RU2229459C1 - Method for producing of organic fertilizers - Google Patents

Abstract

FIELD: agricultural production, in particular, production of organic fertilizers with the use of weak manure sewage from animal farms. SUBSTANCE: method involves exposing manure sewage to anaerobic processing, said manure sewage including weak sewage produced upon usage of hydraulic or gravitational systems for removal of manure from animal houses. Before anaerobic processing, manure sewage is subjected to mixing with solid manure or dung to moisture content of 90-96%. EFFECT: increased efficiency in producing of liquid organic fertilizers disinfected from pathogenic microflora, free from weedage seeds and having low odor level. 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к получению органических удобрений с использованием низкоконцентрированных навозных стоков животноводческих ферм.The invention relates to agricultural production, in particular to the production of organic fertilizers using low-concentrated manure from livestock farms.

Такие стоки получаются на животноводческих фермах при применении гидравлических или самотечных систем удаления навоза из помещений. Содержание органических веществ в этих стоках составляет от 1 до 2% в зависимости от способа удаления навоза и количества смывной воды, расходуемой на технологические нужды фермы.Such effluents are obtained on livestock farms using hydraulic or gravity-based systems for removing manure from rooms. The content of organic substances in these drains is from 1 to 2%, depending on the method of removal of manure and the amount of flushing water spent on the technological needs of the farm.

Обычно такие стоки подвергают биологической очистке до норм их сброса в открытые водоемы или используют как удобрение для орошения сельскохозяйственных культур после многократного (4-10) разбавления их чистой водой (Нормы технологического проектирования систем удаления и подготовки навоза к использованию ОНТП 17-99 Минсельхоз РФ).Typically, such effluents are subjected to biological treatment to the norms of their discharge into open water bodies or used as fertilizer for irrigation of crops after multiple (4-10) dilutions of them with clean water (Norms for the technological design of systems for removing and preparing manure for use of ONTP 17-99 of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation) .

Недостатками этих способов является то, что при биологической очистке удаляются практически все органические вещества (исходные по БПК - 10-15 г/л, а после очистки - 50-150 мг/л), а также теряется значительное количество других биогенных веществ. В результате удобрение полей такими стоками не эффективно. Кроме того, при биологической очистке образуется около 10% избыточного активного ила, который представляет опасность для окружающей среды, а использование его для удобрения полей возможно только после продолжительного хранения - до 6 месяцев, и подсушки на иловых площадках.The disadvantages of these methods is that during biological treatment almost all organic substances are removed (the initial ones according to BOD are 10-15 g / l, and after purification - 50-150 mg / l), and a significant amount of other biogenic substances is also lost. As a result, fertilizing the fields with such drains is not effective. In addition, biological treatment generates about 10% of excess activated sludge, which poses a danger to the environment, and it can only be used to fertilize fields after long-term storage - up to 6 months, and drying on silt sites.

Недостаток способа разбавления навозных стоков для их использования при оросительных поливах - потребность в чрезвычайно больших количествах чистой воды, при этом стоки не обеззараживаются, что ведет к заиливанию полей, загрязнению их семенами сорных растений и различными болезнетворными микроорганизмами.The disadvantage of the method of diluting manure effluents for their use in irrigation is the need for extremely large quantities of clean water, while the effluents are not disinfected, which leads to siltation of the fields, their pollution by weed seeds and various pathogens.

Известно анаэробное сбраживание навозных стоков в специальных метантенках (анаэробные биофильтры, реакторы с восходящим или нисходящим потоком, контактные реакторы), приспособленных для сбраживания низкоконцентрированных отходов (Итоги науки и техники. Биотехнология. ВИНИТИ, М., т. 29, стр. 47-51, 1991 г.). В этом случае анаэробные реакторы выполняют роль устройств для предварительной очистки навозных стоков, что также ведет к значительной потере биогенных веществ, без которых использование навозных стоков в качестве удобрения бесполезно. Кроме того, они не обеззараживаются от гельминтов и других болезнетворных бактерий и не обезвреживаются от семян сорных растений.Known anaerobic digestion of manure in special digesters (anaerobic biofilters, reactors with upward or downward flow, contact reactors), adapted for fermentation of low-concentration waste (Results of science and technology. Biotechnology. VINITI, M., t. 29, p. 47-51 , 1991). In this case, anaerobic reactors play the role of devices for the preliminary treatment of manure, which also leads to a significant loss of nutrients, without which the use of manure as a fertilizer is useless. In addition, they are not disinfected from helminths and other pathogenic bacteria and are not neutralized from weed seeds.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения органических удобрений, включающий анаэробное сбраживание навозных стоков (Патент РФ № 2098933, МКИ⁷ А 01 С 3/00, опубликовано 20.12.1997). Недостатком данного способа является невозможность обработки навозных стоков с влажностью более 98%, а также невозможность обработки твердого подстилочного навоза, имеющего влажность менее 90%, так как не происходит первичной стадии метанового брожения (гидролиз) и массообмена между метаногенными бактериями и органическими веществами, при этом происходит накопление избытка летучих жирных кислот (более 2000 мг/л), которые ингибируют процесс.The closest in technical essence to the invention is a method for producing organic fertilizers, including anaerobic digestion of manure waste (RF Patent No. 2098933, MKI ⁷ A 01 C 3/00, published on December 20, 1997). The disadvantage of this method is the impossibility of treating manure with a moisture content of more than 98%, as well as the impossibility of treating solid litter manure having a moisture content of less than 90%, since there is no primary stage of methane fermentation (hydrolysis) and mass transfer between methanogenic bacteria and organic substances, while there is an accumulation of excess volatile fatty acids (more than 2000 mg / l), which inhibit the process.

Задачей данного изобретения является получение высокоэффективных экологически чистых удобрений с использованием низкоконцентрированных навозных стоков с влажностью более 98%, которые в настоящее время подвергают аэробной биологической обработке с целью очистки, а их анаэробная обработка невозможна, так как они имеют высокую влажность.The objective of the invention is to obtain highly effective environmentally friendly fertilizers using low concentrated manure with a moisture content of more than 98%, which is currently subjected to aerobic biological treatment for the purpose of purification, and their anaerobic treatment is impossible, since they have high humidity.

В результате применения изобретения получают жидкие органические удобрения, обеззараженные от патогенной микрофлоры, обезвреженные 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, при этом часть азота перейдет в аммонийную форму, необходимую для питания растений.As a result of the application of the invention, liquid organic fertilizers are obtained, disinfected from pathogenic microflora, neutralized from weed seeds and with a low odor threshold (up to 10%). In these fertilizers, the complete preservation of the nutrients (nitrogen, phosphorus, potassium) in the initial manure runoff is ensured, while part of the nitrogen goes into the ammonia form necessary for plant nutrition.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в способе получения органических удобрений из навозных стоков путем их анаэробной обработки в качестве навозных стоков используют низкоконцентрированные стоки, получаемые при применении гидравлических или самотечных систем удаления навоза из помещений, а перед анаэробной обработкой их предварительно смешивают с твердым подстилочным навозом или пометом до влажности 90-96%.The above result is achieved by the fact that in the method of producing organic fertilizers from manure by means of their anaerobic treatment, low-concentrated effluents obtained by using hydraulic or gravity-based systems for removing manure from rooms are used as manure, and before anaerobic treatment they are pre-mixed with solid bed manure or droppings to a moisture content of 90-96%.

Нужная концентрация органических веществ в смеси определяется требованиями наиболее эффективного анаэробного сбраживания и достигается путем добавления расчетного количества твердого навоза или помета в навозные стоки.The desired concentration of organic substances in the mixture is determined by the requirements of the most effective anaerobic digestion and is achieved by adding the estimated amount of solid manure or litter to the manure.

В предлагаемом способе получения удобрений смесь твердого подстилочного навоза и низкоконцентрированных стоков подвергают анаэробной обработке в обычных биогазовых реакторах при температурах мезофильного (35°С) или термофильного (55°С) режимов. В результате анаэробной обработки смеси твердого навоза и навозных стоков получают жидкие органические удобрения, которые затем используют на земледельческих полях внесения или орошения.In the proposed method for producing fertilizers, a mixture of solid litter manure and low concentrated effluents is subjected to anaerobic treatment in conventional biogas reactors at mesophilic (35 ° C) or thermophilic (55 ° C) temperatures. As a result of anaerobic treatment of a mixture of solid manure and manure, liquid organic fertilizers are obtained, which are then used on agricultural fields for application or irrigation.

На чертеже представлена общая схема способа получения удобрений для земледельческих полей. Устройство содержит навозоприемник 1, куда поступают навозные стоки с животноводческой фермы самотеком и твердый подстилочный навоз, привезенный с животноводческой или птицеводческой фермы, при помощи транспортера-дозатора 2, служащего для приемки, дозирования и подачи твердого навоза; насос с перемешивающим устройством 3 для перемешивания навозных стоков с твердым навозом и подачи гомогенной смеси на обработку; анаэробный реактор 4 для анаэробного сбраживания смеси навозных стоков с твердым навозом; земледельческие поля 5 для использования сброженной биомассы - удобрений.The drawing shows a General diagram of a method of producing fertilizer for agricultural fields. The device contains a manure inlet 1, where manure flows from a livestock farm by gravity and solid litter brought from a livestock or poultry farm, using a dosing conveyor 2, which serves for the reception, dosing and supply of solid manure; a pump with a mixing device 3 for mixing manure with solid manure and supplying a homogeneous mixture for processing; anaerobic reactor 4 for anaerobic digestion of a mixture of manure with solid manure; agricultural fields 5 for the use of fermented biomass - fertilizers.

Способ получения органических удобрений из низкоконцентрированных стоков осуществляют следующим образом.A method of obtaining organic fertilizers from low concentrated effluents is as follows.

Навозные стоки с животноводческой фермы подают самотеком в навозоприемник 1. В тот же навозоприемник при помощи транспортера-дозатора 2 подают твердый подстилочный навоз или помет, привезенный с животноводческой или птицеводческой фермы. Количество твердого навоза, подаваемого в навозоприемник 1, расчетное и должно быть таким, чтобы образованная в результате его смешивания с навозными стоками смесь имела влажность 90-96%, соответствующую наиболее эффективному сбраживанию в анаэробных реакторах полного смешивания.Manure waste from the livestock farm is fed by gravity to the manure inlet 1. Solid bed manure or litter brought from the livestock or poultry farm is fed to the same manure by means of a metering conveyor 2. The amount of solid manure fed to the manure inlet 1 is calculated and must be such that the mixture formed as a result of its mixing with manure drains has a moisture content of 90-96%, which corresponds to the most efficient fermentation in anaerobic full mixing reactors.

Количество твердого подстилочного навоза (Q), добавляемого в низкоконцентрированный навозный сток, определяется по формулеThe amount of solid litter manure (Q) added to the low concentrated manure runoff is determined by the formula

Q=(W_ст-W_см) х Q_ст/(W_см-W_т.н)Q = (W _st -W _cm ) x Q _st / (W _cm -W _so-called )

где W_ст - влажность стока;where W _article - runoff moisture;

W_т.н - влажность твердого навоза;W _so - moisture content of solid manure;

W_см - влажность смеси;W _cm is the humidity of the mixture;

Q_ст - масса стока.Q _st is the mass of runoff.

В навозоприемнике навозные стоки смешивают с твердым навозом при помощи насоса 3 до получения гомогенной смеси, а затем подают на обработку в анаэробный реактор 4.In the manure inlet, manure is mixed with solid manure using pump 3 until a homogeneous mixture is obtained, and then fed to the anaerobic reactor 4 for processing.

В анаэробном реакторе 4 смесь сбраживают при температуре мезофильного (35°С) или термофильного (55°С) режимов в течение 20 или 10 суток соответственно, в результате чего из смеси получают эффлюент - экологически чистое жидкое органическое удобрение для использования на земледельческих полях 5.In anaerobic reactor 4, the mixture is fermented at a temperature of mesophilic (35 ° C) or thermophilic (55 ° C) conditions for 20 or 10 days, respectively, as a result of which an effluent is obtained from the mixture - an environmentally friendly liquid organic fertilizer for use on agricultural fields 5.

Claims (1)

Способ получения органических удобрений из навозных стоков путем их анаэробной обработки, отличающийся тем, что в качестве навозных стоков используют низкоконцентрированные стоки, получаемые при применении гидравлических или самотечных систем удаления навоза из помещений, а перед анаэробной обработкой их предварительно смешивают с твердым подстилочным навозом или пометом до влажности 90-96%.A method for producing organic fertilizers from manure by anaerobic treatment, characterized in that low-concentrated sewage obtained from hydraulic or gravity-based manure removal systems is used as manure, and before anaerobic treatment they are pre-mixed with solid bed manure or litter until humidity 90-96%.