Устройство и способ получения метана, удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из отходов животноводства

Авторы патента:


Устройство и способ получения метана, удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из отходов животноводства
Устройство и способ получения метана, удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из отходов животноводства
Устройство и способ получения метана, удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из отходов животноводства
Устройство и способ получения метана, удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из отходов животноводства

 


Владельцы патента RU 2540556:

ЭйТиДи УЭЙСТ СИСТЕМЗ ИНК. (CA)

Изобретения относятся к производству удобрения на органической основе. Способ получения удобрения на органической основе включает стадии: (a) сбор отходов животноводства в хлеву, (b) быстрое разделение отходов животноводства на жидкие отходы и твердые отходы на конвейерной ленте в хлеву, (c) осветление жидких отходов и тем самым получение надосадочной жидкости и отстоя, (d) извлечение аммиака из надосадочной жидкости с получением соли аммония и водного раствора, (e) фильтрация водного раствора с получением концентрата и пригодной для использования воды, (f) использование соли аммония, концентрата и отстоя в качестве добавки к твердым отходам, (g) придание твердым отходам формы удобрения на органической основе. Способ получения удобрения на органической основе включает стадии: (a) сбор навозной жижи из отходов животноводства, (b) разделение навозной жижи прессованием на фильтрационный осадок и фильтрат, (c) осветление фильтрата с получением надосадочной жидкости и отстоя, (d) разделение отстоя прессованием с получением второго фильтрационного осадка, (e) извлечение аммиака из надосадочной жидкости с получением соли аммония и водного раствора, (f) фильтрация водного раствора с получением концентрата и пригодной для использования воды, (g) использование соли аммония и концентрата в качестве добавки к первому фильтрационному осадку и второму фильтрационному осадку и (h) придание первому и второму фильтрационным осадкам формы удобрения на органической основе. Изобретения позволяют обеспечить усовершенствованную систему и способ производства удобрения на органической основе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к производству удобрения на органической основе, в частности к способу производства удобрения на органической основе из отходов животноводства в системе с замкнутым контуром, сберегающей воду.

Уровень техники

В современной сельскохозяйственной практике стало обычным осуществление сельскохозяйственной деятельности в виде интенсивного откорма с целью выращивания сотен или даже тысяч голов скота, например свиней и крупного рогатого скота, в одном месте. Следовательно, в этом месте возникает большое количество отходов животноводства. Гигиеничное и безвредное захоронение таких отходов является проблемой.

Более конкретно - предполагается, что свинья производит более чем в четыре раза больше отходов, чем человек. Например, при планировании свиноводческой фермы на 2000000 свиней учитывают, что она будет производить отходы в таком же количестве, что и Лос-Анджелесе. В настоящее время поголовье свиней в Северной Каролине вчетверо больше. Имевшие место в Северной Каролине случаи, когда миллионы галлонов экскрементов свиней сбрасывались в сельской местности, привлекли внимание к проблемам, связанным с захоронением таких отходов. Заявки на разрешение строительства крупных свиноводческих ферм отклоняются из-за опасений по поводу запаха и захоронения отходов.

От отходов животноводства, в том числе отходов свиноводства, традиционно избавляются, распределяя их на сельскохозяйственных угодьях в качестве жидкого удобрения. На достаточно больших посевных площадях этот способ захоронения может быть осуществлен безопасным образом. Однако в зонах с высокой плотностью населения или там, где близко расположено множество животноводческих хозяйств, и где площадь земли, следовательно, невелика, возникают проблемы. Например, избыток биогенных веществ не усваивается зерновыми культурами и просачивается в грунтовые и поверхностные воды.

Когда внесение в почву невозможно, например, когда земля замерзла или насыщена водой и/или биогенными веществами, отходы необходимо хранить, обычно в больших навозохранилищах, что сопровождается соответствующими расходами и риском для окружающей среды.

В качестве альтернативы захоронению в землю также широко применяется компостирование отходов. С этой целью отходы разделяют на твердые отходы и жидкие отходы при помощи наклонных сит, иногда с последующим использованием ленточного пресса или фильтр-пресса. Эти способы позволяют получить, в лучшем случае, примерно 30% твердого материала. Затем его смешивают с наполнителем, чтобы облегчить аэрацию и обеспечить надлежащее отношение С:N, и размещают в виде насыпных валов на период примерно от 45 до 60 дней для стабилизации путем ферментации. Этот процесс не гарантирует гибель патогенных микроорганизмов в отходах, а насыпные валы часто распространяют запах и могут привлекать птиц, грызунов и сельскохозяйственных вредителей. Жидкость приблизительно 90% общего количества отходов по-прежнему нуждается в захоронении в землю.

Задачи, возникающие при обработке животных отходов, включают уничтожение патогенных микроорганизмов, регулируемое извлечение аммония и других питательных веществ для растений и захоронение органического материала.

Из патента США № 4093544, выданного 6 июня 1978 г. на имя David S. Ross, в полном объеме включенного в настоящий документ путем ссылки, известно об извлечении аммония из сточных вод путем сначала увеличения рН сточных вод, затем десорбции аммония при помощи вакуума и после этого абсорбции десорбированного аммония жидкостью с рН и температурой, существенно меньшими, чем у исходных сточных вод.

Кроме того, из патента США № 5914040, выданного 22 июня 1999 г. на имя Yvette Pescher и др., в полном объеме включенного в настоящий документ путем ссылки, известно об очистке среды, содержащей органические отходы, например отходы животноводства, путем обработки этой среды окислителем, обработки флоккулянтом и обработки, по меньшей мере, одним полиэлектролитом. Полученный таким образом очищенный поток фильтруют, получая фильтровальный осадок и фильтрат.

Кроме того, из патента США № 6916426, выданного 12 июля 2005 г. на имя Van Slyke и др., в полном объеме включенного в настоящий документ путем ссылки, известно, что извлечение азота, калия и фосфора из отходов животноводства существенно облегчается, если отходы животноводства обрабатывают сразу после того, как их произвели животные. Более конкретно, известно, что калий присутствует в отходах животноводства в форме нерастворимого урата калия, и существенное количество калия может быть извлечено из отходов животноводства в твердой форме, в виде урата калия, до того, как под действием микроорганизмов урат калия распадется на калий и аммоний в растворе. Извлеченные ураты затем могут быть включены в состав удобрения. Когда это удобрение попадает в почву, присутствующие в почве микробы разлагают ураты, высвобождая калий и аммоний, однако с меньшей скоростью, чем если бы эти питательные для растений вещества поступали в почву, будучи растворенными в воде.

Кроме того, из патента США № 7232036, выданного 19 июня 2007 г. на имя Van Slyke и др., в полном объеме включенного в настоящий документ путем ссылки, известно, что твердые отходы можно быстро отделить от жидких отходов при помощи системы наклонных ленточных транспортеров.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованной системы и способа производства удобрения на органической основе.

Конкретной целью настоящего изобретения является обеспечение системы и способа производства метана, удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из свиного и коровьего навоза, образующегося на животноводческих фермах.

В одном из вариантов осуществления системы и способа, раскрываемых в настоящем документе, отходы животноводства убирают, по меньшей мере, один раз в день из хлева или другого помещения для содержания животных на животноводческих фермах. Предпочтительно, твердые отходы отделяют от жидких отходов в хлеву. Твердые отходы направляют в сушилку на топливе из биомассы. Высушенные твердые отходы могут быть использованы в качестве топлива из биомассы для данной системы или дополнены концентрированными побочными продуктами обработки жидких отходов и другими биогенными веществами, по мере необходимости, с целью производства рентабельного удобрения на органической основе. Если твердые отходы используют в качестве топлива из биомассы для данной системы, образующаяся зола может быть введена в качестве добавки в твердые отходы перед таблетированием твердых отходов с целью получения удобрения. Если твердые отходы не сжигают в качестве топлива для данной системы, может быть использовано другое топливо из биомассы.

Жидкие отходы подвергают обработке химическими реагентами с целью коагуляции и флоккуляции для облегчения осаждения любых частиц, оставшихся в жидких отходах. Твердые частицы затем выводят, они могут быть использованы в качестве добавки в твердые отходы перед таблетированием твердых отходов с целью получения удобрения. После нагревания и регулирования величины рН жидкие отходы пропускают вдоль газопроницаемой мембраны с целью удаления из них аммиака. Аммиак, прошедший сквозь мембрану, соединяется с серной кислотой с образованием сульфата аммония, который также может быть использован как добавка к твердым отходам перед таблетированием твердых отходов с целью получения удобрения. Оставшиеся жидкие отходы пропускают через контактную дистилляционную мембрану с целью отделения путем фильтрации воды, содержащейся в жидких отходах, от общего количества растворенных в жидких отходах твердых веществ. Отделенные твердые вещества также могут быть использованы в качестве добавки к твердым отходам перед таблетированием твердых отходов с целью получения удобрения.

Отфильтрованную воду подвергают обработке, включающей регулирование рН, охлаждение и стерилизацию ультрафиолетовым излучением с целью производства воды, пригодной к использованию и для мытья хлева, и для питья животными. В результате, возможно существенное уменьшение потребления свежей воды, более чем на 50%.

Свиной и коровий навоз, до переработки на удобрение на органической основе и пригодную для использования воду, также может быть подвергнут анаэробному разложению. Анаэробное разложение этих отходов приводит к получению метана путем метаногенеза. Метан может быть уловлен и использован для получения тепла или снабжения энергией данной установки. Производство метана может быть увеличено до 60-75%, если перед анаэробным разложением лизировать клетки, содержащиеся в отходах. Лизис клеток может быть осуществлен в устройстве для кондиционирования клеток.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения данная система функционирует непрерывно и рассчитана на обработку образующихся отходов животноводства 24 часа в сутки. В систему подается большая часть твердых отходов и, после исключения некоторого количества твердых отходов, используемых в качестве топлива из биомассы, поданные твердые отходы таблетируются как готовое удобрение. В результате получают рентабельное удобрение, которое может быть продано с целью возмещения эксплуатационных расходов, то есть несбалансированность питательных веществ в других сельскохозяйственных процессах может быть ликвидирована путем транспортировки сухого таблетированного удобрения за пределы данного предприятия. Полученная отфильтрованная вода может быть направлена на орошение в соответствии с экономической целесообразностью для данного сельскохозяйственного предприятия или рециркулирована и использована в хлеву для мытья животных или для питья животными. Метан может быть использован для снабжения энергией данной системы.

Системе и способу, раскрываемым в данном документе, свойственно преимущество, заключающееся в уменьшении запаха вследствие быстрого отделения твердых отходов от жидких отходов либо в хлеве, либо в техническом сооружении, соединенном или смежном с хлевом или другим помещением для содержания сельскохозяйственных животных. При этом уменьшается время контакта между уреазой твердых отходов и мочевиной жидких отходов, тем самым сводится к минимуму выделение газов, вредных для людей, животных и окружающей среды. Выделение пахучих и парниковых газов также уменьшено вследствие минимизации анаэробной активности, имеющей место в случае применения способов, предусматривающих долговременное хранение, характерных для других систем очистки, применяемых в настоящее время. Следовательно, сельскохозяйственные предприятия могут находиться ближе к городским территориям, таким образом, уменьшаются затраты на транспортировку скота на рынок.

Кроме того, потребление воды для сельскохозяйственного производства может быть существенно уменьшено путем рециркуляции отфильтрованной воды в хлев или на другой сельскохозяйственный объект. Для крупномасштабного сельскохозяйственного производства также не нужен участок захоронения отходов, предназначенный для хранения и захоронения навозной жижи, используемой в настоящее время для производства удобрения. Затраты на энергоносители также могут быть уменьшены, поскольку метан можно использовать для получения тепла или энергии в других видах сельскохозяйственной деятельности.

Дополнительные преимущества системы и способа, раскрываемых в настоящем документе, станут понятны специалистам в данной области.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет легче уяснить из следующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, приведенных, только для примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1А представлена схема, отражающая первый вариант осуществления усовершенствованной системы и способа производства удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из сельскохозяйственных отходов, выгружаемых из хлева конвейерами в ходе сельскохозяйственного производства; и

На фиг. 1В представлена схема, отражающая вариант осуществления, показанный на фиг. 1А, который дополнительно предусматривает наличие устройства для кондиционирования клеток и устройства для анаэробного разложения, обеспечивающих производство метана;

На фиг. 2А представлена схема, отражающая второй вариант осуществления усовершенствованной системы и способа производства удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из сельскохозяйственных отходов, собираемых путем соскребания или смывания струей в ходе сельскохозяйственного производства; и

На фиг. 2В представлена схема, отражающая вариант осуществления, показанный на фиг. 1А, который дополнительно предусматривает наличие устройства для кондиционирования клеток и устройства для анаэробного разложения, обеспечивающих производство метана.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Обратимся к чертежам и, в первую очередь, к фигуре 1, на которой представлена схема, отражающая первый вариант осуществления усовершенствованной системы и способа производства удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из сельскохозяйственных отходов, выгружаемых из хлева конвейерами в ходе сельскохозяйственного производства. В данном примере сельскохозяйственные отходы образуются в хлеву 100, однако в других вариантах осуществления изобретения сельскохозяйственные отходы могут образовываться где-либо еще в ходе сельскохозяйственного производства. Предпочтительно, сельскохозяйственные отходы выгружают из хлева 100 при помощи конвейерной системы 190, аналогичной описанной в патенте США № 7232036, выданном 19 июня 2007 г. на имя Van Slyke и др., в полном объеме включенном в настоящий документ путем ссылки. Она позволяет быстро отделить твердые отходы от жидких отходов.

В примере, показанном на фиг. 1А, конвейерная система, предложенная Van Slyke и др., используется для быстрого отделения твердых отходов 102 от жидких отходов 104 в хлеве 100. Твердые отходы 102 собирают в резервуаре 106 для хранения твердых отходов, жидкие отходы 104 направляют в резервуар 108 для хранения жидких отходов. Твердые отходы из резервуара 106 для хранения твердых отходов направляют в сушилку 110. Некоторое количество высушенных твердых отходов может быть использовано в качестве топлива из биомассы для снабжения данной системы энергией. Однако в данном примере большую часть твердых отходов 102 таблетируют в виде готового удобрения, тогда как для снабжения системы энергией, то есть в качестве топлива для горелок сушилки и нагревателей, описанных далее, используют другие имеющиеся в продаже топлива из биомассы.

Жидкие отходы 104 в резервуаре 108 для хранения жидких отходов перемешивают, чтобы избежать отстаивания в жидких отходах 104 каких-либо твердых частиц. Затем жидкие отходы 104 обрабатывают первым полимером 112, когда они поступают в первый осветлитель 114. Первый полимер 112 представляет собой стандартный коагулирующий и/или флоккулирующий агент, имеющийся на рынке химической продукции. Например, первый полимер 112 может представлять собой полиакриламид или полиамин. Функцией первого полимера 112 является сосредоточение взвешенных твердых частиц в жидких отходах 104, с тем, чтобы они легче осаждались в первом осветлителе 114. Отстой 116 из первого осветлителя 114 направляют в резервуар 118 для хранения отстоя, из которого его затем направляют через первый нагреватель 120 в фильтр-пресс 122. Фильтровальный осадок 124 из фильтр-пресса 122 сушат в сушилке 110 и используют в качестве добавки к материалу твердых отходов, таблетируемому с получением удобрения. В этом примере фильтр-пресс 122 должен быть пригоден для производства фильтровального осадка с содержанием твердого вещества, по меньшей мере, 30%. Фильтрат 126 из фильтр-пресса 122 может быть повторно подан в первый осветлитель 114 для дополнительной обработки.

Надосадочная жидкость 128 из первого осветлителя 114 может быть направлена на орошение, как более подробно будет описано ниже. Однако в данном примере большую часть надосадочной жидкости 128 подвергают обработке известью 130 (для повышения рН) и вторым полимером 132, когда она поступает во второй осветлитель 134. Второй полимер 132 представляет собой стандартный коагулирующий и/или флоккулирующий агент, имеющийся на рынке химической продукции. Например, второй полимер 132 может представлять собой полиакриламид или полиамин. Известковый отстой 135 из второго осветлителя 134 направляют в резервуар 118 для хранения отстоя, из которого его затем направляют через первый нагреватель 120 в фильтр-пресс 122. Как указано выше, фильтровальный осадок 124 из фильтр-пресса 122 используют в качестве добавки к материалу твердых отходов, таблетируемому с получением удобрения. Фильтрат 126 из фильтр-пресса 122 может быть повторно подан в первый осветлитель 114 для дополнительной обработки.

В качестве альтернативы первый осветлитель 114 может быть обойден или даже совсем удален из системы. Тогда жидкие отходы 104 из резервуара 108 для хранения жидких отходов подвергают обработке известью 130 и вторым полимером 132, когда они поступают во второй осветлитель 134. Это происходит в тех случаях, когда надосадочную жидкость 128 из первого осветлителя 114 не используют для орошения. В других вариантах осуществления изобретения осветлители 114 и 134 могут быть снабжены пеноснимателем для сбора какого-либо плавающего материала с жидких отходов, который не осел в осветлителях 114 и 134, например разлитого корма или диарреи, содержащей непереваренный корм. Собранный плавающий материал направляют в резервуар 118 для хранения отстоя на дополнительную обработку. Также может быть применено другое средство сбора плавающего материала, например флотация растворенным воздухом или флотация заряженным воздухом.

Надосадочную жидкость 136 из второго осветлителя 134 пропускают через второй нагреватель 138, а затем через отделитель аммиака 140. В некоторых случаях надосадочная жидкость 136 может быть подвергнута фильтрации перед пропусканием через отделитель аммиака 140, в частности, если надосадочная жидкость 136 содержит твердые частицы. Твердые частицы после этого могут быть возвращены в резервуар 118 для хранения отстоя на дополнительную обработку. В данном примере отделитель аммиака 140 включает набор газопроницаемых мембран 142а, 142b и 142с, которые обеспечивают транспорт аммиака, вступающего в контакт с серной кислотой 150 с другой стороны мембран с образованием сульфата аммония 146 и водного раствора 148. В других вариантах осуществления изобретения могут быть использованы другие способы извлечения аммиака и другие соли аммония, такие как нитрат аммония. Эти соли аммония могут быть использованы в качестве добавки к материалу твердых отходов, таблетируемому с получением удобрения. Водный раствор 148 может быть направлен на орошение, как более подробно описано ниже. Однако в данном примере большую часть водного раствора 148 подвергают обработке серной кислотой 150 для нормализации рН; и водный раствор 148, и сульфат аммония 146 пропускают через третий нагреватель 152.

После нагревания водный раствор 148 пропускают через контактные дистилляционные мембраны 154а и 154b или любую другую систему, такую как нанотрубчатая система фильтрации, в которой через мембрану проходит питьевая вода. В таких системах обычно происходит нагревание раствора, в результате чего водяной пар с теплой стороны проходит через мембрану и конденсируется на холодной стороне с более холодным раствором. Один из примеров пригодной контактной дистилляционной мембраны описан в публикации заявки на патент США № 2006/0076294 А1, поданной Sirkar и др. 26 июля 2006 г., которая в полном объеме включена в настоящий документ путем ссылки. Посредством контактных дистилляционных мембран 154а и 154b происходит разделение водного раствора 148 на концентрированные растворенные твердые вещества, или концентрат, 156 и отфильтрованную питьевую воду 158. Концентрат 156 используют в качестве добавки к материалу твердых отходов, таблетируемому с получением удобрения. Отфильтрованную питьевую воду 158 подвергают воздействию УФ излучения в стерилизаторе 160 и пропускают через охладитель 162, после чего рециркулируют в качестве возвратной воды 164 в хлев 100 для мытья или питья. Желательно, чтобы общее количество растворенных в возвратной воде 164 твердых веществ составляло менее 3000 частей на миллион.

Возвратимся опять к твердым отходам 102; в сушилке 110 происходит уменьшение содержания влаги в твердых отходах 102, фильтровальном осадке 124 и концентрате 156 до приемлемого для таблетирования уровня. Выходящие из сушилки теплый влажный воздух и пыль направляют в пылесборник 166, в котором происходит отделение пыли, добавляемой к таблетируемым твердым отходам, тогда как поток воздуха направляют в биофильтр 168 для дополнительной конденсации влаги и уменьшения запаха, после чего его выпускают как воздух 170. Конденсат 172 из биофильтра может быть повторно подан во второй осветлитель 134 для дополнительной обработки.

Если какую-либо часть высушенных твердых отходов используют в качестве топлива из биомассы для снабжения энергией данной установки, зола 174 также может быть использована в качестве добавки к материалу твердых отходов, таблетируемому с получением удобрения. Точно так же зола от другого топлива из биомассы может быть использована в качестве добавки к материалу твердых отходов, таблетируемому с получением удобрения. Другие посторонние добавки 176 также могут служить добавками к таблетируемому материалу твердых отходов для получения более сбалансированного удобрения в соответствии с требованиями рынка. Высушенные твердые отходы с добавками таблетируют и охлаждают в устройстве таблетирования 178. Таблетированное удобрение может храниться на местном складе 180.

Как показано на фиг. 1В, система фигуры 1А также может быть дополнена устройством для кондиционирования клеток 186 и устройством для анаэробного разложения 188 с целью производства метана 192. Твердые отходы 102 направляют из резервуара 106 для хранения твердых отходов в устройство для кондиционирования клеток 186. К твердым отходам 102 может быть добавлена вода для облегчения перекачивания насосом и биоразложения. В данном примере в устройстве для кондиционирования клеток 186 используется технология OpenCEL® Focused Pulse, поставляемая компанией OpenCel, LLC с адресом 315 Park Avenue, Glencoe, Illinois, 60022. В твердых отходах 102 в устройстве для кондиционирования клеток 186 происходит разрушение клеточных мембран посредством лизиса клеток. Это облегчает биоразложение органической материи твердых отходов 102 и повышает эффективность преобразования биомассы в энергию. По оценкам специалистов компании OpenCel, LLC производство биогаза может быть увеличено до 60-75%.

Из устройства для кондиционирования клеток 186 после лизиса клеток твердые отходы 102 направляют в устройство для анаэробного разложения 188. Процесс анаэробного разложения хорошо известен в данной области, поэтому устройство для анаэробного разложения 188 в данном документе подробно не описывается. В устройстве для анаэробного разложения 188 в твердых отходах 102 происходит метаногенез и образуется метан 192 и влажный побочный продукт 194. Метан 192 может быть использован в качестве топлива для снабжения энергией данной системы, в том числе для нагревания устройства для анаэробного разложения 188. Влажный побочный продукт 194 подвергают обработке третьим полимером 196, когда он поступает в фильтр-пресс 122. Третий полимер 196 представляет собой стандартный коагулирующий и/или флоккулирующий агент, имеющийся на рынке химической продукции. Например, третий полимер 196 может представлять собой полиакриламид или полиамин. В фильтр-прессе 122 водный побочный продукт прессуется с образованием фильтровального осадка 124 и фильтрата 126, которые подвергают дополнительной обработке, как описано выше.

Теперь обратимся к фигуре 2А, на которой представлена схема, отражающая второй вариант осуществления усовершенствованной системы и способа производства удобрения на органической основе и пригодной для использования воды из сельскохозяйственных отходов, образующихся в ходе сельскохозяйственного производства. На фиг. 2 одинаковые компоненты обозначены теми же номерами позиций, что и на фиг. 1, при этом номера позиций соответствуют ряду 200 и далее, а не ряду 100 и далее, то есть хлев на фиг. 1 обозначен номером позиции 100, а на фиг. 2 - номером позиции 200. Аналогично сушилка на фиг. 1 обозначена номером позиции 110, а на фиг. 2 - номером позиции 210.

В примере, показанном на фиг. 2А, отходы животноводства собирают путем соскребания или промывания струей сточного желоба хлева 200. В результате, получают навозную жижу 201, состоящую из твердых отходов и жидких отходов, которая может содержать элементы подстилки для скота или вязкие компоненты. Навозную жижу 201 пропускают через насос с измельчителем 203 для повышения гомогенности. Собранную навозную жижу 201 хранят в резервуаре 205 для хранения навозной жижи, перемешивая, чтобы избежать осаждения каких-либо твердых частиц. Затем навозную жижу направляют в нагреватель 207 и подвергают обработке полимером 209, когда она поступает в фильтр-пресс 222. Полимер 209 представляет собой стандартный коагулирующий и/или флоккулирующий агент, имеющийся на рынке химической продукции. Например, полимер 209 может представлять собой полиакриламид или полиамин. Функцией полимера является сосредоточение взвешенных твердых частиц в навозной жиже 205, чтобы облегчить их обработку в фильтр-прессе 222.

Фильтровальный осадок 224 из фильтр-пресса 222 направляют в сушилку 210 и подвергают, по существу, такой же обработке, как описано выше в отношении твердых отходов 102 в первом варианте осуществления системы и способа, раскрываемых в настоящем документе.

Фильтрат 226 из фильтр-пресса 222 направляют в первый осветлитель 214 или в качестве альтернативы повторно подают в резервуар 205 для хранения навозной жижи, чтобы облегчить работу фильтр-пресса, или возвращают в хлев для возмещения затрат на промывку. Если фильтрат направляют в первый осветлитель 214, его подвергают, по существу, такой же обработке, как описано выше в отношении жидких отходов 104 в первом варианте осуществления системы и способа, раскрываемых в настоящем документе.

Как показано на фиг. 2В, система фигуры 2А также может быть дополнена устройством 286 для кондиционирования клеток и устройством 288 для анаэробного разложения, обеспечивающих производство метана 292.

В обоих описываемых вариантах осуществления изобретения надосадочная жидкость 128 или 228 может быть выпущена из системы и направлена на орошение через выходное отверстие 182 или 282 после прохождения через первый осветлитель 114 или 214. В этом случае получают жидкое удобрение с низким содержанием взвешенных твердых частиц и содержанием азота, что желательно для некоторых зерновых культур. Водный раствор 148 или 248 также может быть направлен на орошение после прохождения через отделитель аммиака 140 или 240. Уровень нагрева водного раствора 148 или 248 может быть изменен путем изменения положения выходного отверстия 184 или 284, перемещаемого в точку после третьего нагревателя 152 или 252. В этом случае также получают жидкое удобрение с низким содержанием взвешенных твердых частиц и содержанием азота, что желательно для некоторых зерновых культур.

Таким образом, раскрываемая в настоящем документе система представляет собой многостадийную систему с, по существу, замкнутым контуром, обеспечивающую возможность гибкого функционирования. Питательные вещества из твердых отходов могут быть упакованы в такой форме, которая удобна для транспортировки и хранения. Однако данная система также позволяет различным образом использовать жидкие отходы.

По желанию оператора, если нужна вода на орошение со всеми растворенными в ней питательными веществами и наименьшим содержанием взвешенных твердых частиц, то надосадочную жидкость 128 или 228 выводят после прохождения через первый осветлитель 114 или 214.

По желанию оператора, если нужна вода на орошение с извлеченным аммиаком и некоторыми растворенными питательными веществами, то надосадочную жидкость 128 или 228 выводят после нормализации рН серной кислотой 150 или 250. В этом случае дозировку серной кислоты 150 или 250, а также извести 130 или 230 и второго полимера 132 или 232 можно изменять в соответствии с установленными оператором требованиями в отношении рН. В этом случае будет получен побочный продукт - жидкое удобрение с сульфатом аммония, которое может быть использовано на данном предприятии или продано с целью возмещения эксплуатационных расходов.

По желанию оператора, если нужна вода для питья и мытья животных, то фильтрат 158 или 258 после контактных дистилляционных мембран обладает приемлемым содержанием патогенных микроорганизмов. Однако в качестве меры предосторожности осуществляют дополнительную стерилизацию фильтрата 158 или 258 УФ излучением в стерилизаторе 160 или 260. Кроме того, поскольку животные предпочитают холодную питьевую воду, фильтрат 158 или 258 также пропускают через охладитель 162 или 262 до подачи в хлев 100 или 200 в качестве возвратной воды 164 или 264.

В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 1А и 1В, побочные продукты обработки жидких отходов 104 повторно вводят в систему в ходе обработки твердых отходов 102, чтобы сохранить питательные вещества и исключить необходимость использования других способов утилизации.

Специалистам в данной области понятно, что многие описанные выше подробности являются лишь примером и не предназначены для ограничения объема изобретения, определяемого следующей далее формулой изобретения.

1. Способ получения удобрения на органической основе, включающий стадии:
(a) сбор отходов животноводства в хлеву;
(b) быстрое разделение отходов животноводства на жидкие отходы и твердые отходы на конвейерной ленте в хлеву;
(c) осветление жидких отходов и тем самым получение надосадочной жидкости и отстоя;
(d) извлечение аммиака из надосадочной жидкости с получением соли аммония и водного раствора;
(e) фильтрация водного раствора с получением концентрата и пригодной для использования воды;
(f) использование соли аммония, концентрата и отстоя в качестве добавки к твердым отходам;
(g) придание твердым отходам формы удобрения на органической основе.

2. Способ по п.1, в котором стадия придания твердым отходам формы удобрения на органической основе включает:
(i) обработку твердых отходов посредством анаэробного разложения с получением метана и влажного побочного продукта;
(ii) прессование влажного побочного продукта с получением фильтрационного осадка и фильтрата; и
(iii) придание фильтрационному осадку формы удобрения на органической основе.

3. Способ по п.2, дополнительно включающий стадию лизиса клеток, присутствующих в твердых отходах, до обработки твердых отходов посредством анаэробного разложения.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию обработки жидких отходов химическим реагентом перед осветлением жидких отходов, где химический реагент подбирают из группы, состоящей из коагулирующего агента, флоккулирующего агента и извести.

5. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию использования части надосадочной жидкости в качестве жидкого удобрения.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию использования части водного раствора в качестве жидкого удобрения.

7. Способ получения удобрения на органической основе, включающий стадии:
(a) сбор навозной жижи из отходов животноводства;
(b) разделение навозной жижи прессованием на фильтрационный осадок и фильтрат;
(c) осветление фильтрата с получением надосадочной жидкости и отстоя;
(d) разделение отстоя прессованием с получением второго фильтрационного осадка;
(e) извлечение аммиака из надосадочной жидкости с получением соли аммония и водного раствора;
(f) фильтрация водного раствора с получением концентрата и пригодной для использования воды;
(g) использование соли аммония и концентрата в качестве добавки к первому фильтрационному осадку и второму фильтрационному осадку; и
(h) придание первому и второму фильтрационным осадкам формы удобрения на органической основе.

8. Способ по п.7, дополнительно включающий стадию обработки навозной жижи посредством анаэробного разложения с получением метана и влажного побочного продукта, который разделяют прессованием на первый фильтрационный осадок и фильтрат.

9. Способ по п.8, дополнительно включающий стадию лизиса клеток, присутствующих в твердых отходах, до обработки твердых отходов посредством анаэробного разложения.

10. Способ по п.7, дополнительно включающий стадию обработки навозной жижи из отходов животноводства химическим реагентом перед разделением навозной жижи прессованием на фильтрационный осадок и фильтрат, где химический реагент подбирают из группы, состоящей из коагулирующего агента, флоккулирующего агента и извести.

11. Способ по п.7, дополнительно включающий стадию использования части надосадочной жидкости в качестве жидкого удобрения.

12. Способ по п.7, дополнительно включающий стадию использования части водного раствора в качестве жидкого удобрения.



 

Похожие патенты:
Способ получения органического удобрения заключается во внесении в компостосодержащий субстрат дождевого червя Eisenia foetida. Данный субстрат получают путем смешивания куриного помета с отработанной подстилочной соломой в соотношении 2:1 по объему с последующим включением полученной смеси в садовую землю в равных пропорциях с последующим искусственным увлажнением до влажности субстрата 70%.

Изобретение относится к биотехнологии и к сельскохозяйственной микробиологии. Предложен способ получения биоудобрения.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Фосфорное удобрение состоит из золы, получаемой путем термической обработки биологических отходов, причем биологические отходы состоят из тел животных, птиц, рыб, образующихся на предприятиях, осуществляющих производство и переработку мясной, птицеводческой и рыбной продукции, имеющей следующий химический состав, в процентах на воздушно-сухое вещество: СаО 19,1-31,9, P2O5 15,7-23,0, SiO2 10,1-22,5, К2О 1,4-2,7, Na2O 1,6-2,7, MgO 0,7-2,2, MnO2 0,01-0,1, Fe2О3 0,4-5,3, Аl2О3 0,3-1,4.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения, в качестве которого используют сложный компост, включающий полуперепревший навоз КРС, фосфогипс и растительные остатки - солому пшеницы, отходы кормления животных, растительные остатки кукурузы, подсолнечника и сахарной свеклы, взятые в одинаковых пропорциях.

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения в виде компоста, состоящего из органических и минеральных компонентов, предпосевную обработку почвы и посев семян.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение сложного компоста, состоящего из навоза и отходов сельскохозяйственных культур, для нарастания численности и активизации деятельности дождевых червей.
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает внесение удобрения перед основной обработкой почвы.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения включает использование отходов промышленности и сельского хозяйства, причем в качестве удобрений используют тереклитовые глины, кукурузные кочерыжки и молибденсодержащие отходы промышленности в соотношении 5:1:0,5, смешивают их и вносят в почву под зяблевую вспашку в количестве 5-7 тонн на гектар.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ переработки бесподстилочного навоза в удобрения, электрическую и тепловую энергию, согласно которому исходный навоз последовательно подвергают предварительной подготовке в аппарате, снабженном средствами перемешивания, анаэробной переработке в биогаз и биошлам в метантенке, оборудованном средствами стабилизации температурного режима, биошлам подвергают механическому обезвоживанию с получением жидкой и твердой фракции, твердую фракцию подвергают сушке в конвективной сушилке с использованием энергии сжигания биогаза и получением сухой фракции и влажного газа, сухую фракцию используют для приготовления удобрений, влажный газ используют для стабилизации температурного режима метантенка, жидкую фракцию подвергают гравитационному разделению в отстойнике с получением сгущенной фракции и надосадочной жидкости, сгущенную фракцию направляют в аппарат предварительной подготовки, надосадочную жидкость направляют на последующую очистку, а биогаз накапливают в газохранилище и сжигают в когенерационной установке с получением электрической и тепловой энергии.
Изобретение относится к области ветеринарной микробиологии и биотехнологии, в частности к методам обеззараживания навоза от яиц стронгилят. Способ заключается в использовании в качестве дезинвазирующего средства яиц стронгилят лошадей культуральной жидкости штамма бактерий Bacillus subtilis «ТНП-3» или Bacillus subtilis «ТНП-5».

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ утилизации и обеззараживания куриного помета включает разделение биомассы сепарацией на жидкую и твердую фракции, обеззараживание жидкой фракции обработкой в устройстве с нерастворимыми электродами, причем пропущенную через сепаратор жидкую фракцию смешивают с известковым молочком в количестве m Ca(OH)2=3,7·10-6 г/л (для удаления ионов аммония и фосфатов), после чего ее подают в горизонтальный отстойник с электродной системой, установленной по всему его объему и состоящей из 7 плоских углеграфитовых пластин, длиной 30 м, толщиной 2-3 мм с расстоянием между пластинами 5 см, где выдерживают в течение семи с половиной часов, воздействуя нанотоками 40 нА. Изобретение позволяет повысить эффективность технологии утилизации и обеззараживания куриного помета, снизить энергоемкость и сократить вредные выбросы в окружающую среду. 1 ил., 4 табл.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Способ переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду, согласно которому исходный субстрат последовательно подвергается усреднению, анаэробной обработке, механическому сгущению с получением твердой и жидкой фракций, с последующим использованием твердой фракции для приготовления твердых удобрений, деаммонизацией жидкой фракции путем отдувки с хемосорбцией парогазовой смеси посредством кислотных или щелочных реагентов с получением жидких удобрений и доочисткой деаммонизированной жидкой фракции, причем жидкую фракцию аэробно обработанного субстрата подвергают анаэробной обработке, доочистку деаммонизированной жидкой фракции производят в аэробном режиме, газы после доочистки деаммонизированной жидкой фракции последовательно используют для предварительной деаммонификации исходного субстрата, при этом часть парогазовой смеси используется для аммонизации твердой фракции при приготовлении твердых удобрений. Устройство для реализации способа переработки органических субстратов в биогаз, жидкие и твердые удобрения и техническую воду. Группа изобретений позволяет эффективно использовать тепловую энергию, снизить степень загрязнения окружающей среды, а также повысить рентабельность производства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, а именно к получению естественного безпестицидного органического стимулятора роста растений. Способ получения стимулятора роста растений осуществляют путем гидролиза навоза крупного рогатого скота в аэробных и анаэробных условиях с использованием в качестве посевного материала на различных стадиях ведения технологического процесса специально подобранных ассоциаций лактобактерий и аборигенных микроорганизмов метаногенов. Все стадии технологического процесса производятся непрерывно с использованием отъемно-доливной технологии ведения процесса, что обеспечивает полную замену сырья в биореакторе в течение 7-10 суток. Предлагаемый способ обеспечивает получение жидких органических удобрений, обеззараженных от патогенной микрофлоры, обезвреженных от семян сорных растений и с низким порогом запаха (до 10%). В этих удобрениях обеспечивается полная сохранность питательных веществ (азот, фосфор, калий), находящихся в исходном навозном стоке за счет сохранения всего азота в аммонийной или органической формах, при этом фосфор находится в основном в виде фосфатитов и нуклеопротеидов, а калий - в виде растворимых солей, что обеспечивает лучшую их усвояемость растениями. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биоудобрения включает получение биосмеси путем внесения микробных культур Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ под № В-5060, и Azotobacter chroococcum В 35, депонированной в ВКПМ под № В-6010, с титром 108 кл./мл в соотношении 2:1 на сухой комбинированный носитель из расчета 60 мл на 1 кг и перемешивание, причем в качестве носителя используют целлюлозосодержащее вещество, например лузгу подсолнечника или риса, и минеральносодержащий компонент, например перлит, взятые в соотношении 1:3 по массе, далее биосмесь наносят на пол птицеводческих помещений в дозе 30-70 г на 1 м2 при влажности носителя 15-20%, затем биосмесь с отходами птицеводческих помещений по мере накопления собирают и складируют в бурты. Изобретение позволяет ускорить процесс биоконверсии с одновременным увеличением биологической активности продукта переработки и экологической безопасности. 5 табл., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ повышения эффективности действия осадков городских сточных вод как органо-минерального удобрения включает полуперепревший навоз крупного рогатого скота (КРС), причем для повышения эффективности действия осадков городских сточных вод (ОГСВ) как органо-минерального удобрения полуперепревший навоз КРС добавляется к ОГСВ при соотношении 1:1 и вносится из расчета: ОГСВ - 40 т/га, навоз КРС - 40 т/га. Изобретение позволяет дополнительно обогатить осадки городских сточных вод органическими веществами естественного происхождения, широким набором макро- и микроэлементов, полезной микрофлорой, что позволяет в комплексе повышать эффективность ОГСВ как удобрения. 2 табл.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ производства активного органического удобрения из отходов жизнедеятельности заключается в том, что удаляют механические примеси, производят подачу, перемещение, а также одновременное смешение и гомогенизацию, причем поток отходов жизнедеятельности направляют для смешения и гомогенизации тангенциально, создавая вращающуюся вихревую среду, получают гомогенизированную суспензию плотностью 1,26-1,3 г/см3, воздействуют на нее энергонасыщенным, электромагнитным вращающимся полем с магнитными доменами, которые осуществляют диспергацию отходов жизнедеятельности с разрушением химических и биологических структур на молекулярном уровне, тем самым получают стерильную эмульсию, которую затем разделяют на фракции, при этом органическую фракцию влажностью 85-87% выделяют в самостоятельную питательную среду и вводят в нее добавки в виде штаммов почвообразующих микроорганизмов. Комплекс для производства активного органического удобрения из отходов жизнедеятельности включает установку очистки отходов жизнедеятельности, установку одновременного смешения и гомогенизации, средств подачи и перемещения масс, причем он дополнительно снабжен установкой активации процесса с магнитными доменами, установкой разделения фракций, смесителем и дозатором добавок. Изобретения позволяют перевести азотные, фосфорные и прочие элементы в биогенные формы микроэлементов и аминокислот, что позволяет получить активное органическое удобрение. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области получения удобрений на основе отходов переработки растительного сырья. Предложен способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня Saponaria Officinalis. Способ включает приготовление исходной смеси, загрузку смеси в биореактор и проведение биоконверсионного процесса с аэрацией смеси. Растительные отходы производства сапонинов подвергаются биоконверсии в составе смеси, содержащей торф и птичий помет, с соотношением компонентов торф:птичий помет: растительные отходы - (13%-25%):50%:(25%-50%). Процесс биоконверсии в первые 7 суток производится при температуре 37±2°C и 55±2°C - на 8-е сутки. Изобретение обеспечивает ускорение процесса биоконверсии растительных отходов и повышение его эффективности. 3 з.п. ф-лы, 7 табл., 5 пр.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения из отходов сельскохозяйственного производства включает смешение птичьего помета, прошедшего измельчение, и упаковку органоминерального удобрения, при этом производят просев птичьего помета и фосфогипса, смешивают просеянный птичий помет с фосфогипсом в шнековом смесителе, оборудованном системой дозирования исходных компонентов, с их последующим нагревом до 115-125°C для связывания свободного аммиака фосфогипсом, дезактивацией болезнетворных микроорганизмов и образованием химически нейтрального продукта. Технологическая линия для осуществления способа получения органоминерального удобрения из отходов сельскохозяйственного производства содержит бункеры, конвейеры, бункеры-дозаторы, смесители, при этом содержит линию приготовления птичьего помета, содержащую приемный бункер птичьего помета, конвейер неочищенного помета, механическое вибросито, сборник отсева, сборник очищенного птичьего помета, конвейер очищенного помета, расходный бункер очищенного птичьего помета и объемный питатель очищенного помета, линию приготовления фосфогипса, содержащую приемный бункер фосфогипса, конвейер фосфогипса, механическое вибросито, сборник отсева, сборник очищенного фосфогипса, конвейер очищенного фосфогипса, расходный бункер очищенного фосфогипса и объемный питатель очищенного фосфогипса, линию получения органоминерального удобрения, содержащую обогреваемый двухшнековой смеситель, промежуточный бункер готового продукта, фасовочный бункер готового продукта и сборник конденсата. Изобретения позволяют упростить способ и технологическую линию для получения удобрений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения биогумуса включает внесение в компостосодержащий субстрат дождевого компостного червя Eisenia foetida, причем субстрат получают путем смешивания перепревшего куриного помета с навозом крупного рогатого скота в соотношении 1: (1,8-2,2) по объему с добавлением органического наполнителя в количестве 30-40% от объема субстрата. Изобретение позволяет повысить интенсивность процесса переработки отходов и получить ценное удобрение из органических отходов с наименьшими затратами по переработке навоза и помета и наибольшим эффектом, связанным с увеличением выхода готового биогумуса из субстрата. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ обезвреживания органических отходов животноводства, свиноводства и птицеводства характеризуется тем, что нативный навоз или помет при складировании подвергают обработке раствором электролитического гипохлорита натрия, который разбавляют водой до концентрации, не вызывающей ожога почвы и растений. Изобретение позволяет обеспечить высокую степень обезвреживания навоза и помета за короткий промежуток времени при малых энергетических затратах. 3 пр.
Наверх