Спосіб отримання компосту на основі осадів міських стічних вод

Реферат: Спосіб отримання компосту на основі осадів міських стічних вод включає змішування з подрібненою соломою та добавкою, з подальшим компостуванням за примусової аерації. Проводять розрахунок масової пропорції вихідних матеріалів для досягнення співвідношення вуглецю до азоту 25:1 та вологості 65 %. Як добавку застосовують 0,01 % розчин гумату калію, для отримання кінцевого продукту з підвищеним вмістом елементів живлення. UA 102255 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ КОМПОСТУ НА ОСНОВІ ОСАДІВ МІСЬКИХ СТІЧНИХ ВОД UA 102255 U UA 102255 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до технології переробки відходів на добрива, зокрема до приготування компосту на основі осадів міських стічних вод, може бути використана у землеробстві з метою підвищення родючості ґрунтів та продуктивності сівозмін. Значний об'єм міських осадів стічних вод та їх безсистемне накопичення на очисних спорудах є серйозною екологічною проблемою. Високий вміст органічної речовини та поживних елементів у осадах стічних вод зумовлює їх значний потенціал як органічних добрив. Застосування нативних осадів стічних вод у сільськогосподарському виробництві несе за собою екологічні ризики, зважаючи на наявність мікробіологічного забруднення та підвищених концентрацій важких металів. Тому в світі вважають більш раціональним застосовувати різні технології переробки цих відходів на компости, органічні та органо-мінеральні добрива. Застосування технології компостування порівняно з іншими способами переробки осадів стічних вод дозволяє усунути основні недоліки цих відходів: збільшити вміст твердої фази, стабілізувати органічну складову, зменшити вміст важких металів та забезпечити повне знезараження. Підвищення ефективності виробництва та використання компостів на основі осадів стічних вод потребує поглиблення досліджень з оптимізації процесу компостування. Відомим аналогом є спосіб виробництва органо-мінерального добрива (UA Патент № 20808 Спосіб отримання органо-мінерального добрива), який включає компостування осадів стічних вод з органічними наповнювачами. Але аналог є досить складний за рахунок суттєвих часових витрат, адже загальний період виробництва компосту становить близько 16 місяців. Відомим аналогом є спосіб приготування компосту на основі осаду стічних вод з тирсою з додаванням біоактиватору (RU Патент № 2513558 Способ приготовления компоста из осадка сточных вод). Недоліком аналога є попереднє змішування вихідних матеріалів за об'ємом, не враховуючи вміст поживних елементів та інші умови, необхідні для комфортного розвитку мікроорганізмів під час компостування. Найближчим аналогом до корисної моделі є спосіб переробки осаду стічних вод, який включає їх компостування з тирсою або соломою з додаванням сульфату калію, що дозволяє знівелювати дефіцит калію у вихідних осадах (RU Патент № 2514221 Способ получения органоминерального удобрения из осадка сточных вод с помощью компостирования). Відомо, що осади стічних вод характеризуються варіабельним хімічним складом, тому до недоліків найближчого аналога можна віднести те, що вихідна суміш готується за принципом змішування об'ємних частин, без врахування необхідних параметрів сумішей за вмістом поживних речовин. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу отримання компосту на основі осадів міських стічних вод за рахунок оптимізації вихідних параметрів суміші для компостування, що дозволить підвищити поживну цінність готового добрива. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб отримання компосту на основі осадів міських стічних вод включає змішування з подрібненою соломою та добавкою, з подальшим компостуванням за примусової аерації, згідно з корисною моделлю, проводять розрахунок масової пропорції вихідних матеріалів для досягнення співвідношення вуглецю до азоту 25:1 та вологості 65 %, а як добавку застосовують 0,01 % розчин гумату калію, для отримання кінцевого продукту з підвищеним вмістом елементів живлення. В умовах модельного досліду було проведено дослідження процесу компостування осадів стічних вод тривалого зберігання з соломою ярих культур. Солома у компості сприяє адсорбції води, що суттєво покращує структуру компосту та його аерацію. Особлива цінність соломи, як матеріалу для сумісного компостування з осадами стічних вод, полягає у тому, що у її складі високий вміст калію, що може знівелювати дефіцит цього елемента в осадах. В результаті проведених досліджень було отримано дані щодо змін агрохімічних параметрів осадів стічних вод у процесі компостування за вологості суміші 65 %, різних співвідношень вуглецю до азоту та у разі обробки гуматом калію. Агрохімічні характеристики компостів на основі осадів стічних вод та соломи наведено в таблиці. 1 UA 102255 U Таблиця Варіант ОСВ трирічного зберігання C/N 15, без гумату калію C/N 15, з гуматом калію C/N 25, без гумату калію C/N 25, з гуматом калію НІР05 5 10 15 20 25 30 35 Вміст загальних форм, % на суху речовину N Р2О5 К2О pН водн Сзаг, % 6,5 28,8 2,41 2,86 6,9 6,2 6,2 6,3 26,3 27,9 29,3 30,5 1,2 2,58 2,55 2,85 2,91 0,31 2,78 2,90 2,94 2,98 0,28 Cd Pb Cr 0,39 6,2 87,7 459,3 0,59 0,63 0,74 0,82 0,14 5,4 5,2 5,2 4,5 0,7 65,1 59,2 55,8 48,9 9,8 378,9 346,3 359,9 345,5 28 Виявлено, що в результаті сумісної біоконверсії осадів стічних вод та соломи значно знизився вміст важких металів у отриманих компостах. За розширення співвідношення вуглецю до азоту до значення 25:1 зменшувалась інтенсивність втрат азотистих сполук та спостерігалось підвищення вмісту валового фосфору в компостах. Відомо, що осади стічних вод характеризуються низьким вмістом калію. Доведено, що компостування ОСВ з соломою дало суттєве збільшення вмісту валового калію у отриманих компостах. Додаткова обробка гуматом калію дозволила прискорити процес приготування компосту та збільшити у готовому продукті вміст калію до 11 % порівняно з варіантами без обробки. У вегетаційному досліді з вивчення ефективності дії отриманих компостів встановлено, що внесення компосту з розрахунку 10 т/га сухої речовини, виробленого за співвідношення вуглецю до азоту 25:1 з використанням обробки гуматом калію, привело до достовірного збільшення вмісту гумусу та поживних елементів у чорноземі опідзоленому (див. креслення). Досліджувані компости характеризувались також вираженою післядією на показники ґрунтової родючості та врожай другої культури. Ефективність дії компосту на основі осадів стічних вод на вміст поживних елементів у чорноземі опідзоленому та врожай культур порівняно з нативними осадами стічних вод представлено на кресленні. Компост на основі осадів стічних вод та соломи, за рівнем впливу на агрохімічні властивості ґрунту, виявився більш ефективним ніж нативні осади стічних вод. Порівняно з внесенням 10 т/га осадів стічних вод, удобрення компостом забезпечило підвищення вмісту мінерального азоту в чорноземі опідзоленому до 23 % після прямої дії та до 20 % - в післядії. За показником вмісту рухомого фосфору ефективність дії компостів не перевищила 12 %. Удобрення компостом найкраще вплинуло на вміст обмінного калію у ґрунті, після внесення 10 т/га компосту його кількість збільшилася на 32 % порівняно з варіантом, де проводилося удобрення осадами стічних вод. У разі удобрення компостом спостерігалось підвищення врожайності культур. Внесення аналогічної з осадами стічних вод дози компосту забезпечило приріст врожаю ріпаку ярого до 17 % та до 19 % врожаю ячменю ярого. Перевищення вмісту важких металів у ґрунті та зеленій масі ріпаку ярого відбулось в межах гранично допустимих концентрації. Приклад 1. За результатами агрохімічного аналізу встановлено, що вміст вуглецю та азоту в осадах стічних вод відповідно становить 28,80 та 2,41 % (на суху речовину), у соломі відповідно 42,2 та 0,22 % (на суху речовину). Оптимальним параметром суміші для компостування за показником співвідношення вуглецю до азоту вибрано 25:1. Тоді розрахунок маси вихідних компонентів можливо провести за формулою: m1C1  m2C2  25, m1N1  m2N2  mN де m 1 - маса осадків стічних вод, г; m 2 - маса соломи, г; 40 Вміст, мг/кг C1 - вміст вуглецю у осадках стічних вод, % на суху речовину; C 2 - вміст вуглецю у соломі, % на суху речовину; mN - маса мінерального добрива у перерахунок на загальний азот, г; N1 - вміст загального азоту в осадках стічних вод, % на суху речовину; N2 - вміст загального азоту в соломі, % на суху речовину 2 UA 102255 U m1C1  m2C2  25m1N1  25m2N2  25mN m1(25N1  C1)  m2 (25N2  C2 )  25mN  0 . Після проведення нескладних обчислень з розрахунку отримання маси готового компосту в кількості 1000 г, отримуємо наступну формулу: m1  m2  mN  1000, mN  1000  m1  m2 5 m1(25N1  C1)  m2 (25N2  C2 )  25000  25m1  25m2  0 m1(25N1  C1  25)  m2 (25N2  C2  25)  25000  0 . Після заміни N1, C1, N2, С2 числовими значеннями отримуємо наступне: m1(0,6025  0,228  25)  m2 (0,055  0,422  25)  25000  0  24,6855m1  25,3670m2  25000 . 0,9874m1  10150m2  1000 , Якщо до складу суміші для компостування входить 500 г осадів стічних вод, тоді маса соломи m2 становитиме: 10 10150m2  1000  0,9874 500 , m2  498,8 г Тоді маса азоту, яка необхідна для збалансування суміші за співвідношення C:N, розраховується як різниця між заданою масою готового компосту та сумою попередніх компонентів: mN  1000  500  498,8  12 , 15 20 Розраховані масові долі корегуються за вологістю зразків. До суміші осадів стічних вод та соломи додавався 0,01 % розчин гумату калію та мінеральний азот у складі карбамід-аміачної селітри. Вологість суміші підтримували на рівні 65 %, процес аерації проводився з витратою 10 3 см повітря на 1 кг суміші раз на день. Вироблений за запропонованим способом компост у своєму складі містить (за сухою речовиною): загального вуглецю - 28,9±2,1 %, загального азоту - 2,91±0,19 %, валового фосфору - 2,88±0,3 %, валового калію - 0,82±0,17 %. Запропонований спосіб дає можливість отримати недороге екологічно безпечне органічне добриво та сприяти вирішенню раціонального використання осадів міських стічних вод, що дозволить підвищити продуктивність сівозмін та родючість ґрунтів. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб отримання компосту на основі осадів міських стічних вод, що включає змішування з подрібненою соломою та добавкою, з подальшим компостуванням за примусової аерації, який відрізняється тим, що проводять розрахунок масової пропорції вихідних матеріалів для досягнення співвідношення вуглецю до азоту 25:1 та вологості 65 %, а як добавку застосовують 0,01 % розчин гумату калію, для отримання кінцевого продукту з підвищеним вмістом елементів живлення. 3 UA 102255 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4