ПОГЛОТИТЕЛЬ ГАЗОВ И НЕПРИЯТНЫХ ЗАПАХОВ (ВАРИАНТЫ) И ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ
ABSORBER OF GASES AND ODOR NUISANCES (VERSIONS) AND ORGANIC MINERAL FERTILISERS

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.
3
3
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/м 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/м. Результаты исследования приведены в таблице 2.
Таблица 2
Вариант поглотителя
Сорбционная емкость поглотителя по сероводороду, в масс.%
Степень очистки (концентрация H<sub>2</sub>S на выходе), мг/м<sup>3</sup>
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.