УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть применена при переработке отходов (помета) животноводческих комплексов и птицеводческих хозяйств, производстве удобрений и кормовых добавок из испражнений животных и птиц. Уровень техники
Аналогом полезной модели является устройство для получения удобрений из отходов, в том числе из помета животных и птицы. Устройство содержит корпус с внутренней полостью в которой помет смешивают с влагопоглощающим материалом и смесь подвергают ферментации /1/.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «корпус с внутренней полостью ... ферментации».
Прототипом полезной модели является устройство для переработки помета, содержащее, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод /2/. При ферментации в устройстве осуществляют продувку смеси кислородсодержащим газом снизу вверх при температуре не выше 90°С с последующей выгрузкой готового продукта.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «устройство для переработки помета, содержащее, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод». Раскрытие полезной модели
Полезная модель предназначена для решения задачи расширения арсенала устройств для переработки помета, а технический результат заключается в реализации этого назначения.
Устройство для переработки помета, описанное в полезной модели может быть применено при переработке отходов (помета) животноводческих комплексов и птицеводческих хозяйств, производстве удобрений и кормовых добавок из испражнений животных и птиц.
-6
Указанный технический результат достигается следующим образом. Устройство для переработки помета содержит, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод, и внутренняя полость соединена с пространством вне корпуса по средством, по меньшей мере, одного отверстия, причем отношение площади отверстия или отверстий, если их более одного, к площади внутренней поверхности корпуса составляет величину из диапазона от 10 до 0.10.
-6
От признаков прототипа полезная модель отличается следующей совокупностью признаков: «внутренняя полость соединена с пространством вне корпуса по средством, по меньшей мере, одного отверстия, причем отношение площади отверстия или отверстий, если их более одного, к площади внутренней поверхности корпуса составляет величину из диапазона от 10 до 0.10».
С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации внутренняя полость корпуса соединена по средством, по меньшей мере, одного отверстия с устройством для принудительной подачи воздуха во внутреннюю полость корпуса. В качестве устройства для подачи воздуха во внутреннюю полость корпуса используют вентилятор.
С целью повышения эффективности работы устройства вентилятор соединен по средством проводной связи с компьютером. С компьютером соединены и другие элементы технологического оборудования, например, термодатчики.
Корпус состоит из элементов. Это существенно упрощает сборку устройства в целом. По меньшей мере, два элемента или все элементы корпуса соединены между собой посредством сварных швов и резьбовых соединений.
Из элементов выполнены днище, стенки и перекрытие корпуса.
По меньшей мере, один из элементов корпуса, по крайней мере, в одном поперечном сечении содержит внутреннюю границу поперечного сечения и наружную границу поперечного сечения, и наружная граница поперечного сечения, по меньшей мере, на одном участке выполнена в виде, по меньшей мере, двух различных по длине элементов различных эллипсов; и/или, по меньшей мере, двух различных по длине элементов различных гипербол. Это облегчит очистку корпуса устройства от помета.
В днище выполнены отверстия для доступа воздуха из пространства вне корпуса во внутреннюю полость. Это повышает эффективность работы устройства.
По меньшей мере, один элемент корпуса выполнен из стали с модулем упругости 190:210 ГПа, модулем сдвига 77:81 ГПа, прочностью на разрыв 320:1500 МПа, пределом текучести 190:1200 МПа. Это существенно удешевит изготовление устройства.
С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации в способе переработки помета в качестве материалов, содержащих углерод используют древесные опилки и стружку, солому, сено, ботву, костру, лигнин, торф.
С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации во всей полученной смеси для ферментации отношение общего веса материалов, содержащих углерод к весу всей полученной смеси для ферментации составляет величину от 0.1 до 0.9, а отношение веса части полученной смеси, в которой отношение веса материалов, содержащих углерод к весу помета составляет величину от 1 до 100, к общему весу всей полученной смеси для ферментации, составляет величину от 0.0001 до 0.1. При этом наиболее предпочтительным соотношением веса материалов, содержащих углерод, а именно опилок к весу всей полученной смеси для ферментации (опилки и куриный помет) является величина от 0.3 до 0.6.
С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации в процессе ферментации полученной смеси осуществляют аэрацию (в частности, принудительную аэрацию), причем общее время аэрации составляет величину от 1% до 90% от времени ферментации.
Для того чтобы удобрение или кормовая добавка были сбалансированы по микроэлементам, при смешении помета с материалами, содержащими углерод или в процессе ферментации в смесь вводят биологически-активную добавку, включающую следующие компоненты: фосфонсодержащий комплексон в количестве, эквимолярном общему содержанию микроэлементов в смеси; фосфонсодержащие комплексонаты микроэлементов в количестве, доводящем содержание микроэлементов до нормы, необходимой для растений. В качестве фосфонсодержащего комплексона применяют такие соединения как оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФ), нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), этилендиаминтетраметилфосфоновая кислота (ЭДТФ) и другие /3/.
Комплексон в состав добавки входит в количестве, необходимом для связывания всех микроэлементов. Другой компонент биологически-активной добавки - смесь комплексонатов микроэлементов (Сu, Fe, Co, Mn, Zn), балансирующих удобрения или кормовые добавки по микроэлементам. Количество же каждого микроэлемента, например, в удобрении определяется нормами, необходимыми для растений.
Третьим компонентом добавки может быть свежий помет животных или птицы той же природы, что и помет основы удобрения или кормовой добавки. Необходимость введения свежего помета объясняется тем, что он содержит необходимые мезофильные и термофильные аэробные штаммы бактерий, которые спонтанно размножаются в присутствии комплексона и комплексоната, ферментируя помет уже при приготовлении смеси для ферментации. Свежий помет вводят в биологически-активную добавку в количестве 1 мас.ч. свежего помета на 500:10000 мас.ч. смеси.
В качестве материала, содержащего углерод, как было указано выше, используют природные углеродсодержащие соединения (торф, солома и т.д.) в количестве, регламентированном соотношением азота к углероду, которое должно поддерживаться на уровне примерно 1:25.
Процесс мезофильной стадии ферментации начинается еще до загрузки смеси в устройство для переработки помета, на стадии смешения компонентов, что приводит к самопроизвольному повышению
температуры до 25-30°С. После загрузки смеси в устройство (биореактор или его называют ферментер) при аэрации смеси происходит быстрый переход к термофильной стадии ферментации/ осуществляемый при 70-90°С, которая заканчивается в течение 3-4 сут.
Краткое описание чертежа
На чертеже изображена схема устройства для переработки помета 1, в котором осуществляют ферментацию смеси помета с материалами, содержащими углерод.
Осуществление полезной модели
Устройство для переработки помета (биореактор или ферментер) 1 содержит корпус, в нижней части которого расположено отверстие, соединенное каналом 2 с вентилятором 4 для подачи газа, в частности, воздуха в во внутреннюю полость биореактора. В верхней части корпуса расположен канал 3 с вентилятором 5 для отвода газа из биореактора. Биореактор содержит днище 6 с каналами 7 для подачи воздуха к смеси 8 помета с материалами, содержащими углерод. От днища и корпуса биореактора смесь отделяет слой материала, содержащего углерод 9, в частности, слой опилок, соломы и т.п. В данном слое может находится помет, однако его содержание стремятся минимизировать.
Процессом ферментации управляет компьютер 10, соединенный каналом связи 11 с вентилятором 5, каналом связи 12 с вентилятором 4, каналом связи 13 с термометрами 14, 15 и 16.
Заявленное устройство может использоваться для производства удобрения.
Куриный помет в количестве 120 т, полученный с птицефабрики, измельчают, пропускают через грохот для отделения посторонних примесей и смешивают с 80 т соломы при влажности субстанции 55-60%. Затем добавляют 20 кг биологически-активной композиции, содержащей оксиэтилендифосфоновую кислоту, а также оксиэтилендифосфонаты следующих элементов, кг: железо 0,5; медь 0,3; марганца 0,5; цинк 0,5; молибден 0,5; кобальт 0,3; бор 0,2, а также свежий куриный помет в количестве, составляющем 200 кг. Количество комплексона и комплексонатов рассчитывается согласно существующим нормам для растений, утвержденным Государственной
Комиссией по химическим средствам и Министерством сельского хозяйства. Полученную смесь нейтрализуют доломитовой мукой до рН 8-7. При смешении компонентов смеси в смесителе температура самопроизвольно повышается до 25:30°С. Полученную субстанцию с помощью фронтального погрузчика загружают в устройство (во внутреннюю полость устройства). Загрузка идет поверх ранее заложенного слоя соломы 9 (см. чертеж) весом 5 т. В качестве материалов, содержащих углерод могут использовать древесные опилки и стружку, солому, сено, ботву, костру, лигнин, торф и их комбинации.
3
Устройство (биореактор) представляет собой бункер, размерами 5,5 м × 11 м × 4,5 м, в основании которого расположено перфорированное днище 6 с отверстиями диаметром 5:10 мм, расположенными на расстоянии 30:40 см друг от друга, служащих для подачи воздуха. Биореактор также снабжен нагнетающим вентилятором высокого давления 4, мощностью 10:15 кВт, вытяжным вентилятором 5 мощностью 5:10 кВт, термометрами 14:16 кВт и компьютером для управления и контроля процесса ферментации. После загрузки смеси до высоты слоя примерно 1,5 м устройство закрывают и через смесь пропускают воздух снизу вверх при скорости продувания 10 м/ч.
-3
В устройстве отношение суммарной площади отверстия канала 3 к площади внутренней поверхности корпуса (бункера) составляет величину из диапазона от 10.
После установления температуры субстанции 70:90°С смесь поддерживают в этом температурном режиме до резкого снижения температуры до 30:40°С. Общее время аэрации составляет величину от 1% до 90% от времени ферментации. Общее время аэрации составляет величину от 1% до 90% от времени ферментации, и ферментацию осуществляют в биореакторе. Пропущенный через субстанцию воздух и образовавшиеся при реакции газы (аммиак, углекислый газ, сероводород) удаляют из устройства с помощью вытяжной вентиляции 5, вмонтированной в потолочное перекрытие. Включением и выключением вентиляторов управляет компьютер 10, получающий информацию от термометров 14, 15 и 16. Сигналом для включения вентиляторов служит превышение значения 90°С
температуры в смеси, а выключения - понижение температуры до 70°С.
Слой материала 9, содержащего углерод предохраняет от загрязнения пометом отверстия в днище, а также существенно повышает теплоизоляцию со стороны днища и стен полученной смеси. Толщина слоя 9 выбирается таким образом, чтобы максимально задержать просачивающийся к днищу помет. В связи с тем, что при ферментации отверстия не загрязняются пометом время на очистку биореактора и подготовку его для загрузки новой смесью существенно уменьшается с 7:15 часов до 1.5:2 часов.
Получаемый в заявленном устройстве готовый продукт содержит: 6,8% азота, 6,5 фосфора в виде пятиокиси, 1,5% калия; 2% оксида кальция; при этом показатель рН составляет величину 7. Кроме того, в состав готового продукта может входить от 0.1 до 2.5% материала, содержащего углерод в виде не до конца переработанных опилок, соломы и т.п.
Азотные соединения, входящие в состав удобрения, в основном, представляют собой белки и продукты их распада, например основные аминокислоты, присутствующие во всех растительных и животных белках, в частности лизин (0,8 мас.%). В пересчете на сухое вещество готовый продукт содержит, мас.%: сырой протеин 30; сырая клетчатка 13; безазотистые эктрактивные вещества 30; жир 5; зола 16,6; магний 0,2; медь 0,08; марганец 0,06; цинк 0,03; кобальт 0,08; молибден 0,02; сера 0,004; бор 0,005.
Аналогично устройство используют при получении кормовой добавки.
Таким образом, задача изобретения решена. Литература
1. Заявка на изобретение №2001111635, опубликованная 27.02.2003 года по МПК C 05 F 11/08.
2. Патент РФ №2108994, опубликованный 20.04.1998 года по МПК C 05 F 3/00.
3. Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева, том XXIX, №3, 1984. М. : Издательство «Химия», стр.2-87.