Способ утилизации животноводческих стоков на органические удобрения и биогаз
METHOD FOR UTILIZATION OF LIVESTOCK EFFLUENTS FOR ORGANIC FERTILIZERS AND BIOGAS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при утилизации навозных стоков от животноводческих комплексов.
Известен способ [1], включающий предварительное и окончательное обезвоживание животноводческих стоков. Предварительное обезвоживание осуществляется фильтрованием в поле действия центробежной силы относительно движения стока при факторе разделения 80 - 150. Окончательное обезвоживание с получением твердой фракции производится центрифугированием через фильтрующую перегородку при максимальном факторе разделения 300 - 350. Фильтрат, получаемый после предварительного и окончательного обезвоживания, сливают в анаэробный пруд. Образующийся в анаэробном пруду в результате сбраживания анаэробный ил подвергается обезвоживанию вакуум-фильтрацией или центрифугированием через слой осадка и затем смешивается с твердой фракцией.
Недостатком данного способа является то, что фильтрат, получаемый после предварительного и окончательного обезвоживания, содержит высокое содержание взвешенных твердых частиц, что не соответствует зоотехническим требованиям, предъявляемым к жидкой фракции навозных стоков, и не может в дальнейшем использоваться в качестве органического удобрения без дополнительной обработки.
Известен способ переработки животноводческих стоков [2], который включает предварительное и окончательное обезвоживание животноводческих стоков. Жидкую фракцию и фильтрат, образованные после предварительного и вторичного разделения, подвергают очистке с выделением взвешенных твердых частиц на тонкослойном отстойнике в виде осадка и в электрофлотаторе в виде флотационного шлама. Твердую фракцию навозных стоков, образованную после обезвоживания на фильтрующей центрифуге, осадок, полученный после осаждения в тонкослойном отстойнике, и флотационный шлам после очистки в электрофлотаторе собирают в бункер-накопитель.
Недостатком данного способа является то, что отделенная твердая фракция навозных стоков требует длительного времени для биотермического обеззараживания чтобы быть пригодной для внесения в почву в качестве органического удобрения.
Известен способ переработки животноводческих стоков [3], выбранный в качестве прототипа, который включает предварительное сгущение исходной массы навозных стоков, вторичное разделение на твердую и жидкую фазы сгущенной массы навозных стоков и очистку жидкой фазы от взвешенных твердых частиц. Предварительное сгущение исходной массы навозных стоков осуществляют на гидроциклоне-сгустителе в поле действия центробежных сил. Вторичное разделение на фракции сгущенной массы навозных стоков осуществляют в фильтрующей центрифуге с получением осадка влажностью 65-70%. Отделенную после предварительного сгущения жидкую фазу навозных стоков и фильтрат, полученный после вторичного разделения, дополнительно подвергают электромеханической обработке в ферровихревом магнитном аппарате и далее подают на тонкослойный отстойник, где под действием гравитационных сил из образованной массы выделяют осадок твердых взвешенных частиц, а осветленную воду сливают в электрофлотатор, в котором посредством электролиза воды из осветленной воды выделяются более мелкие взвешенные твердые частицы.
Недостатком данного способа является то, что отделенная на фильтрующей центрифуге твердая фаза навоза, осадок тонкослойного отстаивания и флотационный шлам, представляющие собой твердую биомассу не могут вноситься в почву в качестве органического удобрения, а требуют длительного выдерживания, до 6 месяцев. Кроме того, твердая биомасса навоза недостаточно выделяет биогаза при технологиях анаэробного сбраживания.
Задача изобретения – повышение эффективности процесса утилизации животноводческих стоков на органические удобрения и биогаз.
Указанная задача решается за счет того, что объем навоза в бункере-накопителе, содержащий твердую фазу из фильтрующей центрифуги, осадок взвешенных твердых частиц из тонкослойного отстойника и флотационный шлам из электрофлотатора, поступает в питатель пивной дробины, где смешивается с пивной дробиной влажностью 75-80% со средним размером частиц 1,0-1,1 мм, и в количестве 15% от объема навоза, и в виде общей биомассы подается в биореактор для анаэробного сбраживания.
За счет добавления пивной дробины в обезвоженную биомассу навоза увеличивается интенсивность процесса метаногенеза в биореакторе и на 8-10% увеличивается объем выделяемого биогаза при термофильном режиме.
Способ включает предварительное сгущение исходной массы навозных стоков, вторичное разделение на твердую и жидкую фракции сгущенной массы навозных стоков и очистку жидкой фракции от взвешенных твердых частиц. Предварительное сгущение исходной массы навозных стоков осуществляется на гидроциклоне - сгустителе в поле действия центробежных сил. Вторичное разделение на фракции сгущенной массы навозных стоков происходит в фильтрующей центрифуге с получением твердой фазы влажностью 65-70%. Отделенная после предварительного сгущения жидкая фракция навозных стоков и фильтрат, полученный после вторичного разделения, дополнительно подвергается электромеханической обработке в ферровихревом магнитном аппарате, и далее подаются на тонкослойный отстойник, где под действием гравитационных сил из образованной массы выделяется осадок твердых взвешенных частиц, а осветленная вода сливается в электрофлотатор, в котором посредством электролиза воды из осветленной воды выделяются взвешенные твердые частицы. Объем навоза в бункере-накопителе, содержащий твердую фазу из фильтрующей центрифуги, осадок взвешенных твердых частиц из тонкослойного отстойника и флотационный шлам из элетрофлотатора, поступает в питатель пивной дробины, где смешивается с пивной дробиной влажностью 75-80% со средним размером частиц 1,0-1,1 мм, и в количестве 15% от объема навоза, и в виде общей биомассы подается в биореактор для анаэробного сбраживания.
Использование предлагаемого способа позволяет увеличить интенсивность процесса метаногенеза в биореакторе, что при термофильном режиме сокращает на сутки процесс выработки биогаза, и на 8-10% увеличивает объем выделяемого биогаза. Тем самым, сокращается время приготовления твердых органических удобрений из навозных стоков и увеличивается объем вырабатываемого биогаза. Кроме того, предлагаемый способ утилизации навозных стоков позволяет повысить экологическую безопасность на животноводческих комплексах. Согласно ГОСТ Р-2009 «Продукты пивоварения. Термины и определения» пивная дробина это - вторичный продукт пивоварения, состоящий из дробленых зернопродуктов и солода, оставшихся после фильтрования затора, а затор - смесь дробленых зернопродуктов с водой.
На чертеже (фиг.1) изображена технологическая схема утилизации животноводческих стоков по предлагаемому способу. Поступающий с животноводческого комплекса сток собирается в приемном резервуаре 1 и подается в гидроциклон – сгуститель 2, где из него удаляется свободная влага. Сгущенный до влажности 88-89% навозный сток далее поступает на вторичное разделение в непрерывнодействующую фильтрующую центрифугу 3, где он обезвоживается до влажности 65-70%. Отделенная на гидроциклоне – сгустителе 2 жидкая фаза навозных стоков и фильтрат, полученный после вторичного разделения в фильтрующей центрифуге 3, поступают по трубопроводу в на дополнительную обработку в ферровихревом магнитном аппарате 4, где подвергаются электромеханической переработке, и омагниченная вода подается на тонкослойный отстойник 5, где под действием гравитационных сил из образованной массы выделяется осадок твердых взвешенных частиц, а осветленная фаза сливается в электрофлотатор 6, в котором посредством электролиза воды из осветленной фазы выделяются во флотационный шлам более мелкие взвешенные твердые частицы. Твердая фаза навозных стоков, образованная после обезвоживания на фильтрующей центрифуге 3, осадок, полученный после осаждения в тонкослойном отстойнике 5, и флотационный шлам после очистки в электрофлотаторе 6, по транспортеру 7 поступают в бункер - накопитель 8. Затем обезвоженный объем навоза поступает в питатель пивной дробины 9, где смешивается с пивной дробиной влажностью 75-80% со средним размером частиц 1,0-1,1 мм, и в количестве 15% от объема навоза, и в виде общей биомассы подается в биореактор 10 для анаэробного сбраживания, из которого периодично выгружаются и складируются на специальной площадке 11 для хранения твердых органических удобрений, пригодных для внесения в почву. Образованный в биореакторе 10 биогаз перекачивается в газгольдер 12 для хранения и использования на хозяйственные нужды. Очищенная после электрофлотатора 6 сточная вода, содержащая допустимое количество взвешенных твердых частиц, сливается по трубопроводу 13 в лагуну 14, где хранится до полного обеззараживания.
Использование предлагаемого способа позволяет увеличить интенсивность процесса метаногенеза в биореакторе, что при термофильном режиме сокращает на сутки процесс выработки биогаза (фиг. 2), и на 8-10% увеличивает объем выделяемого биогаза (фиг. 3). Тем самым, сокращается время приготовления твердых органических удобрений из навозных стоков и увеличивается объем вырабатываемого биогаза. Кроме того, предлагаемый способ утилизации навозных стоков позволяет повысить экологическую безопасность на животноводческих комплексах.
Источники информации
7
1. Патент РФ №2161395, МПК А01С3/00, Способ переработки животноводческих стоков / Бойцов А.И., Гришин Б.М. / опубл. 10.01.2001.
7
2. Пат.  2471402 Российская Федерация, МПК А01С 3/00. Способ переработки животноводческих стоков [Текст] / Ю.А. Киров, Д.Р. Костерин, Т.Ю. Козлова, Д.Н. Котов, В.С. Зотеев; заявители и патентобладатели: Ю.А. Киров, Д.Р. Костерин, Т.Ю. Козлова, Д.Н. Котов, В.С. Зотеев - №2011130105/13; заявл. 19.07.2011; опубл. 10.02.2013, Бюл. №4. - 4 с.
7
3. Пат. 2688410 Российская Федерация, МПК A01С 3/00. Способ переработки животноводческих стоков / Ю.А. Киров, В.А. Киров, Ю.З. Кирова, Д.Н. Котов, А.С. Сычев; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» -  №2018105235; заявл. 12.02.2018: опубл. 21.05.2019, Бюл. №15. – 2 с. [прототип].