного кондиціювання свіжим повітрям сприяє одержанню готової форми субстрату. Завдяки тому, що в запропонованому способі суміщені всі прийоми твердофазної ферментації, підвищується ступінь переробки гною, тобто утворюється активний субстрат з високим ступенем засвоюваності рослинами органічних речовин. Таким чином досягається очікуваний технічний результат. Запропонований спосіб реалізується за наступною технологією повітряних клапанів протягом 10 годин в субстраті підтримується температура 60°C. Потім проводилось частковеохолодження маси свіжим повітрям до 50°C з наступним кондиціюванням субстрату протягом 6 діб при підвищеному тиску в секції. За цей час колір субстрату набув сріблястого відтінку, а вихідні гази мали порівняно приємний запах. При цьому температура маси субстрату знизилась до 48°C, що свідчило про якісне проведення ферментації. Якщо вміст вільного аміаку в масі субстрату становить менше ніж 0,0024% та pH 7,8, то її охолоджують. Отриманий продукт має сірувато-коричневий колір, м'який на дотик, не мастить руки при його стискуванні, вологість - 65%. Рідина, яка виділяється з субстрату, може бути забарвленою, але прозорою. Технологія, що заявляється, є екологічно чистою, сприяє покращенню стану грунтів, підвищенню урожайності та переробці залишків сільськогосподарського виробництва. Спосіб, що заявляється, реалізується за допомогою устаткування, схематично зображеного на кресленні (фіг.), де: 1 - подаючий транспортер; 2 - секції камери для ферментації субстрату; 3 розрівнювач; 4 - шиберна решітка; 5 - насос; 6 транспортер для підбирання субстрату; 7 вентилятор; 8 - вертикальний транспортер; 9 трубопровід; 10 - розбризкувач. Установка працює таким чином. Подаючим транспортером 1 до секції камери 2 завантажують масу, підготовлену для ферментації. Шиберна решітка 4 на підлозі камери зачинена. Розрівнювачем 3 формують горизонтальну поверхню. Рідина, яка стікає та збирається в приямку підлоги, насосом 5 через трубопровід 9 і розбризкувач 10 повертається знову в масу субстрату. Повітря через шиберні решітки в підлозі та масу субстрату продувається за допомогою вентилятора 7 і через систему повітряних клапанів викидається або повертається до робочої зони переробки. При вивантаженні субстрату або його перемішуванні шиберні решітки підлоги повертаються. Підбираючим транспортером 6 і вертикальним транспортером 8 субстрат подають через відкритий люк вивантаження до пристрою для прийомки готового продукту. За допомогою бокових стінок ємність для ферментації ділиться на секції, для автономного обслуговування яких над ними фіксуються транспортер для подачі маси 1, розрівнювач 3, розбризкувач 10, а також підбираючий транспортер 6 та вертикальний транспортер 8. Приклад. Підготовлену до ферментації масу гною з наповнювачем вологістю 70% завантажують подаючим транспортером до секції висотою 2 метри; згодом розрівнювачем формують горизонтальну поверхню. Протягом 14 діб продувають масу свіжим повітрям, після саморозігріву підтримують температуру маси на рівні до 52°C. На цей час субстрат являє собою однорідну масу за вмістом і ступенем розкладання, має темно-коричневий колір, "активний", тобто здатний до само-розігрівання, адже в ньому відбувається мікробіологічна ферментація, виділяється аміак. Завдяки подачі пари підтиском 2атм в кількості 5т/год і 5% свіжого повітря вологістю 90% на 1т субстрату маса його за 8 годин нагрівається до 60°C. За допомогою