Поглотитель газов и неприятных запахов (варианты) и органоминеральное удобрение
Владельцы патента RU 2493905:
Общество с ограниченной ответственностью "ФИТОЛОН-НАУКА" (RU)
Изобретение относится к композициям многокомпонентных поглотителей газов и неприятных запахов на основе отходов из биомассы дерева, а именно отработанной хвои сосны, ели и других хвойных пород. Настоящее изобретение может быть использовано для санитарной очистки отходящих газов (сероводорода, метана и других) в очистных сооружениях, а также при дезодорации туалетов на садовых и сельских участках, дезодорации птичьего помета на птицефабриках, навоза на свинофермах и т.д. Поглотитель газов и неприятных запахов на основе растительных отходов содержит отход переработки хвойной лапки и хвойное эфирное масло в соотношении 99,99:0,01÷99,00:1,00. Поглотитель может содержать и другие древесные отходы - опилки, и/или кору, и/или торф любого качества при следующем соотношении компонентов, в мас.%: отход переработки хвойной лапки - 40,00-60,00, эфирное масло хвойное - 0,01-1,00, торф, и/или опилки древесные, и/или кора древесная - остальное до 100%. Технический результат - расширение ассортимента поглотителей газов и неприятных запахов, улучшение экологической обстановки и охрана окружающей среды за счет использования отходов лесоперерабатывающей промышленности. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к композициям многокомпонентных поглотителей газов и запахов на основе отходов из биомассы дерева, а именно отработанной хвои сосны, ели и других хвойных пород. Настоящее изобретение может быть использовано для санитарной очистки отходящих газов (сероводорода, метана и других) в очистных сооружениях, а также при дезодорации туалетов на садовых и сельских участках, дезодорации птичьего помета на птицефабриках, навоза на свинофермах и т.д., а также для переработки и использования переработанного навоза в качестве органоминерального удобрения.
Уровень техники
Известен способ очистки отходящих газов согласно патенту РФ №2035211, 11.09.1991, в котором отходящие газы, предварительно очищенные и охлажденные во встречном потоке раствора хемосорбентов, пропускают через поглотитель газов (фильтр), содержащий послойно размещенные по ходу движения газов, в мас.%: торф 60-63, природный цианит 25-35, солома 5-10 и ветки древесные - остальное.
Известный поглотитель производит доочистку газовой смеси на конечном этапе, т.к. смесь предварительно очищается в растворе хемосорбентов, содержащем едкий натр, гашеную известь, перманганат калия.
Известны поглотители газов на основе верхового торфа, содержащего значительные количества неразложившегося материала, который обладает вследствие этого хорошими адсорбирующими и абсорбирующими свойствами при задерживании и аккумулировании отходящих газов, образующихся при разложении органических отходов в очистных сооружениях, а также в туалетах, установленных на садовых и сельских участках. Одним из основных компонентов этих отходящих газов является сероводород.
Однако при использовании поглотителей с течением времени происходит уменьшение их сорбирующей способности в отношении сероводорода, поскольку со временем меняются физико-химические характеристики поглотителя на основе верхового торфа, т.е. уменьшается сорбционная емкость поглотителя.
Известен поглотитель газов согласно патенту РФ №2123879, 27.12.1998, содержащий верховой торф и отходы деревообработки, в масс.%: торф 60-80, древесные опилки 10-20, угольная пыль кокса 5-10 и поташ 5-10. Однако известный аналог также не лишен недостатков в плане сорбционной емкости и эффективного использования отработанного сырья.
Сущность изобретения
Неутилизированные отвалы отходов лесопереработки загрязняют почву, в них размножаются личинки майского жука и других насекомых-вредителей, они занимают большие площади, а если гниющие отходы хвои попадают в водоемы, то они поглощают кислород и способствуют росту сине-зеленых водорослей.
Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента поглотителей газов и неприятных запахов, улучшение экологической обстановки и охрана окружающей среды за счет использования отходов лесоперерабатывающей промышленности, повышение качества жизни садоводов и сельских жителей в результате полезной и эффективной утилизации отходов от переработки древесной зелени (хвойной лапки) методом экстракции на лесохимических предприятиях, а в дальнейшем - получение органоминерального удобрения.
Заявленный поглотитель газов и неприятных запахов отличается от ближайшего аналога тем, что в качестве основного компонента он содержит отработанную хвою, которая ранее не использовалась в качестве поглотителя газов и неприятных запахов, в т.ч. сероводорода, была отходом производства, и в качестве натуральной отдушки эфирное масло хвои при эффективно подобранном соотношении компонентов.
Поставленная задача решается тем, что поглотитель газов и неприятных запахов на основе растительных отходов содержит отход переработки хвойной лапки и хвойное эфирное масло в соотношении 99,99:0,01÷99,00:1,00. Поглотитель газов и неприятных запахов из хвои позволяет также утилизировать и другие растительные отходы, поскольку его адсорбционных и абсорбционных свойств до определенного предела достаточно для этого.
В качестве варианта поглотитель из хвои может дополнительно содержать и другие древесные отходы - опилки, и/или кору, и/или торф любого качества при следующем соотношении компонентов, в масс.%: отход переработки хвойной лапки 40,00-60,00, эфирное масло хвойное 0,01-1,00, торф, и/или опилки древесные, и/или кора древесная -остальное до 100%. Поглотители газов и неприятных запахов могут успешно использоваться для санитарной очистки сероводорода, метана и других газов в очистных сооружениях, при дезодорации туалетов на садовых и сельских участках, при дезодорации птичьего помета на птицефабриках, навоза на свинофермах и навоза других сельскохозяйственных животных.
Еще одним объектом изобретения является органоминеральное удобрение, которое получается при обработке фекалий человека, животного или птицы поглотителем газов и неприятных запахов согласно любому из двух вариантов. Для удобства органоминеральное удобрение используется в форме брикетов.
Раскрытие изобретения
Существенным достижением настоящего изобретения является охрана окружающей среды, поскольку утилизируются отходы переработки хвойной лапки, проэкстрагированной органическим растворителем и горячей водой. Повышается качество жизни садоводов, сельских жителей, работников ферм, поскольку в туалетах исчезает резкий неприятный запах сероводорода и других газов фекалий, исчезают мухи. Важно иметь такой поглотитель газов и неприятных запахов на фермах пушного звероводства, на птицефабриках и свинофермах, где образующийся помет и навоз имеют резкий неприятный запах.
Активированная в процессе переработки отработанная хвоя является хорошим биофильтром, задерживающим неприятные запахи фекалий (смеси кала и мочи человека и животных), адсорбируя и абсорбируя их. Одним взрослым человеком за год выделяется около 5 центнеров фекалий, содержащих в среднем, в %: азота - 1,60, фосфора - 1,23, калия - 0,55, смесь микроэлементов - 3,4. Однако применять фекалии в чистом виде не следует из-за возможности присутствия возбудителей инфекционных и гельминтных заболеваний. Кроме того, в результате разложения мочевины в течение 6 месяцев из фекалий может потеряться до 60% азота. Для сокращения потерь азота, уничтожения инфекционных и гельминтных заболеваний необходимо компостирование фекалий с натуральными органическими компонентами (солома, опилки, кора, торф и другие органические носители). При компостировании фекалий с поглотителем газов и неприятных запахов из отработанной хвои происходит минерализация органического вещества в результате окислительных реакций с повышением температуры, возникающих при микробиологических процессах. Наиболее глубокая абсорбция и десорбция запахов фекалий происходит при использовании активированной экстракцией органическими растворителями и водой отработанной хвои с добавлением хвойного эфирного масла. В свою очередь, фекалии являются активаторами, и эффективность активированной хвои повышается в несколько раз.
Важно и то, что смесь поглотителя газов и фекалий (помета) превращается в ценное органоминеральное удобрение, которое можно эффективно использовать на садовых участках и на полях.
В отличие от известных навозных и торфо-навозных компостов, предлагаемое удобрение на основе отработанной хвои не дает всходов сорняков, семена которых сохраняются в торфо-навозных компостах.
Процесс компостирования фекалий с поглотителем газов/запахов начинается сразу и непосредственно после соединения фекалий и поглотителя, т.е. внутри выгребной ямы. Процесс внесения в почву готового компоста аналогичен внесению любого органического удобрения. Помимо отработанной хвои в составе поглотителя газов могут быть использованы торф и/или опилки, и/или кора в указанных соотношениях, при которых не происходит снижение эффективности поглотителя. Количество используемого поглотителя газов по прямому назначению (дезодорация) не ограничено в связи с полной безвредностью для человека и животных. Для получения полноценного органоминерального удобрения необходимо и достаточно применять поглотитель газов в соотношении к фекалиям как 1:1. При снижении количества поглотителя газов в органоминеральном удобрении исчезает запах свежести и даже может появиться слабый запах фекалия. При увеличении количества поглотителя в органоминеральном удобрении снижается его ценность по минеральным компонентам, азоту, фосфору.
Из патентной и научно-технической литературы для квалифицированных специалистов в данной области не очевидно предложенное техническое решение для достижения указанного результата, обеспечиваемого совокупностью существенных признаков заявленного поглотителя газов/запахов. До настоящего времени отработанная хвоя скапливается в отвалах и не используется в качестве поглотителя газов. Заявленный поглотитель газов/запахов на основе отработанной древесной зелени и содержащий хвойное эфирное масло полностью поглощает запах сероводорода и других дурнопахнущих газов фекалиев или помета. Неожиданно было обнаружено, что при добавлении хвойного эфирного масла в состав поглотителя в туалете появляется запах свежести без резкого запаха эфирного масла. Кроме того, было установлено, что в процессе экстракции измельченной древесной зелени органическим растворителем и горячей водой происходит активация хвои как поглотителя газов/запахов. Не вдаваясь в теорию, можно с достаточной долей уверенности утверждать, что этот процесс происходит за счет разрушения восковой кутикулы хвоинок, удаления воскообразных веществ и смолистых веществ органическим растворителем и других экстрактивных веществ при обработке горячей водой или водяным паром.
Настоящее изобретение позволяет утилизировать отходы промышленного производства (отработанная хвойная лапка), улучшить качество жизни сельского населения, в том числе гигиеническое состояние «отхожих мест» и накопителей птичьего помета, хозяйств пушного звероводства и свиноферм. В результате использования настоящего изобретения улучшается гигиеническое состояние населенных пунктов за счет обеззараживания от мух туалетов и прочих накопителей фекалий. Помимо этого поглотитель газов/запахов приобретает новое качество - становится частью комплексного органоминерального удобрения. Добавление в поглотитель газов эфирного масла, обладающего антимикробным действием, способствует обеззараживанию общей массы в выгребной яме, не нарушая процесс компостирования, который начинается в выгребной яме с момента взаимодействия поглотителя с мочой и фекалиями человека и животных.
Органическое удобрение (компост), полученное при использовании поглотителя газов/запахов в садовом туалете полностью избавляет воздух туалета от неприятного запаха, воздух приобретает запах свежести, а полученное в результате взаимодействия поглотителя газов, отхода переработки хвойной лапки и эфирного хвойного масла органоминеральное удобрение, имеет следующую характеристику: темно-коричневая масса, рН 5,7-6,5; в масс.%: азот 1,9-2,5, фосфор 0,25-0,35, калий 0,3-0,5, кальций 0,9-1,8. Удобрение не раскисляет почву. Содержание подвижных (свободных) компонентов на 100 г возд. сухого компоста: 270-400 мг азота, 260-340 мг фосфора, 300-400 мг калия. Обработка полей, грядок, почвы вокруг деревьев и кустарников производится ранней весной или поздней осенью. Органоминеральное удобрение засыпается на обрабатываемую землю или перемешивается с почвой.
Способ приготовления поглотителя газов/запахов не требует особых технологических затрат. В процессе экстракции измельченной древесной зелени хвойных пород органическим растворителем (бензином или другими гидрофобными растворителями) и горячей водой происходит активация остатка хвои за счет удаления из хвои смолистых веществ, восков и других экстрактивных веществ. При этом оставшийся остаток хвойной лапки увеличивает свою сорбционную емкость в качестве поглотителя газов. Активированная отработанная хвоя смешивается с хвойным эфирным маслом в экстракторе или после выгрузки из него. Выгруженная из экстракторов и смешенная с эфирным маслом масса расфасовывается в полиэтиленовые мешки емкостью 5-20 кг. Контроль качества поглотителя газов/запахов осуществляется по массовой доле влаги (40-60%) и кислотности (рН водной вытяжки не менее 4,5). Расфасованный поглотитель газов/запахов отгружается потребителям. При вариантах добавления торфа и/или коры, и/или опилок, отработанная хвоя, смешанная с эфирным маслом, дополнительно механически смешивается с остальными компонентами, измельченными до размеров ≤10 мм, в заявленных рецептурных соотношениях. При указанных в заявке соотношениях качество поглотителя газов/запахов не ухудшается. При обработке поглотителем газов/запахов навоза или помета компостирование производится при перемешивании в указных соотношениях.
Осуществление изобретения
В таблице 1 приведен количественный состав компонентов для приготовления поглотителя газов/запахов, в кг.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты измельченные (≤10 мм) | Соотношение компонентов для приготовления ПГ, кг | ||
| Варианты | 1 | 2 | 3 |
| Отход переработки хвойной лапки | 99,99 | 59,50 | 40,00 |
| Эфирное масло хвойное | 0,01 | 0,50 | 1,00 |
| Торф | - | 30,00 | 40,00 |
| Опилки | - | 10,00 | 9,00 |
| Кора осиновая | - | - | 10,00 |
При использовании каждого из указанных вариантов в туалетах исчезает и запах других неприятных газов, например, метана, появляется приятный запах свежести.
Поскольку основным компонентом отходящих газов является сероводород, определение сорбционной емкости проводили по сероводороду следующим образом. Через приготовленный указанным ранее способом поглотитель пропускали газовоздушную смесь с содержанием сероводорода 10-11 мг/м3 при скорости потока 5 л/мин. При пропускании через поглотитель 30 л газо-воздушной смеси в очищенном воздухе обнаруживается сероводород в количестве менее 1 мг/м3. Результаты исследования приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Вариант поглотителя | Сорбционная емкость поглотителя по сероводороду, в масс.% | Степень очистки (концентрация H2S на выходе), мг/м3 | Органолептические показатели (запах) |
| Вариант 1 | 19,7 | Отсутствует | Запах свежести |
| Вариант 2 | 19,6 | 0,2 | Запах свежести |
| Вариант 3 | 19,7 | 0,1 | Запах свежести |
| Ближайший аналог | 18,3-19,5 | От «отсутствует» до 1,11 | Отсутствует - слабый запах сероводорода |
Предлагаемые варианты поглотителя газов были опробованы в дачных туалетах садоводства «Пески» Ленинградской области в весенне-осенний период (с апреля по октябрь 2010 и 2011 г.г.). Поглотитель, содержащий отработанную хвою, смешанную с эфирным маслом (99,5:0,5) засыпали в туалет (выгребную яму) ежедневно совком. В других опытах применяли поглотитель, содержащий отработанную хвою, эфирное масло и торф в соотношении 60:1:39. В туалетах в течение всего дачного сезона сохранялся запах свежести. В туалетах не было мух даже в самый жаркий летний период, что создавало нормальную гигиеническую обстановку. При откачке поздней осенью фекальным насосом смеси, образующейся в выгребной яме в результате взаимодействия поглотителя газов и фекалий, не было отмечено неприятного запаха, в отличие от дурного запаха, сохраняющегося в течение недели и более на тех садовых участках, где откачивали фекалии без обработки поглотителем.
Полученный продукт является сбалансированным органоминеральным удобрением. Таким образом, поглотитель газов превращает промышленный отход (отработанную хвою) в ценное органоминеральное удобрение за счет активации в процессе переработки хвои и добавления хвойного эфирного масла. Фекалии уже в выгребной яме являются активаторами процесса компостирования, значительно повышая эффективность процесса. То же происходит при обработке в буртах экскрементов животных и птицы.
Заявленные композиции поглотителя газов/запахов обладают высокой сорбционной емкостью, превышающей емкость ближайшего аналога, позволяет расширить ассортимент поглотителей, удобных в использовании и с полезными свойствами. Настоящее изобретение позволяет улучшить экологическую обстановку за счет утилизации отходов производства, расширить ассортимент натуральных поглотителей дурно пахнущих газов, а также получить качественное органоминеральное удобрение в садоводческих хозяйствах.
1. Поглотитель газов и неприятных запахов, содержащий растительные отходы, отличающийся тем, что он содержит отход переработки хвойной лапки экстракционным способом и эфирное масло хвойное при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| отход переработки хвойной лапки | 99,00-99,99 |
| эфирное масло хвойное | 0,01-1,00 |
2. Поглотитель газов по п.1, отличающийся тем, что используется для санитарной очистки сероводорода, метана и других газов в очистных сооружениях, при дезодорации туалетов на садовых и сельских участках, при дезодорации птичьего помета на птицефабриках, навоза на свинофермах и навоза других сельскохозяйственных животных.
3. Поглотитель газов и неприятных запахов, содержащий растительные отходы, отличающийся тем, что он содержит отход переработки хвойной лапки экстракционным способом, эфирное масло хвойное и торф, и/или опилки древесные и/или кору древесную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| отход переработки хвойной лапки | 40,00-60,00 |
| эфирное масло хвойное | 0,01-1,00 |
| торф, и/или опилки древесные | |
| и/или кора древесная | остальное до 100% |
4. Поглотитель газов по п.3, отличающийся тем, что используется для санитарной очистки сероводорода, метана и других газов в очистных сооружениях, при дезодорации туалетов на садовых и сельских участках, при дезодорации птичьего помета на птицефабриках, навоза на свинофермах и навоза других сельскохозяйственных животных.
5. Органоминеральное удобрение, полученное при обработке фекалий человека, животного или птицы поглотителем газов и неприятных запахов по любому из пп.1-4.
6. Органоминеральное удобрение по п.5, отличающееся тем, что используется в форме брикетов.
