RU2270825C2 - Method for preparing of organomineral fertilizer - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture, in particular, production of ecologically clean fertilizers on the basis of animal farming and poultry farming complexes and wood-working enterprises.

SUBSTANCE: method involves mixing wood-working wastes and animal farming wastes; composting resultant mixture, with amounts of mixture components being based on qualitative and quantitative accounts; forming platform from preliminarily ground and sorted out wood wastes comprising 2-5 mm sized particles having moisture content of 40-45%, said platform having height of 0.3-0.4 m and being equipped with shoulders extending along perimeter and having height of 0.1-0.15 m; delivering manure onto formed platform, said manure having moisture content of 90-92% with weight ratio of solid substance to wood wastes constituting 0.8-1.0; providing full mixing of resultant mixture after expiration of 36-48 hours upon absorption of liquid manure fraction by wood wastes in order to achieve basic moisture content of 70%; throwing resultant mixture into pit with trapezium-shaped cross section of 1.5-2.0 m height and 2.5-3.0 m width of its lower base; periodically providing full destruction of pit and forming new pit of above mentioned sizes and shape: first destruction process being performed in 6-8 days, second destruction process being performed in a month after laying during summer period, and other destruction processes being performed being performed in 2 months during periods between seasons.

EFFECT: simplified method, reduced losses of qualitative parameters of compost and minimal labor and material costs.

Description

Изобретение относится к производству компостов из промышленных и сельскохозяйственных отходов и может быть использовано при организации производства экологически чистых органоминеральных удобрений на базе животноводческих, птицеводческих комплексов и предприятий деревообработки.The invention relates to the production of composts from industrial and agricultural waste and can be used in organizing the production of environmentally friendly organic fertilizers based on livestock, poultry complexes and woodworking enterprises.

Известен способ получения органического удобрения на основе гидролизного лигнина, опилок и птичьего помета, взятых в соотношении 3-4:1:0,4÷0,6 от общей массы, с введением инокулята культуры микромицета Paecilomyces Variotii и компостирования при непрерывной аэрации до значения кислотности смеси не более 0,7 рН (Патент РФ №2094414. М.кл. С 05 F 11/08. Способ получения биогумуса. Опубл. в БИ №30 от 27.10.97).A known method of producing organic fertilizer based on hydrolytic lignin, sawdust and bird droppings taken in a ratio of 3-4: 1: 0.4 ÷ 0.6 of the total mass, with the introduction of an inoculum culture micromycete Paecilomyces Variotii and composting with continuous aeration to acidity mixtures of not more than 0.7 pH (RF Patent No. 2094414. Mcl C 05 F 11/08. Method for the production of vermicompost. Publ. in BI No. 30 of 10.27.97).

Недостатками данного способа получения органического удобрения являются ограниченный в компонентах (только птичий помет) перерабатываемый материал и использование специальной грибной культуры, что сужает область его применения.The disadvantages of this method of producing organic fertilizer are the processed material limited in components (only bird droppings) and the use of a special mushroom culture, which narrows the scope of its application.

Известен также способ получения органического удобрения, включающий смешивание твердых отходов производства целлюлозы и картона, навоза КРС или свиней и птичьего помета с добавлением золы бурых углей в массовом соотношении с остальными компонентами 1÷1,5:5 и навоза или птичьего помета в количестве 1/3 общей массы. Способ помимо определения соотношения компонентов еще и учитывает качественный и количественный состав на элементном уровне (Патент РФ №2086521. М.кл. С 05 F 11/00. Способ получения органического удобрения. Опубл. в БИ №22 от 10.08.97).There is also a method of producing organic fertilizer, including mixing solid waste from the production of pulp and cardboard, manure of cattle or pigs and bird droppings with the addition of brown coal ash in a mass ratio with the remaining components 1 ÷ 1.5: 5 and manure or bird droppings in the amount of 1 / 3 total mass. The method, in addition to determining the ratio of components, also takes into account the qualitative and quantitative composition at the elemental level (RF Patent No. 2086521. Mcl C 05 F 11/00. Method for producing organic fertilizer. Publ. In BI No. 22 of 08/10/97).

Существенным недостатком этого способа является то, что при использовании данного способа ухудшается структура почвы, потому что в качестве компонента органоминерального удобрения используется зола бурых углей, которая в совокупности с золой древесных отходов увеличивает пылевую фракцию почвы, и к тому же зольность древесных отходов, входящих в состав исходных компонентов, в достаточной мере обеспечивает органическое удобрение в ней.A significant disadvantage of this method is that when using this method, the soil structure deteriorates, because brown coal ash is used as an organomineral fertilizer component, which together with wood waste ash increases the dust fraction of the soil, and also the ash content of wood waste included in the composition of the starting components sufficiently provides organic fertilizer in it.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения органоминерального удобрения, включающий смешивание птичьего помета и/или свиного, конского навоза, навоза крупного рогатого скота с наполнителем, формирование нижней части бурта на 2/3 его высоты, а остальную часть смешивают с сорбентом в массовом соотношении 1÷2:1÷4, при компостировании на разных стадиях производят дифференцированную аэрацию воздухом в верхний слой бурта (Патент РФ №2086522. М. кл. С 05 F 11/02; 17/00. Способ получения органоминерального удобрения. Опубл. в БИ №22 от 10.08.97).Closest to the claimed method is a method of producing organic fertilizer, including mixing bird droppings and / or pork, horse manure, cattle manure with a filler, the formation of the lower part of the shoulder at 2/3 of its height, and the rest is mixed with a sorbent in a mass ratio 1 ÷ 2: 1 ÷ 4, when composting at different stages, differentiated aeration is carried out with air into the upper layer of the collar (RF Patent No. 2086522. M. cl. C 05 F 11/02; 17/00. Method for producing organic fertilizer. Publ. In BI №22 from 10.08 .97).

Недостатками данного способа, принятого за прототип, являются большие трудовые и материальные затраты, заключающиеся в отдельном формировании нижнего и верхнего слоя бурта, смешивании верхнего слоя с сорбентами с последующей дифференцированной аэрацией верхнего слоя.The disadvantages of this method, adopted as a prototype, are large labor and material costs, consisting in the separate formation of the lower and upper layers of the shoulder, mixing the upper layer with sorbents with subsequent differentiated aeration of the upper layer.

Целью заявляемого способа является упрощение технологии без потерь качественных показателей компоста и производство его с минимальными трудовыми и материальными затратами.The aim of the proposed method is to simplify the technology without loss of quality indicators of compost and its production with minimal labor and material costs.

Сущностью изобретения является то, что из предварительно измельченных и отсортированных до размера 2...5 мм древесных отходов (кора, щепа и опилки) с влажностью 40...45% формируют площадку высотой 0,3...0,4 м с буртиками по всему ее периметру высотой 0,15...0,25 м, на нее завозится навоз сельскохозяйственных животных с влажностью 90...92% в массовом соотношении твердого вещества к древесным отходам в 1...1,5:1, и затем по истечении 36...48 часов, после впитывания навоза в древесные отходы производят перемешивание смеси с тем, чтобы получить ее исходную влажность в пределах 70%, затем ее сталкивают в бурт трапецеидальной формы поперечного сечения высотой 1,5...2,0 м и шириной по нижнему основанию не менее 2,5...3,0 м и в последующем производят периодические полные обрушения бурта и формирование нового прежних размеров и формы; в первый раз - через 6...8 дней, второй раз - через 1 месяц после закладки в летний период и через 2 месяца - в межсезонье.The essence of the invention is that from pre-crushed and sorted to a size of 2 ... 5 mm wood waste (bark, wood chips and sawdust) with a moisture content of 40 ... 45% form a platform with a height of 0.3 ... 0.4 m s flanges along its entire perimeter with a height of 0.15 ... 0.25 m, manure of farm animals with a moisture content of 90 ... 92% in a mass ratio of solid to wood waste of 1 ... 1.5: 1 is imported into it; and then after 36 ... 48 hours, after the manure has been absorbed into the wood waste, the mixture is mixed in order to obtain its initial moisture content in within 70%, then it is pushed into a shoulder of a trapezoidal cross-sectional shape with a height of 1.5 ... 2.0 m and a width of at least 2.5 ... 3.0 m along the lower base and subsequently produce periodic complete collapse of the shoulder and the formation of a new former size and shape; the first time - after 6 ... 8 days, the second time - 1 month after laying in the summer and 2 months - in the off-season.

Для ускорения процесса разложения отходов деревообработки и эффективного протекания процесса компостирования отходы деревообработки (кора, опилки и щепа) должны быть измельчены и отсортированы до средних размеров 2...5 мм. Измельчение древесных отходов до размеров 2...5 мм увеличивает поверхность контакта с микроорганизмами, обеспечивает биологическую активность компостной смеси и интенсифицирует процесс компостирования. Отходы размером более 5 мм замедляют процесс компостирования ввиду увеличения процесса их разложения, а продукты размером менее 2 мм уменьшают пористость смеси и ухудшают аэрацию бурта.To speed up the process of decomposition of woodworking waste and the efficient composting process, woodworking waste (bark, sawdust and wood chips) should be crushed and sorted to an average size of 2 ... 5 mm. Grinding wood waste to sizes of 2 ... 5 mm increases the contact surface with microorganisms, ensures the biological activity of the compost mixture and intensifies the composting process. Wastes larger than 5 mm slow down the composting process due to an increase in their decomposition, and products smaller than 2 mm reduce the porosity of the mixture and impair the aeration of the pile.

В компосте биотермический процесс должен пройти три основные последовательно чередующиеся фазы компостирования: мезофильная, термофильная, охлаждение и созревание компоста.In compost, the biothermal process must go through three main successively alternating phases of composting: mesophilic, thermophilic, cooling and maturing of compost.

Мезофильный режим характеризуется сравнительно быстрым нарастанием температуры от начальной (температура окружающей среды) до 28-35°С. Этот процесс происходит за 6...8 дней. Условиями его являются оптимальная влажность смеси 50-70% от полной влагоемкости, достаточная аэрация (для окисления 1 кг сухого органического вещества требуется 5,5 м³ воздуха и отношение углерода к азоту 1:18...20 (углерод нужен для строительства клеток микроорганизмов, кислород для их нормальной жизнедеятельности). Тщательное предварительное перемешивание смеси способствует усилению биотермического процесса.The mesophilic regime is characterized by a relatively rapid increase in temperature from the initial (ambient temperature) to 28-35 ° C. This process takes 6 ... 8 days. Its conditions are the optimum humidity of the mixture 50-70% of the total moisture capacity, sufficient aeration (to oxidize 1 kg of dry organic matter, 5.5 m ^{3 of} air is required and the ratio of carbon to nitrogen is 1:18 ... 20 (carbon is needed for the construction of microorganism cells , oxygen for their normal life.) Thorough pre-mixing of the mixture enhances the biothermal process.

Форма бурта в виде равнобокой трапеции является оптимальным с точки зрения наивыгодного сечения, которую можно обеспечить имеющимися средствами и с наименьшими затратами. Угол наклона боковых сторон формируемого бурта обеспечивается максимальным значением угла естественного откоса материала (древесных остатков в смеси с навозом). Минимальные же размеры (ширина бурта по основанию и его высота) ограничиваются теми значениями, при которых происходит усыхание бурта по всей его толще и биотермические процессы приостанавливаются. И оптимальными размерами, при которых возможно нормальное протекание биотермического процесса, являются размеры: ширина по основанию 2,5...3 м и высота - 1,5...2 м. При указанных размерах бурта обеспечивается удельная теплота компостирования, равная 46...68 кДж/(кг·сут), достаточная для разогрева бурта до температуры 55...70°С. Увеличение же размеров сверх указанных влечет за собой чрезмерное удорожание продукции ввиду увеличения трудовых и материальных затрат.The shape of the shoulder in the form of an isosceles trapezoid is optimal from the point of view of the most advantageous section, which can be provided with available means and at the lowest cost. The angle of inclination of the sides of the formed collar is ensured by the maximum value of the angle of repose of the material (wood residues mixed with manure). The minimum dimensions (the width of the shoulder at the base and its height) are limited by those values at which the drying of the shoulder along its entire thickness occurs and the biothermal processes are suspended. And the optimal sizes at which the normal course of the biothermal process is possible are the following dimensions: the width at the base is 2.5 ... 3 m and the height is 1.5 ... 2 m. At the indicated sizes of the collar, the specific heat of composting is equal to 46. ..68 kJ / (kg · day), sufficient to heat the shoulder to a temperature of 55 ... 70 ° C. An increase in size in excess of the above entails an overpricing of products due to an increase in labor and material costs.

Во второй, термофильной фазе компостирования температура разогрева смеси доходит до 60...70°С. При этих значениях температуры патогенные микроорганизмы погибают в течение недели и семена сорных растений полностью теряют свою всхожесть. Длительное поддержание такой высокой температуры нежелательно из-за больших потерь азота. После одного месяца с начала закладки для снижения температуры бурта необходимо его перемешивание. Этим достигается как снижение температуры бурта, так и равномерность нагрева смеси по всему его объему.In the second, thermophilic phase of composting, the temperature of the mixture heating reaches 60 ... 70 ° C. At these temperatures, pathogenic microorganisms die within a week and weed seeds completely lose their germination ability. Long-term maintenance of such a high temperature is undesirable due to large losses of nitrogen. After one month from the beginning of the bookmark, to reduce the temperature of the collar it is necessary to mix it. This achieves both a decrease in the temperature of the collar and uniformity of heating of the mixture throughout its volume.

Также при длительном компостировании возрастают нежелательные потери питательных элементов и особенно азота как элемента, лимитирующего биологическую ферментацию компоста. При аэробном биотермическом процессе потери азота в первый месяц могут достигать 25-30%, а через 6 месяцев - до 60% и более. Поскольку потери азота при длительном компостировании неизбежны, то необходимо обеспечить компостируемой массе избыточное количество азота, увеличив соотношение отходов животноводства к древесным отходам в массовом соотношении 0,8÷1,0.Also, with prolonged composting, undesirable losses of nutrients and especially nitrogen as an element limiting the biological fermentation of compost increase. With an aerobic biothermal process, nitrogen loss in the first month can reach 25-30%, and after 6 months - up to 60% or more. Since nitrogen losses during long-term composting are unavoidable, it is necessary to provide the composted mass with an excessive amount of nitrogen, increasing the ratio of animal waste to wood waste in a mass ratio of 0.8 ÷ 1.0.

Для уменьшения продолжительности термофильной фазы компостирования и для равномерного прогрева бурта по всему его объему и для перехода биотермического процесса из фазы согревания в фазу созревания при температуре 60...79°С необходимо производить его полное обрушение и перемешивание после одного месяца со дня укладки в летний период и после 3-х месяцев - в межсезонье.To reduce the duration of the thermophilic composting phase and to uniformly warm the collar over its entire volume and to transfer the biothermal process from the warming phase to the ripening phase at a temperature of 60 ... 79 ° C, it is necessary to completely collapse and mix after one month from the day of laying in summer period and after 3 months - in the offseason.

Третья фаза - охлаждение и созревание компоста - длится в течение нескольких месяцев. Причем гумусовые вещества образуются именно в этой фазе при пониженных температурах. Компостирование следует прекратить в то время, когда компост наиболее богат питательными веществами. В противном случае ферментация может привести к полному превращению органического вещества в диоксид углерода, воду, аммиак и минеральные соли.The third phase - cooling and ripening of the compost - lasts for several months. Moreover, humic substances are formed precisely in this phase at low temperatures. Composting should be stopped at a time when compost is richest in nutrients. Otherwise, fermentation can lead to the complete conversion of organic matter to carbon dioxide, water, ammonia and mineral salts.

Легкоразлагаемые углеродистые соединения, имеющиеся в отходах деревообработки (лигнин, целлюлоза) и вводимые вместе со щепой, опилками и древесной корой, также обеспечивают избыточное количество азота и способствуют закреплению азота в компостируемой смеси.The easily decomposable carbon compounds present in wood waste (lignin, cellulose) and introduced together with wood chips, sawdust and wood bark also provide an excessive amount of nitrogen and contribute to the fixation of nitrogen in the composted mixture.

Закрепление азота связано с деструкцией органического вещества, переходом азота, находящегося в химической форме, в биологические формы с последующей минерализацией. Компостирования при этом осуществляются в биологической (микроорганизмами) и физико-механической формах при аэробном процессе. Качественным и количественным анализом параметров процесса компостирования выявлено, что соотношение азота к фосфору С:Р=18÷20:1 в компосте, возможное при использованных компонентах (навоза КРС и свиней, отходов деревообработки и лигнина), оптимального при исходной влажности компостной смеси в пределах 70% и концентрации кислорода в пределах 10...18%.The fixation of nitrogen is associated with the destruction of organic matter, the transition of nitrogen, which is in chemical form, into biological forms with subsequent mineralization. Composting in this case is carried out in biological (microorganisms) and physico-mechanical forms during the aerobic process. A qualitative and quantitative analysis of the parameters of the composting process revealed that the ratio of nitrogen to phosphorus C: P = 18 ÷ 20: 1 in compost, possible with the components used (cattle and pig manure, woodworking waste and lignin), optimal for the initial moisture content of the compost mixture within 70% and oxygen concentrations in the range of 10 ... 18%.

Использование таких компонентов, как навоз КРС и свиней, отходов деревообработки (щепа, кора, опилки и лигнин), значительно упрощает технологию приготовления органоминерального удобрения, и значительно уменьшаются трудовые затраты, обусловленные размерами и формой бурта и исключением из технологической цепи операции непрерывной принудительной аэрации. При рекомендуемой технологии органоминерального удобрения не используются дополнительные компоненты (специальная грибная культура, зола и различные минеральные добавки, что также снижает трудовые затраты.The use of components such as cattle and pig manure, woodworking waste (wood chips, bark, sawdust and lignin) greatly simplifies the preparation of organic fertilizers, and significantly reduces labor costs due to the size and shape of the collar and the exclusion of continuous forced aeration from the process chain. With the recommended technology of organomineral fertilizer, no additional components are used (special mushroom culture, ash and various mineral additives, which also reduces labor costs.

Claims (1)

Способ получения органоминерального удобрения, включающий смешивание отходов деревообработки и отходов животноводства - навоз КРС и свиней, помет и последующее компостирование полученной смеси на основе качественного и количественного расчета ее состава, отличающийся тем, что из предварительно измельченных и отсортированных до размера 2...5 мм древесных отходов - кора, щепа, опилки и лигнин с влажностью 40-45% формируют площадку высотой 0,3...0,4 м с буртиками по ее периметру высотой 0,1...0,15 м и на нее завозят навоз сельскохозяйственных животных с влажностью 90...92% в массовом отношении твердого вещества к древесным отходам 0,8...1,0, затем по истечении 36...48 ч после впитывания жидкой фракции навоза в древесные отходы производят полное перемешивание смеси с тем, чтобы получить ее исходную влажность в пределах 70%, затем ее сталкивают в бурт трапецеидальной формы поперечного сечения высотой 1,5...2,0 м и шириной по нижнему основанию не менее 2,5...3,0 м и в последующем производят периодические полные обрушения бурта и формирование нового прежних размеров и формы, в первый раз через 6...8 дней, во второй раз через 1 месяц после закладки в летний период и через 2 месяца - в межсезонье.A method of obtaining organic fertilizer, including mixing wood processing waste and animal waste - cattle and pig manure, litter and subsequent composting of the mixture on the basis of a qualitative and quantitative calculation of its composition, characterized in that it is pre-crushed and sorted to a size of 2 ... 5 mm wood waste - bark, wood chips, sawdust and lignin with a moisture content of 40-45% form a site with a height of 0.3 ... 0.4 m with beads along its perimeter with a height of 0.1 ... 0.15 m and manure is brought into it farm animals humidity 90 ... 92% in the mass ratio of solid to wood waste 0.8 ... 1.0, then after 36 ... 48 hours after absorbing the liquid fraction of manure into the wood waste, the mixture is completely mixed so that to get its initial humidity within 70%, then it is pushed into a shoulder of a trapezoidal cross-sectional shape with a height of 1.5 ... 2.0 m and a width of at least 2.5 ... 3.0 m along the lower base, and subsequently produce periodic full collapse of the shoulder and the formation of a new old size and shape, for the first time in 6 ... 8 days, for the second the first time 1 month after laying in the summer and 2 months in the off-season.