МИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ
MINERAL FERTILIZER

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к удобрениям, изготовленным из ила (отстоя) сточных вод и может быть использовано при организации промышленного производства экологически чистого и безопасного в санитарном отношении минерального удобрения.
Известно удобрение (Патент РФ №2282607, МПК C05G 1/00, опубликовано: 27.08.2006), содержащее торф, азотные, фосфорные и калийные минеральные соли, преимущественно мочевину, суперфосфат, соль калия и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком, являющийся отходом производства стимулятора роста растений, причем в качестве остатка от гидролиза берут остаток от гидролиза низинного торфа при следующем соотношении компонентов, мас. %: торф 58,4-66,6, остаток от гидролиза торфа 3,5-14,6, мочевина 6,5-10,2, суперфосфат 10,4-10,8, соль калия 9,8-9,7.
Известно также взятое за прототип удобрение для подкормки садовых роз (Патент РФ №2620296, МПК C05G 1/00, Опубликовано: 24.05.2017 Бюл. №15) содержащее минеральные компоненты, в качестве которых использованы зола котельных на твердом топливе, двойной суперфосфат, аммиачная селитра, медный купорос и сульфат калия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Двойной суперфосфат
7,0-9,0
Медный купорос
3,0-5,0
Аммиачная селитра
5,0-7,0
Сульфат калия
5,0-7,0
Зола котельных на
Остальное
твердом топливе
Его недостатком является постоянное уменьшение необходимой для производства золы котельных, связанное с переводом последних на газовое снабжение.
Задачей заявленного технического решения является увеличение объема производства минерального удобрения.
Указанная задача достигается за счет использования в производстве минеральных удобрений в качестве основного сырьевого компонента, отличного по своим качествам от золы котельных на твердом топливе - золы очистных сооружений, полученной при сжигании осадка первичных отстойников и избыточного активного ила, образующегося в процессе очистки сточных вод городских очистных сооружений. Поставленная задача достигается удобрением, содержащем продукты переработки очистных сооружений, калий и производное фосфора, при этом в качестве продуктов переработки очистных сооружений содержит золу, полученную при сжигании осадка, образующегося в процессе очистки сточных вод на очистных сооружениях при следующем соотношении компонентов на 1 кг общей массы:
зола от сжигания осадка сточных вод
600 гр,
аммиачная селитра (карбамид)
147 гр,
двойной суперфосфат
118 гр,
калий хлористый
135 гр,
В патентной и научно-технической литературе не известны решения, содержащие признаки, аналогичные заявляемым, т.е. предложение соответствует критерию «новизны».
Заявленное техническое решение актуально для отечественной экономики, поскольку увеличивают объем производства за счет использования золы ила, полученной в процессе очистки сточных вод городских очистных сооружений, т.е. предложение «промышленно приемлемо».
Использование заявляемых признаков только в определенных заявляемых соотношениях и режимах позволяет получить новый положительный результат, т.е. предполагаемое изобретение отвечает критерию «изобретательский уровень».
Возможность осуществления заявляемого изобретения показано следующими примерами, на которых производилась оптимизация весовых составов.
Пример 1.
Опыт 1. Подбор оптимальной дозы для определения токсичности и эффективности Золы юго-западных очистных сооружений г. Санкт-Петербурга (салат, пшеница).
В качестве основного сырьевого компонента (субстрата0 используется торфяной грунт. Данная схема предполагает использование Золы в качестве удобрения-мелиоранта для открытого грунта.
Вариант 1
1. Торфяной грунт* - фон
0,1
2. Фон + Зола доза 1 (Р)
0,3
3. Фон + Зола доза 2 (Р)
0,5
4. Фон + Зола доза 3 (Р)
Вариант 2 Опыт 3. Пшеница:
5. Почва - фон
0,1
6. Фон + Зола доза 1 (Р)
0,3
7. Фон + Зола доза 2 (Р)
0,5
8. Фон + Зола доза 3 (Р)
Таблица 1. Дозы удобрений в вегетационных опытах с почвенными культурами, г/кг почвы
Культура
N
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
К<sub>2</sub>О
Салат
0,10-0,15
0,10-0,15
0,15-0,20
Пшеница
0,15
0,10
0,10
В связи с отсутствием азота и низким содержанием калия расчет дозы ведется по действующему веществу фосфора. В физической массе необходимо вносить 1,5; 3,0 и 4,5 грамма Золы на 1 кг почвы, соответственно, для 2-4 варианта опыта. Так как общая набиваемая масса сосудов равнялась 0,5 кг, то дозы физической массы были в два раза меньше.
Пример 2
Влияние Золы на количественные и качественные показатели салата посевного.
Опыт 1. Массовые всходы салата в стандартном варианте появились на 3 день от посева. В 3 варианте опыта массовые всходы появились на день позже. В остальных вариантах опыта массовые всходы появились в одно время со стандартом, что указывает на отсутствие влияния Золы на сроки появление всходов.
Техническая спелость салата наступает при 8-10 листьях в розетке. За время проведения опыта технической спелости достигли растения в 1-2 повторностях вариантов с дозами Золы ЮЗОС тогда, как в стандартном варианте растения ни в одной из повторностей не достигли технической спелости. Вегетационный период составил 57-58 дней (таблица 2).
Опыт 2. Массовые всходы салата в стандартном варианте появились на 3 день от посева. С увеличением содержания Золы ЮЗОС происходила задержка появления всходов на 3-5 дней по сравнению со стандартом. Ни один из вариантов не достиг технической спелости. На наш взгляд, это может быть связано с худшими агрофизическими параметрами корнеобитаемой среды. Вегетационный период составил 53-58 дней (таблица 2).
Таблица 2. Фенологические наблюдения
Вариант
Появление всходов
Техническая зрелость
Уборка урожая
Вегетационный период
Опыт 1
1. Торфяной грунт - фон, st
10.09
-
07.11
58
2. Фон + Зола доза 1 (Р<sub>0,1</sub>)
10.09
*
07.11
58
3. Фон + Зола доза 2 (Р<sub>0,3</sub>)
11.09
*
07.11
57
4. Фон + Зола доза 3 (Р<sub>0,5</sub>)
10.09
*
07.11
58
Опыт 2
5. Зола 30%+ торфяной грунт 70%
11.09
-
07.11
57
6. Зола 50% + торфяной грунт 50%
15.09
-
07.11
53
7. Зола 70%+ торфяной грунт 30 %
13.09
-
07.11
55
Примечания: * - растения в отдельных повторностях варианта достигли технической спелости - 8 листьев в розетке.
К моменту уборки были получены следующие биометрические результаты роста и развития салата.
Опыт 1. Растения салата сформировали низкую розетку листьев от 6,2 до 7,8 см. Корреляционная зависимость высоты розетки листьев салата от дозы Золы составляет 55% (средняя связь).
Рост диаметра розетки листьев салата на 97% (сильная связь) зависел от применяемых доз Золы. Диаметр розетки листьев салата в стандартном варианте составил в среднем 15,3 см. С увеличением дозы Золы диаметр розетки листьев увеличился в 1,8 раза до 27,0 см.
2
Увеличение количества листьев в розетке находилось в сильной зависимости от дозы Золы (r=0,82).
Масса розетки листьев в вариантах с Золой была достоверно выше по сравнению со стандартным вариантом. Существенной разницы между вариантами с Золой по результатам дисперсионного анализа не выявлено. Зависимость массы розетки листьев салата от дозы Золы составила 54% (таблица 3).
2
Опыт 2. Увеличение содержания Золы оказало сильное влияние (r=0,90) на высоту розетки листьев. Она уменьшилась в 2 раза с 7,2 см, в стандартном варианте, до 3,8 см, в 7 варианте опыта.
2
Изменение диаметра розетки листьев салата не зависело (r=0,05) от содержания Золы в смеси.
2
Количество листьев в розетке слабо зависело (r=0,23) от изучаемого фактора и колебалось от 5,7 до 6,3 штук.
Достоверно выше стандартного варианта (4,8 г) масса розетки листьев была в варианте 5 и составила 13,2 г. В данном опыте масса розетки прямо не зависела от содержания Золы (таблица 3, приложение А).
Таблица 3. Биометрические показатели салата
Вариант
Высота розетки листьев, см
Диаметр розетки листьев, см
Количество листьев, шт
Масса розетки листьев, г
+/- к стандарту, г
Опыт 1
1. Торфяной грунт - фон, st
7,2±7
15,3±9
6,3±1
4,8±4
2. Фон + Зола доза 1 (Р<sub>0,1</sub>)
7,8±2
19,8±4
7,3±3
17,6±4
+12,8
3. Фон + Зола доза 2 (Р<sub>0,3</sub>)
7,0±0
25,0±11
7,3±1
23,6±13
+18,8
4. Фон + Зола доза 3 (Р<sub>0,5</sub>)
6,2±8
27,0±3
7,7±1
17,8±13
+13,0
НСР<sub>0,05</sub>
6,6
r<sup>2</sup>
0,55
0,97
0,82
0,54
Опыт 2
5. Зола 30% + торфяной грунт 70%
5,8±3
25,3±3
5,7±3
13,2±9
+8,4
6. Зола 50% + торфяной грунт 50%
5,7±3
16,0±15
6,3±1
7,4±5
+2,6
7. Зола 70% + торфяной грунт 30 %
3,8±3
20,3±11
5,7±3
4,7±5
-0,1
НСР<sub>0,05</sub>
5,6
r<sup>2</sup>
0,90
0,05
0,23
0,01
0,3
0,5.
Как видно из таблицы валовое содержание фосфора и калия в листьях салата имеет существенные различия по вариантам опыта. Так по содержанию этих элементов питания в 1-ом опыте имеются существенные различия по отношению к стандарту (фону) в вариантах 3 и 4, соответственно, с более повышенными дозами - Р и Р
Таблица 4. Биохимический состав салата
Вариант
Сухое вещество, %
Содержание, %
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
К<sub>2</sub>О
Опыт 1
1. Торфяной грунт - фон, st
9,0
0,29
1,91
2. Фон + Зола доза 1 (Р<sub>0,1</sub>)
12,5
0,29
1,74
3. Фон + Зола доза 2 (Р<sub>0,3</sub>)
16,8
0,40
2,67
4. Фон + Зола доза 3 (Р<sub>0,5</sub>)
24,1
0,35
2,05
НСР<sub>0,05</sub>
2,1
0,02
0,18
Опыт 2
5. Зола 30%+ торфяной грунт 70%
26,5
0,29
1,90
6. Зола 50% + торфяной грунт 50%
22,5
0,34
2,26
7. Зола 70%+ торфяной грунт 30 %
21,6
0,32
2,09
НСР<sub>0,05</sub>
2,0
0,02
0,15
0,5
При этом вариант номер два не дает повышения содержания фосфора и калия и даже, наоборот, наблюдается тенденция к снижению. Вариант же четыре (доза - Р) дает существенные положительные отклонения как к фону, так и к варианту №2. Это можно объяснить более токсичным действием повышенной дозы. Вариант номер 3 дает существенные прибавки ко всем вариантам опыта, как по фосфору, так и по калию.
В опыте номер два вариант с соотношением Золы и торфогрунта 1:1 даёт наибольшую существенную прибавку содержания калия и фосфора. Существенное низкое содержание элементов питания в варианте с соотношением  1: 3 (Зола 30% + торфяной грунт 70%) нивелируется более высокой их урожайностью.
Пример 3
Влияние Золы на всхожесть пшеницы сорта Дарья
Опыт 1. Всхожесть семян пшеницы была высокой от 90 до 100%, 60% результата зависело от внесения Золы в качестве фосфорного удобрения.
2
Опыт 2. Всхожесть во втором опыте колебалась от 80 до 100%, что в сильной мере зависело (r=0,92) от содержания золы в смеси, при ее увеличении всхожесть упала до 80%.
Опыт 3. Использование почвы в качестве фона для испытания золы привело к снижению всхожести с 90 до 60%, но влияние золы на всхожесть было слабым - 30%.
Опыт 4. В 76% изменение всхожести пшеницы обусловлено изменением содержания золы. Увеличение содержания золы с 30 до 50-70% привело к снижению всхожести на 10% (таблица 5).
Таблица 5. Всхожесть семян пшеницы
Вариант опыта
Всхожесть, %
Вариант опыта
Всхожесть, %
Опыт 1
Опыт 2
1. Торфяной грунт - фон, st
100
5. Зола ЮЗОС 30% + торфяной грунт 70%
90
2. Фон + Зола доза 1 (Р<sub>0,1</sub>)
90
6. Зола ЮЗОС 50% + торфяной грунт 50%
90
3. Фон + Зола доза 2 (Р<sub>0,3</sub>)
90
7. Зола ЮЗОС 70% + торфяной грунт 30 %
80
4. Фон + Зола доза 3 (Р<sub>0,5</sub>)
90
r<sup>2</sup>
0,92
r<sup>2</sup>
0,60
Опыт 3
Опыт 4
8. Почва - фон, st
90
12. Зола ЮЗОС 30% + почва 70%
90
9. Фон + Зола доза 1 (Р<sub>0,1</sub>)
90
13. Зола ЮЗОС 50% + почва 50%
80
10. Фон + Зола доза 2 (Р<sub>0,3</sub>)
60
14. Зола ЮЗОС 70%+ почва 30 %
80
11. Фон + Зола доза 3 (Р<sub>0,5</sub>)
80
r<sup>2</sup>
0,76
r<sup>2</sup>
0,30
Выводы: Зола в качестве удобрения-мелиоранта, оказывает сильное влияние на всхожесть и массу растений, в зависимости от дозы внесения. Лучшие показатели были получены при содержании золы 30% (опыт 2 и 4).
3. На базе золы при добавке азотистых соединений и небольшого увеличения содержания фосфорных и калийных веществ, возможно получить комплексное гранулированное минеральное удобрение универсального использования.
Производство минеральных удобрений осуществляется с помощью установки, включающей блок приемки и подготовки золы и минеральных добавок. Функциональная схема установки приведена на фиг. 1, на которой обозначено:
1 - Силос металлический
2 - Фильтр рукавный
3 - Затвор отсечной
4 - Питатель шнековый
5 - Смеситель
6 - Конвейер винтовой
7 - Элеватор
8 - Конвейер винтовой
9 - Установка для затаривания Биг-бегов
10 - Затвор шлюзовый
11 - Сито барабанное
12 - Фасовочная машина
13 - Фильтр рукавный
14 - Вентилятор центробежный
15 - Компрессорная установка очистки воздуха
16 - Система аэрациии силоса
17 - Конвейер винтовой с разрезным пером
Зола и минеральные добавки доставляются автотранспортом, взвешиваются на автовесах (на рисунке не показан) и далее подается в силоса 1, снабженные рукавными фильтрами 2.
Зола из силосов 1 через систему аэрации силосов 16 и отсечных затворов (дозаторов) 3 поступает на установку пневматической и магнитной сепарации:
С помощью шнековых питателей 4 инградиенты (зола, минеральные добавки) подаются на общий винтовой конвейер 6 с разрезным пером 17, который направляет их смесь в смеситель 5, откуда смесь может поступать либо в гранулятор, либо на конвейер 6, который направляет смесь или гранулы через элеватор 7 в винтовой конвейер 8, который загружает силосы смесью или гранулами и через отсечные затворы 3 и установку 9 затаривает биг-беги (мешки). Другая часть смеси через шлюзовой затвор 10, барабонное сито 11 и фасовочную машину 12 поступает на хранение или транспортировку. Пыль смеси подается с помощью сжатого воздуха из компрессорной установки 15 из фасовочной машины в фильтр рукавный 13, предназначенный для отвода газов с помощью вентилятора 14 и для погрузки в фасовочную машину 12.
Для уменьшения слипания и улучшения истечения материалов все силоса оборудованы системами аэрации. Сжатый, очищенный от влаги, воздух на аэрацию подается от компрессорной.
Для очистки запыленного воздуха, выходящего из силосов, на каждом из них устанавливается напорный рукавный фильтр.