Спосіб виробництва органо-мінеральних добрив з використанням біологічно очищеного зневодненого аеробного мулу дріжджового виробництва

1. Спосіб одержання органо-мінерального добрива, що включає приготування суміші з: а) зневодненого аеробного мулу, отримуваного в результаті біологічного очищення стічних вод дріжджового виробництва, б) торфу, в) курячого посліду та, необов'язково, допоміжних компонентів; і подальше аеробне компостування отриманої суміші в динамічних буртах за придатних умов та такого співвідношення компонентів, що забезпечують наступні основні агрохімічні характеристики 3 зони в яких відбуваються анаеробні процеси (відсутність кисню, або недостатність його надходження). Це призводить до утворення шкідливих та неприємних газів, сповільнюється розклад органічних сполук з відповідним зниженням вивільненого тепла, необхідного для знезараження патогенної мікрофлори; у декілька разів зростає термін переробки. Відомі способи промислового отримання компосту на основі багатотонних відходів пивоваріння - пивної дробини - з використанням стимулятора процесу компостування в вигляді консорціумів мікроорганізмів [Патент Російської Федерації №2296732, МПК C05F 11/08, 10.04.2007; Патент Російської Федерації №2249581, МПК C05F 3/00, 10.04.2005], а також в суміші з осадами стічних комунальних вод [Патент Російської Федерації №2299872, МПК C05F 7/00, 27.05.2007]. Недоліком відомих способів є невисока якість отримуваного компосту, довго-тривалість процесу, а також додаткові затрати на підтримання консорціуму мікроорганізмів. Найбільш близькими до заявленої корисної моделі є способи переробки осадів стічних комунальних вод на добрива компостного типу. Відомі способи [Патент України №75293, МПК C05F 7/00, 15.03.2006; Патент України №20808, МПК C05F 7/00, 1997] перероблення осадів стічних вод міських очисних споруд на органо-мінеральне добриво, що включає змішування осадів із рослинним наповнювачем зволоження й наступне компостування суміші в анаеробних умовах. Способи передбачають використання ще і добавок або відходів рибальства, переважно медуз [Патент України №75293], або фосфогіпс [Патент України №20808]. Недоліком відомих способів є виділення в анаеробних умовах газів сірководню, використання для одержання добрива цінної сировини - фосфогіпсу, а також - затрати на створення анаеробних умов компостування, що підвищує експлуатаційні затрати і забруднення навколишнього середовища. Відомий спосіб приготування компосту із осадів стічних вод, що включає їх змішування з волого- і газопоглинаючими добавками, формування із отриманої суміші компостних буртів на перфорованому трубопроводі, періодичне продування бурта повітрям по цьому трубопроводу [Патент Російської Федерації №2159756, МПК C05F 7/00,27.11.2000]. Недоліком способу одержання цього добрива є його відносна технічна складність і високі енергетичні затрати. За сукупністю операцій, які виконуються, і результату, що досягається, найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є способи одержання органо-мінерального добрива із осадів мулових площадок споруд біологічного очищення міських стічних вод, який полягає в пошаровому укладанні мулу і торфу, їх змішуванні і штабелюванні отриманої суміші [Авторське свідоцтво СРСР №1213017, МПК C05F 7/00, 11.02.1986; Патент Російської Федерації №94012712, МПК C05F 7/00, 1996]. 43913 4 Найбільш істотним недоліком всіх відомих способів з використанням осадів комунальних стічних вод є високий вміст в отримуваному добриві солей важких металів, які попадають на очисні споруди разом зі зливовими стоками, що змивають із міських вулиць забруднення з вихлопних газів автомобілів і інших джерел забруднень, а це звужує сферу застосування добрива. В основу даної корисної моделі поставлено задачу промислового виробництва екологічно чистого і з високими агрохімічними властивостями органо-мінерального добрива компостного типу шляхом аеробної біоферментації відходів дріжджового виробництва з використанням динамічних (з періодичним розпушуванням) компостних буртів, підвищення технологічності способу конверсії відходів тваринництва, забезпечення збільшення ступеня обеззаражування і терміну зберігання добрива, створити спосіб його одержання, який би не мав вищевказаних недоліків, а також зниження собівартості отримуваного продукту. Технічний результат корисної моделі технологія прискореного виготовлення органо-мінеральних добрив компостного тину, підвищення екологічної безпеки в місцях виробництва дріжджів шляхом використання зневодненого аеробного мулу, що дозволяє комплексно впливати на підвищення родючості ґрунту, зростання врожайності і покращення якості сільськогосподарської продукції. Зневоднений аеробний мул одержують шляхом згущення і механічного екструдування надлишкового мулу після біологічного очищення стічних вод дріжджового виробництва і характеризується високою вологістю (не менше 80%) і нестійкістю при зберіганні. Попередня оцінка можливості використання зневодненого мулу показала його високу сировинну цінність. Зневоднений аеробний мул за своїми хімічними властивостями виступає як органічний так і мінеральний компонент компосту, мас.%: - Азот загальний не менше 6,0 - Фосфор (за Р2О5) не менше 1,5 - Калій (за K2О) не менше 0,8 - Органічна речовина не менше 80,0 - Кальцій (Са) не менше 4,5 - Макро- і мікроелементи: магній (Mg), сірка (S), залізо (Fe), мідь (Сu), марганець (Мn) - Реакція середовища (рНсол) 7,2-8,0 Зневоднений аеробний мул - це екологічно чистий продукт екологічно чистого виробництва хлібопекарських дріжджів, який за своїми якісними показниками на відміну від органічних відходів тваринництва не містить яєць та личинок гельмінтів, патогенних мікроорганізмів, життєздатних насінин бур'янів, а на відміну від осадів стічних вод комунальних очисних споруд не містить радіонуклідів, солей важких металів і інших токсичних елементів. Реалізація заявленого способу дозволить успішно вирішити завдання вторинної переробки зневодненого аеробного мулу дріжджового виробництва, а також вторинної органічної сировини тваринництва, лісопереробки і виробництва на їх основі екологічно чистого з високими агрохімічними властивостями органо-мінерального добрива. 5 Технічний результат досягають тим, що спосіб виготовлення органо-мінерального комплексного добрива за варіантом 1 включає змішування зневодненого аеробного мулу з вологопоглинальним компонентом - торфом і джерелом мезо- і термофільних мікроорганізмів - курячим послідом - в масовому співвідношенні 1:2:0,5 з наступним аеробним компостуванням отриманої суміші. Після закінчення компостування проводять природне підсушування компосту. Спосіб одержання органо-мінерального комплексного добрива за варіантом 2 передбачає змішування зневодненого аеробного мулу з торфом, курячим послідом з наступним аеробним компостуванням отриманої суміші, в склад суміші додатково вводиться мінеральна добавка природного походження зернисті фосфорити - в масовому співвідношенні 1:2:0,5:0,5. Після закінчення компостування проводять природне підсушування компосту. Фосфорити зернистого типу є цінним фосфорно-вапняковими природними добривом і екологічно чистою сировиною для приготування добрив комплексної дії. Хімічний склад зернистих фосфоритів мас.%: Р2О5 - 6,4; СаО - 38,60; K2О - 0,98; MgO - 0,32; Fe2O3 - 2,30. В способі одержання органо-мінерального комплексного добрива за варіантом 3, що включає змішування зневодненого аеробного мулу з торфом і курячим послідом з наступним аеробним компостуванням отриманої суміші, в склад суміші додатково вводиться ще один вологопоглинальний органічний компонент - тирсу - в масовому співвідношенні 1:2:0,5:1. Після закінчення компостування проводять природне підсушування компосту. Спосіб, що пропонується, реалізується наступним чином. Пропонований спосіб компостування базується на аеробних біотермічних процесах, які відбуваються внаслідок життєдіяльності сапрофітної аеробної мікрофлори. Якість компосту, швидкість протікання мікробіологічних і фізико-хімічних процесів, вміст поживних речовин в кінцевому продукті залежить від кількісного співвідношення компонентів. Масове співвідношення компонентів суміші розраховується за результатами лабораторних визначень і балансується одночасно за поживними речовинами (вміст азоту та вуглецю) та за вологістю (табл.1). Оптимальні умови компостування характеризуються наступними основними параметрами: - вологість суміші W 60-70% - кислотність середовища рН 5,5-7,0 - відношення вуглецю до азоту C:N 20-25 У відповідності з розрахованим співвідношенням компоненти завантажуються через бункерприймач в спеціальний барабан, де відбувається їх змішування. Вологі частинки зневодненого мулу і курячого посліду, зустрічаючись в барабані з частинками волого поглинального органічного матеріалу (торфу), миттєво з ним зчіплюється, утворюючи стійкі до злипання гранули (кульки) діаметром 20-50мм. При правильному масовому співвідношенні компонентів та дотриманню технологічного 43913 6 регламенту зверху така кулька оточена торфом, а всередині залишається невеликий простір з повітрям, що допомагає активно розвиватися мікрофлорі і забезпечує менші втрати азоту. Процес змішування контролюється за допомогою автоматизованої системи управління, якою регулюється швидкість подачі компонентів, кут нахилу та швидкість обертання барабану. Змішана маса у вигляді кульок вивантажується з барабану, транспортується на місце компостування. Відповідно до корисної моделі суміш за допомогою самохідного змішувача - буртоукладчика 2-3 рази розпушується і одночасно укладається в бурти. Багаторазове розпушення змішаної маси на початку процесу компостування забезпечує однорідність і пористість компостованої суміші, що є необхідною умовою для забезпечення ефективного надходження кисню в газоповітряний простір поміж структурними елементами компостної суміші, особливо на початковій стадії ферментації. При відсутності такого контакту з киснем в буртах можуть початися анаеробні процеси, що приводить до пригнічення аеробних процесів, втрати біогенних елементів. Компостування проводять на відкритих бетонованих площадках, постійно контролюючи при цьому вологість і температуру суміші. На початку процесу ферментації спостерігається розвиток всіх форм мікроорганізмів, попередньо наявних в суміші і здійснюючих її активний розклад. Активність мікрофлори зростає за рахунок внесення в компостну суміш зневодненого мулу. Результати додаткових досліджень показали, що використання зневодненого мулу як біологічно активного субстрату дозволяє частково замінити торф і курячий послід. Це пов'язано з тим, що в біотермічні процеси компостування активно включаються мікроорганізми мулу, які відмінні від таких в курячому посліді, підвищуючи при цьому ступінь конверсії компонентів суміші з більш глибоким біохімічним перетворенням останніх. Через 2-3 дні в результаті інтенсивного екзотермічного окислення органічних сполук спостерігається підвищення температури суміші до 4050°С. В перші дні найбільш динамічно підвищується температура в варіанті 2 з використанням в якості мінеральної добавки зернистих фосфоритів. Швидке встановлення необхідної для компостування температури сприяє прискоренню процесів компостування. Надалі температура вирівнюється в усіх варіантах пропонованого способу. Температуру і вологість суміші визначають в трьох рівномірно розміщених по довжині бурта місцях на однакових відстанях від його основи і поверхні схилу. Компостування суміші проводять на протязі 1,5-2 місяців з періодичним розпушуванням її з допомогою самохідного змішувача - буртоукладчика для аерації субстрату. Розпушування здійснюється один раз за 7-10 днів при досягненні всередині бурта температури 55-60°С. Регулювання таким чином повітрообміну і пористої структури суміші забезпечує оптимальний метаболізм аеробної мікрофлори при різних температурних режимах компостування і, разом з цим, 7 43913 ефективне відведення продуктів розпаду органіки вуглекислоти і вивільненої вологи, що істотно підвищує темпи ферментації. Створення сприятливих умов для розвитку мезо- і термофільних мікроорганізмів приводить до інтенсивного розкладання в суміші органічної речовини з переведенням поживних речовин в форми, які більш доступні для рослин, і закріплення цих речовин в компості. Компостування в термофільному режимі, забезпечує знезараження суміші від патогенної мікрофлори, дезодорацію, позбавлення схожості насіння бур'янів з відповідним одержанням якісних екологічно безпечних органічних добрив. Цим забезпечується можливість тривалого зберігання готового продукту без втрати біогенних елементів, що не можливо досягнути у випадку зневодненого аеробного мулу. Компостування за кожним із варіантів пропонованого способу було проведено не менше трьох 8 разів. За результатами цих повторностей компостування хімічні аналізи, представлені в табл.1, показали, що в процесі ферментації в компостній суміші відбулися значні зміни в усіх варіантах патентованого способу: 1) зменшується вміст органічної речовини і вуглецю з підвищенням кількості азоту, що позначилося на зменшенні співвідношення C:N кінцевого продукту; 2) в 1 варіанті пропонованого способу з закінченням процесу ферментації збільшується вміст азоту, фосфору і калію; в варіанті 2 - збільшується вміст тільки фосфору, а зменшуються показники азоту і калію; в варіанті 3 - зменшується вміст азоту, фосфору і калію. 3) кислотність добрива, отриманого за варіантами 1 і 2 патентованого способу, була на рівні нейтрального середовища рН 6,8-7,1, а в варіанті 3 - на рівні рН 6,0-6,5. Таблиця 1 Агрохімічна характеристика отримуваного добрива Найменування показників Азот заг, % Фосфор (за Р2О5), % Калій (за K2О), % рН вод Вологість, % Сзаг., % Зольність, % Компост за варіантом 1 2,8-3,15 1,1-1,20 0,8-1,00 6,8-7,1 59,0-62,0 33,0-35,5 19,4-20,9 Найкращий результат за агрохімічними характеристиками отримуваного добрива і динамікою протікання аеробних біотермічних процесів досягається в варіантах 1 і 2. Результати порівняльного аналізу добрива, отримуваного в різних варіантах патентованого способу, з відомими прототипами свідчить про те, що отримуваний за заявленою технологією продукт характеризується спів-розмірними рівнем кислотності, рухомих форм фосфору і калію; високим вмістом азоту і агрономічно цінної мікрофлори. Такі висновки дозволяють вважати запропонований спосіб оптимальним для отримання компосту, який характеризується високими удобрювальними властивостями, необхідними для під Комп’ютерна верстка М. Ломалова Компост за варіантом 2 2,9-3,3 1,3-1,5 0,5-0,6 6,7-7,0 60,0-63,5 34,1-38,5 22,5-25,0 Компост за варіантом 3 2,6-2,9 0,9-1,05 0,4-0,5 6,0-6,5 62,0-65,5 33,5-37,4 18,0-20,3 вищення родючості ґрунту і ефективності сільськогосподарського виробництва. Отриманий за даним способом компост являє собою сипучу однорідну масу, зручний для транспортування, пакування, зберігання і внесення в ґрунт. Заявлений спосіб дозволяє порівняно з існуючими прототипами отримати більш якісне добриво за рахунок більш ефективної конверсії органічної сировини з використанням екологічно чистої і дешевої сировини зневодненого аеробного мулу і знайде промислове застосування для вторинної переробки біологічно очищених осадів стічних вод дріжджового виробництва і виробництва на їх основі екологічно чистих органо-мінеральних комплексних добрив компостного типу. Підписне 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