Способ получения удобрения

 

Использование: в сельском хозяйстве при производстве удобрений из экскрементов животных и птицы. Сущность изобретения: при получении удобрения смешением экскрементов с углеродсодержащим влагопоглощающим материалом, последующей загрузкой смеси в реактор, продувкой ее кислородсодержащим газом снизу вверх при температуре не выше 90^oС с последующей выгрузкой готового продукта, предлагается при смешении экскрементов животных или птицы с влагопоглощающим материалом вводить дополнительно в смесь биологически-активную добавку, содержащую фосфонсодержащий комплексон в количестве, эквимолярном общему содержанию микроэлементов в смеси, комплексонаты микроэлементов на основе фосфонсодержащего комплексона в количестве, доводящем содержание микроэлементов до нормы, требуемой для растений, а также свежий экскремент в количестве 1 мас.ч. на 1000 мас.ч. смеси.

Изобретение относится к производству удобрений из экскрементов животных и птицы и может быть применено при производстве экологически чистого органоминерального удобрения, сбалансированного по макро- и микроэлементам.

Известно получение удобрений из отходов, в том числе из экскрементов животных и птицы методом аэробного разложения (ферментацией) в присутствии углеродсодержащего обезвоживающего агента, например соломы, опилок, торфа, при температуре 70 - 78^oC и при прямоточном продувании смеси кислородсодержащим газом. Общая длительность данного процесса составляет 4 - 6 сут. Основной недостаток данного известного способа заключается в образовании удобрения, не сбалансированного по микроэлементам, что приводит к необходимости в дальнейшем вводить в почву недостающие микроэлементы. Это делает процесс трудоемким, неэкономичным и длительным [1].

В другом известном способе, выбранном в качестве прототипа, удобрение получают смешиванием измельченного куриного помета с влагопоглощающим углеродсодержащим материалом, доведением температуры смеси до 20 - 25^oC, загрузкой влажной нагретой смеси в реактор, продувкой ее кислородсодержащим газом 9 - 12 ч в направлении снизу вверх и в поперечном направлении до поднятия температуры до 70 - 90^oC и затем в течение 70 - 90 ч до окончания ферментации. В качестве влагопоглощающего соединения также используют углеродсодержащее природное сырье (торф, опилки, солому и т.п.) [2]. В данном способе загружаемая в реактор смесь имеет однородный состав с размером частиц до 12 мм, влажность 50 - 55% и соотношение азота к углероду, равное 1 : 25, а получаемое удобрение представляет собой однородный сыпучий продукт с объемной массой около 700 - 750 кг/м³, влажностью 30 - 45% и составом, мас.%: N_общ 2,7, P₂O₅ 4,6, K₂O 2,3, pH 6,1. Однако, настоящий способ является достаточно трудоемким, энергоемким и сложным в конструкционном оформлении, поскольку он содержит дополнительную поперечную продувку перерабатываемой субстанции и подогрев ее до 25^oC перед загрузкой в ферментер, что и обеспечивает повышенную производительность данного способа [2] по сравнению с другим известным способом [1] . Кроме того, получаемое данным способом удобрение также не сбалансировано по микроэлементам. Имеющиеся же в данном удобрении микроэлементы находятся в плохо усвояемой форме. По этим двум причинам при применении такого удобрения необходимо вносить в почву недостающие микроэлементы, что неэкономично и трудоемко.

Новый способ получения удобрения из экскрементов животных и птицы осуществляется смешением экскрементов с углеродсодержащим влагопоглощающим материалом и биологически-активной добавкой, включающей следующие компоненты: а) фосфонсодержащий комплексон в количестве, эквимолярном общему содержанию микроэлементов в смеси; б) фосфонсодержащие комплексонаты микроэлементов в количестве, доводящем содержание микроэлементов до нормы, необходимой для растений; в) свежие экскременты животных или птицы в количестве, равном 1 мас. ч. на 1000 мас.ч. смеси. Новый способ отличается от способа-прототипа исходным составом смеси, а именно наличием биологически-активной добавки определенного состава. В состав этой добавки входит фосфонсодержащий комплексон, в качестве которого применяются такие соединения как оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФ), нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), этилендиаминтетраметилфосфоновая кислота (ЭДТФ) и другие. Комплексон в состав добавки входит в количестве, эквимолярном содержанию микроэлементов, что объясняется необходимостью связывания всех микроэлементов. Другой компонент биологически-активной добавки - смесь комплексонатов микроэлементов (Cu, Fe, Co, Mn, Zn), балансирующих удобрения по микроэлементам. Количество же каждого микроэлемента в удобрении определяется нормами, необходимыми для растений. Третьим, необходимым компонентом добавки является свежий экскремент животных или птицы той же природы, что и экскремент основы удобрения. Необходимость введения свежего экскремента объясняется тем, что он содержит необходимые мезофильные и термофильные аэробные штаммы бактерий, которые спонтанно размножаются в присутствии комплексона и комплексоната, ферментируя экскременты уже при приготовлении субстанции для ферментации. Свежий экскремент вводится в биологически-активную добавку в количестве 1 мас.ч. на 1000 мас. ч. смеси. В случае занижения количества свежего экскремента ниже указанного количества наблюдается снижение скорости ферментации. Завышение же количества свежего экскремента экономически необосновано. Для приготовления удобрения используется как помет птицы, так и экскременты различных животных (коровы, лошади и т.д.). В качестве влагопоглощающей добавки в новом способе, как и в способе-прототипе, используются природные углеродсодержащие соединения (торф, солома и т.д.) в количестве, регламентированном соотношением азота к углероду, которое должно поддерживаться на уровне 1 : 25.

В новом способе процесс мезофильной стадии ферментации начинается еще до загрузки смеси в ферментер, на стадии смешения компонентов, что приводит к самопроизвольному повышению температуры до 25 - 30^oC. После загрузки смеси в ферментер при аэрации смеси происходит быстрый переход к термофильной стадии ферментации, осуществляемый при 70 - 90^oC, которая заканчивается в течение 3 - 4 сут.

Новый способ, таким образом, за счет введения биологически-активной добавки обеспечивает ускоренное получение экологически чистого органо-минерального удобрения, сбалансированного по микро- и макроэлементам, а также снижает энергоемкость процесса. Получаемое данным способом удобрение характеризуется повышенной усвояемостью микроэлементов за счет образования хелатных соединений, а также сочетанием положительных свойств как минеральных, так и органических удобрений, содержанием необходимых для растений количеств азота, углерода, фосфора, кальция, калия и микроэлементов (меди, марганца, железа, кобальта, молибдена, цинка и других), а также повышенной биологической активностью, что повышает плодородие почвы за счет бактериальной флоры.

Пример 1. Куриный помет с промышленной птицефабрики измельчают, пропускают через грохот для отделения посторонних примесей и смешивают очищенный помет (120 т) с рассчитанным количеством соломы (80 т) при влажности субстанции 55 - 60%. Затем добавляют биологически-активную композицию, содержащую оксиэтилендифосфоновую кислоту (20 кг), оксиэтилендифосфонаты следующих элементов, кг: железо 0,5; медь 0,3; марганца 0,5; цинк 0,5; молибден 0,5; кобальт 0,3; бор 0,2, а также свежий куриный помет в количестве, составляющем 1 мас.%: (200 кг). Количество комплексона и комплексонатов рассчитывается согласно существующим нормам для растений, утвержденным Государственной Комиссией по химическим средствам и Министерством сельского хозяйства. Полученную смесь нейтрализуют доломитовой мукой до pH 8-7. При смешении компонентов смеси в смесителе температура самопроизвольно повышается до 25 - 30^oC. Полученную субстанцию с помощью фронтального погрузчика загружают в герметичный реактор-ферментер, который представляет собой кирпичное здание, размерами 5,5·11·4,5 (м), в основании которого проложены перфорированные трубы диаметром 80 мм с отверстиями диаметром 10 мм, расположенными на расстоянии 30 - 40 см друг от друга, служащих для подачи воздуха. Ферментер также снабжен вентилятором высокого давления, мощностью 10 - 15 кВт, вытяжным вентилятором, приборами автоматики и контроля. После загрузки смеси до высоты слоя 1,5 м ферментер герметически закрывают и через смесь пропускают воздух снизу вверх при скорости продувания 10 м³/ч. После установления температуры субстанции 70 - 90^oC смесь поддерживают в этом температурном режиме до резкого снижения температуры до 30 - 40^oC. Пропущенный через субстанцию воздух и образовавшиеся при реакции газы (аммиак, углекислый газ, сероводород) удаляют из реактора с помощью вытяжной вентиляции, вмонтированной в потолочное перекрытие. Получаемый готовый продукт содержит, мас.%: азот 6,8% фосфор 6,5 в виде пятиокиси, калий 1,5; оксид кальция 2; pH 7. Азотные соединения, входящие в состав удобрения, в основном, представляют собой белки и продукты их распада, например основные аминокислоты, присутствующие во всех растительных и животных белках, в частности лизин (0,8 мас. %). В пересчете на сухое вещество готовый продукт содержит, мас.%: сырой протеин 30; сырая клетчатка 13; безазотистые эктрактивные вещества 30; жир 5; зола 16,6; магний 0,2; медь 0,08; марганец 0,06; цинк 0,03; кобальт 0,08; молибден 0,02; сера 0,004; бор 0,005.

Формула изобретения

Способ получения удобрения смешением экскрементов с углеродсодержащим влагопоглощающим материалом, последующей загрузкой смеси в реактор, продувкой ее кислородсодержащим газом снизу вверх при температуре не выше 90^oС с последующей выгрузкой готового продукта, отличающийся тем, что при смешении экскрементов животных или птицы с влагопоглощающим материалом в смесь дополнительно вводят биологически-активную добавку, содержащую фосфонсодержащий комплексон в количестве, эквимолярном общему содержанию микроэлементов в смеси, комплексонаты микроэлементов на основе фосфонсодержащего комплексона в количестве, доводящем содержание микроэлементов до нормы, требуемой для растений, а также свежий экскремент в количестве 1 мас.ч. на 1000 мас.ч. смеси.