УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам для приготовления компоста путем аэробной ферментации органических отходов животноводческих и птицеводческих предприятий.
Как бы ни было велико производство минеральных удобрений в стране, навоз никогда не потеряет своего значения как одно из главнейших удобрений в сельском хозяйстве (Д.Н. Прянишников). Почти 100 лет назад были сказаны эти слова, но и по сей день они остаются в силе.
Навоз, получаемый на животноводческих и птицеводческих фермах, является исходным сырьем для приготовления органических удобрений. Имея повышенную влажность, зараженность патогенной микрофлорой и гельминтами, засоренность всхожими семенами сорных растений, резкий неприятный запах, он нуждается в предварительной обработке.
В настоящее время наиболее перспективным способом приготовления экологически чистых органических удобрений является твердофазная аэробная биоферментация отходов птицеводческих и животноводческих комплексов. Большие объемы не утилизированных отходов этих предприятий являются источником загрязнения окружающей природной среды, нанося серьезный экономический, экологический и социальный ущерб не только сельскому хозяйству, но и близ расположенным населенным пунктам.
Известно множество технических решений, посвященных разработке устройств для приготовления компоста из навоза и птичьего помета (патент РФ №2238926, кл. C05F 3/06, 2001; патент РФ №2044435, кл. А01С 3/02, 1992; патент на ПМ №132440, кл. C05F 17/02, 2013; патент на ПМ №39599, кл. C05F 3/00, 2004; патент РФ №2028998, кл. C05F 3/00, C05F 9/04, 1992; патент на ПМ №71116, кл. C05F 3/06, 2007; патент на ПМ №42821, кл. C05F 17/02, 2004; патент РФ №2528813, кл. C05F 3/00, 2013; патент РФ №2112764, кл. C05F 3/00, 1997; патент на ПМ №170131, кл. C05F 3/06, 2016), которые направлены на создание надежной в работе конструкции установки, обеспечивающей высокую производительность, причем часто путем увеличения перерабатываемого ферментируемого слоя.
Существующие технологии получения органических удобрений (патент РФ №2264460, кл. С12Р 1/00, C05F 3/00, 2003; патент РФ №2249581, кл. C05F 3/00, C05F 15/00, 2003; патент РФ №2365568, кл. C05F 11/00, 2008; патент РФ №2539781, кл. C05F 3/00, C05F 11/02, 2013 и др.), биопрепаратов для кормопроизводства и силосования трав (патент РФ №2557191, кл. A23K 1/16, 2014; патент РФ №2437567, кл. A23K 3/00, 2010 и др.) твердофазной биоферментацией органических отходов животноводства и птицеводства предполагают измельчение исходного сырья до частиц размером 0,1-10 мм. Чем меньше размер частиц органических отходов, тем больше удельная поверхность, открытая для микроорганизмов, что теоретически должно обеспечивать большую скорость процесса. Однако очень маленькие частицы упаковываются очень плотно. Это ограничивает диффузию кислорода в объем и диффузию диоксида углерода из объема, что снижает скорость процесса. Плотность смеси является показателем наличия в ней воздуха и, следовательно, кислорода. Чем рыхлее укладка, тем лучше условия для ее аэрации. При плотности более 0,8 т/м3 доступ воздуха (кислорода) затрудняется и микробиологические процессы затухают. При высоте укладки компоста более 2,5 м происходит уплотнение нижнего слоя, при котором микробиологические процессы приостанавливаются (Изготовление компоста из растительных отходов. Хабаровск. Издательство ТОГУ, 2010. С. 5-6).
Решая задачу повышения производительности установки для приготовления компоста, часто страдает качество готового компоста из-за образования в толще перерабатываемого сырья анаэробных зон.
Известен ряд технических решений, посвященных разработке установок для получения компоста высокого качества за счет повышения эффективности их работы, достигаемой путем совершенствования системы аэрации ферментируемой смеси (патент РФ №2210199, кл. А01С 3/04, 2002; патент РФ №2213079, кл. C05F 3/00, C05F 3/06, А01С 3/00, А01С 3/02, 2000; патент РФ №2432828, кл. A01K 67/033, 2009).
Наиболее близкой по технической сущности и конструкции к заявленной является установка для приготовления компоста (патент на ПМ №170131, кл. C05F 3/06, 2016, прототип), содержащая емкость для ферментируемой смеси с крышей, днищем и воротами, на противоположных боковых стенах которой на одинаковом расстоянии от днища и разделяющие ее на нижнюю и верхнюю части оборудованы опорные ниши для установки съемного модуля с системой напорных воздуховодов, представляющих собой объединенные общим воздуховодом, подсоединенным к напорному вентилятору, перфорированные трубопроводы с одинаковой площадью отверстий на каждой стороне каждого трубопровода относительно горизонтальной его плоскости симметрии. В днище емкости установлена система воздуховодов с перфорацией только в верхней части каждого трубопровода с площадью отверстий, равной площади отверстий одной из сторон каждого трубопровода съемного модуля относительно горизонтальной плоскости симметрии, и подсоединена к вытяжному вентилятору. Над перфорированной стороной трубопроводов в днище емкости установлена предохранительная сетка с возможностью ее съема. В верхней части емкости установлен вытяжной вентилятор, а гнезда для установки термометра и кислородомера выполнены в стене нижней и верхней ее частях.
Недостатком известной конструкции установки для приготовления компоста является невысокое качество конечного продукта ферментации из-за наличия в нем анаэробных зон, особенно в нижней части ферментера ввиду уплотнения в ней слоя перерабатываемой компостной смеси.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы установки для приготовления компоста путем оптимизации режима аэрирования ферментируемой смеси.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в получении компоста высокого качества без снижения производительности установки в технологическом цикле, направленной на ускоренную переработку отходов животноводческих и птицеводческих предприятий, значительно уменьшающую загрязнение окружающей среды. Использование высококачественного компоста в качестве органического удобрения обогатит почву биологически активными веществами.
Поставленная задача решена тем, что установка для приготовления компоста содержит емкость для ферментируемой смеси с крышей, днищем и воротами, на противоположных боковых стенах которой на одинаковом расстоянии от днища и разделяющие ее на нижнюю и верхнюю части оборудованы опорные ниши для установки съемного модуля с системой напорных воздуховодов, представляющих собой объединенные общим воздуховодом, подсоединенным к напорному вентилятору, перфорированные трубопроводы с одинаковой площадью отверстий на каждой стороне каждого трубопровода относительно горизонтальной его плоскости симметрии. В днище емкости установлена система воздуховодов с перфорацией только в верхней части каждого трубопровода с площадью отверстий, равной площади отверстий одной из сторон каждого трубопровода съемного модуля относительно горизонтальной плоскости симметрии, и подсоединена к вытяжному вентилятору. Над перфорированной стороной трубопроводов в днище емкости установлена предохранительная сетка с возможностью ее съема. В верхней части емкости установлен вытяжной вентилятор, а гнезда для установки термометра и кислородомера выполнены в стене нижней и верхней ее частях.
Новым в конструкции заявленной установки для приготовления компоста является дополнительно установленное на выходе напорного вентилятора пульсирующее устройство, представляющее собой установленные в цилиндрическом корпусе соосно и параллельно дисковые неподвижный статор и вращающийся ротор с одинаковым количеством равномерно расположенных по окружности сквозных отверстий - окон и привод для равномерного вращения ротора, при этом ротор установлен со стороны напорного вентилятора, а корпус со стороны статора соединен герметично с общим воздуховодом съемного модуля.
Действие пульсирующего устройства основано на периодическом прерывании потока рабочей среды - воздуха. За счет периодического прерывания потока воздуха ферментируемая масса разрыхляется и насыщается кислородом, за счет чего достигается необходимая степень аэрации, что способствует поддержанию пористости ферментируемой смеси и обеспечению одинаковых условий протекания биотермических реакций во всем объеме ферментера, активизации микробиологической деятельности, выравниванию содержания влаги по всему объему, устранению анаэробных зон в глубине (толще) перерабатываемой компостной массы.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 изображена установка для приготовления компоста, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - съемный модуль с системой напорных воздуховодов, вид сверху; на фиг. 3 - опорная ниша в стене ферментера; на фиг. 4 изображено пульсирующее устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг. 5 - разрез А-А и В-В на фиг. 4.
Установка для приготовления компоста содержит емкость 1 для приготовления ферментируемой смеси 2, представляющую собой крытый кирпичный или железобетонный ферментер размерами 5×10×4,5 м с крышей 3 и воротами 4. Боковые стены 5 емкости 1 для ферментируемой смеси на одинаковом расстоянии от днища 6 оборудованы опорными нишами 7 для установки съемного модуля 8 с системой напорных воздуховодов, представляющих собой объединенные общим воздуховодом 9 перфорированные трубопроводы 10 с одинаковой площадью отверстий 11 на каждой стороне каждого трубопровода 10 относительно горизонтальной плоскости симметрии. Опорные ниши 7 условно разделяют емкость 1 для ферментируемой смеси на нижнюю и верхнюю части. Перфорированные трубопроводы 10, объединенные общим воздуховодом 9, приварены к опорным трубам 12, обеспечивая прочную конструкцию съемного модуля 8. Съемный модуль 8 подключен к напорному вентилятору 13.
В верхней части емкости 1 установлен вытяжной вентилятор 14 для отвода газов ферментируемой смеси, приготовление которой осуществляют в верхней части ферментера.
В днище 6 емкости 1 для ферментируемой смеси установлена система воздуховодов 15, которые, как и напорные воздуховоды съемного модуля 8, представляют собой объединенные общим воздуховодом 16 перфорированные трубопроводы (не показано), но при этом перфорация выполнена только в верхней части каждого трубопровода с площадью отверстий, равной площади отверстий 11 трубопроводов 10 одной из их сторон относительно горизонтальной плоскости симметрии каждого трубопровода 10. Общим воздуховодом 16 система воздуховодов 15 подсоединена к вытяжному вентилятору 17 для отвода газов ферментируемой смеси, приготовление которой осуществляют в нижней части ферментера, и защищена от заиливания съемной предохранительной сеткой 18, которая установлена в днище 6 емкости 1 над перфорированной их стороной с возможностью съема.
Гнезда 19 для установки кислородомеров 20 и термометров 21 выполнены в стене в обеих частях емкости 1 : нижней и верхней.
На выходе напорного вентилятора 13 установлено пульсирующее устройство 22, в цилиндрическом корпусе 23 которого установлены соосно и параллельно дисковые неподвижный статор 24 и вращающийся ротор 25 с одинаковым количеством равномерно расположенных по окружности сквозных отверстий - окон 26. Ротору 25 сообщается равномерное вращение от привода 27. При этом ротор 25 установлен со стороны напорного вентилятора 13, а корпус 23 со стороны статора 24 соединен герметично с общим воздуховодом 9 съемного модуля 8.
Установка для приготовления компоста работает следующим образом.
Предварительно подготовленную исходную смесь для ферментации загружают в ферментер (емкость 1). Установку съемного модуля 8 производят после загрузки нижнего яруса ферментируемой смеси 2, при этом края опорных труб 12 съемного модуля 8 вставляют в опорные ниши 7. Высота опорной ниши 7 позволяет модулю 8 маневрировать в вертикальном направлении в соответствии с изменением высоты нижнего яруса ферментируемой смеси 2, меняющейся в ходе ферментации. Далее загружают такой же верхний ярус ферментируемой смеси 2. Его укладывают непосредственно на перфорированные трубопроводы 10.
Общий воздуховод 9 съемного модуля 8 герметично соединяют с корпусом 23 пульсирующего устройства 22 со стороны неподвижного статора 24, со стороны ротора 25 корпус 23 пульсирующего устройства 22 соединяют с напорным вентилятором 13. Общий воздуховод 16, объединяющий перфорированные трубопроводы 15, - с вытяжным вентилятором 17. Оба яруса исходной смеси готовы для ферментации. Ворота 4 закрыты, термометры 21 и кислородомеры 20 установлены в гнездах 19 в обеих частях емкости 1 в стене 5.
От напорного вентилятора 13 через пульсирующее устройство 22 подают воздух на аэрацию по системе напорных воздуховодов 10 в нижнюю и верхнюю части емкости 1. Привод 27 сообщает равномерное вращение ротору 25. Через окна 26 в роторе 25 и статоре 24 под давлением поступает воздух, периодически прерываясь. Благодаря периодическому прерыванию потока воздуха компостируемая масса разрыхляется и насыщается кислородом, обеспечивая необходимую степень аэрации компостируемой массы, поддерживая пористость и одинаковые условия протекания биотермических реакций во всем объеме ферментера. Активизируется микробиологическая деятельность, выравнивается содержание влаги по всему объему. Режим работы напорного вентилятора 13 задают с помощью таймера продувки на пульте управления (не показано). Процесс приготовления компоста контролируют с помощью термометров 21 и кислородомеров 20. а также при необходимости регулируют расход воздуха посредством таймера продувки на пульте управления. Готовый компост выгружают из емкости 1 через ворота 4.
Пульсирующее устройство позволяет оптимизировать режим аэрирования компостной смеси, повышая степень ее аэрации, направленную на создание оптимальных условий для разложения органических компонентов и получение высококачественного компоста с необходимым содержанием азота. Качество полученного компоста в заявленной установке отвечает ТУ 2189-003-00668732-2011.
Заявленная установка для приготовления компоста промышленно применима, так как может быть изготовлена промышленным способом, работоспособна, осуществима и воспроизводима. Простота ее конструкции и обслуживания обеспечивает надежное выполнение технологического процесса приготовления компоста высокого качества. Подготовка ферментера и профилактика его перед каждым новым циклом производства компоста не занимает много времени ввиду его простой конструкции.
Заявленная установка для приготовления компоста может быть рекомендована животноводческим и птицеводческим фермам для ускоренной переработки отходов жизнедеятельности животных и птицы, что позволит получить высококачественный компост невысокой себестоимости и значительно уменьшит загрязнение окружающей среды.