ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ БИОУДОБРЕНИЯ ИЗ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА

Полезная модель относится к технологическому процессу производства биоудобрения из птичьего помета пониженной влажности, в частности куриного, и получения различных форм экологически безопасного биоудобрения в виде готового продукта в составе одной линии.
Известен способ микробиологической переработки птичьего помета, осуществляемый в течение 15 суток с использованием микробных культур Pseudomonas sp.и Azotobacter chroococcum, разведенных в воде в определенных соотношениях и вносимых в птичий помет с последующим перемешиванием, RU №2437864 C1, C05F3/00, C05F11/08, 27.12.2011.
Известен способ биологической переработки птичьего помета, включающий последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, внесение ассоциации активных микроорганизмов в жидкой форме в виде суспензии, перемешивание смеси, осуществление биологического разогрева и аэробной ферментации смеси, RU №2445295 C1, C05F3/00, C05F11/08, 20.03.2012.
Известна технологическая линия для переработки птичьего помета, включающая приемный бункер исходного сырья, транспортер для исходного сырья, конвейер для сухого материала, участок грануляции и участок фасовки, RU №84373 U1, C05F3/06, 10.07.2009.
Известна линия для получения гранулированного удобрения из птичьего помета, включающая систему подачи помета на транспортеры, бункер для минеральных добавок, снабженный дозатором, ферментер, измельчитель, гранулятор и фасующий автомат, RU №2116714С1, C05F3/06, 10.08.1998.
Известен способ биологической переработки птичьего помета при использовании штаммов бактерий рода Bacillus, RU №2322427 C1, C05F11/08.C12N1/20, 20.04.2008.
Известно биоорганическое удобрение, содержащее переработанный микробиологической ферментацией помет птиц с микроэлементами, включая медь, кобальт и цинк, а также макроэлементы азот, фосфор и калий в связанной форме, RU №2248955 С2, C05F3/00, 27.03.2005.
Известные биоудобрения, технологические линии и способы получения биоудобрений - индивидуальны и не предусматривают получение различных форм готового продукта, в том числе и с заданными агрохимическими свойствами в составе одной технологической линии.
Известно получение биологических удобрений при переработке отходов животноводства и широкое использование их в сельском хозяйстве,
«Научные основы и практические рекомендации по использованию биоудобрений из отходов животноводства для биологического земледелия» (Ред. Архипченко И.А.), Рекомендации ГНУ ВНИИСХ Микробиологии, СПб, 2005, 44 с.
Известна технологическая линия получения биоудобрения на основе птичьего помета, включающая блок подготовки помета, биореактор, линию подачи в биореактор исходного сырья и ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов, загрузочный транспортер -смеситель, дозатор ферментирующей добавки для дозированной подачи ее на загрузочный транспортер-смеситель, обеспечивающий загрузку смеси в биореактор, линию подачи фракций из биоректора, линию подачи мелкой фракции, линию расфасовки готового продукта, RU №88665 U1, C05F3/06, C05F11/08, 20.11.2009.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей полезной модели.
В ближайшем аналоге в блоке подготовки исходного сырья птичий помет просеивают и перемешивают с прочими органическими добавками и подают на загрузочный транспортер-смеситель для смешивания с ферментирующей дозированной добавкой и проведения аэробного ферментирования в биореакторе, затем продукт ферментации поступает на сепарирование в сепаратор. Обезвоженный продукт переработки подают на дробление в дробилку.
Из дробилки крупная фракция поступает в емкость, из которой ее снова направляют в дробилку или, при необходимости (в зависимости от ферментирующих качеств), крупную фракцию направляют на загрузочный транспортер-смеситель, а затем в биореактор для проведения дополнительного ферментирования.
Отсутствие в блоке подготовки исходного сырья в ближайшем аналоге промежуточной операции измельчения снижает качество подготовки его для ферментации, не обеспечивает получение равномерного гранулометрического состава исходного сырья поступающего в биореактор и замедляет процесс биоферментации.
Размещение дробилки после стадии биоферментации в ближайшем аналоге и сложность организации и управления потоками мелкой и крупной фракций после дробления (в виду периодичности загрузки биореактора) не отвечает требованиям рациональности технологических операций.
В ближайшем аналоге предусмотрена одна линия получения готового продукта и отсутствует возможность производства большого ассортимента биоудобрений, в том числе с заданными агрохимическими свойствами.
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей повысить эксплуатационные качества и систематизировать последовательность выполнения технологических операций, расширить их функциональность и обеспечить возможность получения биоудобрений с заданными агрохимическими свойствами.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в выполнении в блоке подготовки помета бункера-питателя и измельчителя, в последовательной установке линии подачи фракций из биореактора с транспортером крупных фракций, вибросита, линии подачи мелкой фракции с транспортером мелких фракций, линии приготовления органоминерального удобрения и линии расфасовки готового продукта, в выполнении каждого из транспортеров крупных и мелких фракций и вибросита двойного действия, в наличии систем выгрузки потребителю готового продукта в рассыпном виде и в упакованной таре и в наличии склада, на котором размещено гранулированное органоминеральное удобрение, полученное с заданными агрохимическими свойствами, и расфасованное удобрение, поступившее с транспортера мелких фракций.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что технологическая линия для получения различных форм биоудобрения из птичьего помета включает блок подготовки помета, биореактор, линию подачи в биореактор исходного сырья и ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов, загрузочный транспортер-смеситель, дозатор ферментирующей добавки для дозированной подачи ее на загрузочный транспортер-смеситель, обеспечивающий загрузку смеси в биореактор, линию подачи фракций из биоректора, линию подачи мелкой фракции, линию расфасовки готового продукта.
Блок подготовки помета содержит бункер-питатель и измельчитель и имеет возможности подачи крупного исходного сырья в измельчитель, возврата измельченного сырья в бункер-питатель и подачи измельченного сырья из бункера - питателя на загрузочный транспортер смеситель.
На линии отвода фракций из биореактора установлен транспортер крупных фракций двойного действия, соединенный с системой выгрузки готового продукта в рассыпном виде потребителю и с виброситом двойного действия, соединенным с системой выгрузки готового продукта в упакованной таре потребителю и линией подачи мелких фракций, на которой установлен транспортер мелких фракций двойного действия, соединенный с линией расфасовки готового продукта и с сушилкой, сопряженной с линией приготовления органоминерального удобрения, содержащей дозатор минеральных, микро- и макро- добавок питательных элементов, смеситель фракций с добавками и гранулятор, соединенный с линией расфасовки готового продукта.
Линия расфасовки готового продукта соединена со складом удобрений, на котором размещено гранулированное органоминеральное удобрение и расфасованное удобрение, поступившее с транспортера мелких фракций.
Заявителями не выявлены источники, содержащие информацию о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели, это определяет, по мнению заявителей, соответствие полезной модели критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена схема технологической линии.
Технологическая линия содержит:
Блок подготовки помета - 1,
бункер-питатель (блока 1) - 2,
измельчитель (блока 1) - 3.
Биореактор - 4.
Линию подачи в биореактор исходного сырья и ферментирующей добавки - 5,
дозатор ферментирующей добавки (на линии 5)-6,
загрузочный транспортер - смеситель (на линии 5)-7.
Линию отвода фракций из биореактора - 8,
транспортер крупных фракций двойного действия (на линии 8)-9,
систему выгрузки потребителю готового продукта в рассыпном виде -10.
Линию подачи мелких фракций - 11,
транспортер мелких фракций двойного действия (на линии 11)-12.
Вибросито двойного действия (между линиями 8 и 11)-13,
систему выгрузки потребителю готового продукта в упакованной таре 14.
Линию приготовления органоминерального удобрения-15,
дозатор минеральных, микро- и макро- добавок питательных элементов (линии 15)-16,
смеситель фракций с добавками (линии 15)-17,
гранулятор (линии 15)-18.
Сушилку (для линии 15)-19.
Линию расфасовки готового продукта-20.
Склад удобрений-21.
Технологическая линия для получения различных форм биоудобрения из птичьего помета включает блок подготовки помета 1, биореактор 4, линию подачи 5 в биореактор 4 исходного сырья и ферментирующей добавки, линию отвода крупных фракций 8 из биореактора 4, линию подачи мелких фракций 11, вибросито 13, линию приготовления органоминерального удобрения 15,
сушилку 19, линию расфасовки готового продукта 20, системы 10 и 14
выгрузки потребителю готового продукта в рассыпном виде и в упакованной таре, соответственно, и склад удобрений 21.
Линия подачи 5 в биореактор 4 исходного сырья и ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов содержит загрузочный транспортер - смеситель 7, дозатор ферментирующей добавки 6 для дозированной подачи ее на загрузочный транспортер - смеситель 7, обеспечивающий загрузку смеси в биореактор 4.
Ассоциации активных микроорганизмов ферментирующей добавки содержит нативные микроорганизмы Clavibacter michiganese, Bacillus amylognefaciens, Micrococcus varians.
Блок подготовки помета 1 содержит бункер-питатель 2 и измельчитель 3 и имеет возможности подачи крупного исходного сырья в измельчитель 3, возврата измельченного сырья в бункер-питатель 2 и подачи измельченного сырья из бункера - питателя 2 на загрузочный транспортер - смеситель 7.
На линии отвода фракций 8 из биореактора 4 установлен транспортер крупных фракций 9 двойного действия.
На линии подачи мелких фракций 11 установлен транспортер мелких фракций 12 двойного действия.
Вибросито 13 двойного действия расположено между линиями 8 и 11.
Линия приготовления органоминерального удобрения 15 содержит дозатор минеральных, микро- и макро- добавок питательных элементов 16, смеситель фракций с добавками 17 и гранулятор 18, соединенный с линией расфасовки готового продукта 20.
Сушилка 19 сопряжена с линией приготовления органоминерального удобрения 15.
Транспортер крупных фракций 9 соединен с системой выгрузки потребителю готового продукта в рассыпном виде 10 и с виброситом 13.
Вибросито 13 соединено с системой выгрузки потребителю готового продукта в упакованной таре 14 и линией подачи мелких фракций 11.
Транспортер 12 линии подачи мелких фракций 11 соединен с линией расфасовки готового продукта 20 и с сушилкой 19.
Линия расфасовки готового продукта 20 соединена со складом удобрений 21.
На складе удобрений 21 размещено гранулированное органоминеральное удобрение, полученное с заданными агрохимическими свойствами, и расфасованное удобрение, поступившее с транспортера мелких фракций 12.
Получение различных форм биоудобрения осуществляют следующим образом.
Проводят карантирование куриного помета в течение не менее 6 суток.
Определяют содержание жизнеспособных семян сорняков, яиц гельминтов, патогенов и фитопатогенов.
Работа технологической линии начинается с подачи исходного сырья (куриного помета) и при необходимости прочих органических добавок (торфа, соломы, опилок) в бункер-питатель 2, оснащенный просевающим устройством (не показано).
В качестве бункера - питателя 2 используют модернизированный разбрасыватель органических удобрений ПРТ-10 с установкой над ним вибросита (не показано). Прошедшие через вибросито мелкие фракции при помощи транспортеров, расположенных на дне (не показаны) бункера -питателя 2 поступают в загрузочный транспортер-смеситель 7. Одновременно по линии подачи 5 в загрузочный транспортер-смеситель 7 вводят ферментирующую добавку, введение которой дозируют дозатором 6.
Загрузочный транспортер-смеситель 7 обеспечивает одновременное смешивание и перемещение исходного сырья и ферментирующей добавки перед подачей в биореактор 4.
Крупные включения, которые сошли с вибросита (не показано), установленного на бункере - питателе 2, направляют в измельчитель 3.
В качестве измельчителя 3 используют мелкодисперстный ИМДк-500 или измельчитель Morbark Cyclone 8 РТО, или измельчитель "Ивета".
После измельчения массы в измельчителе 3 смесь вновь поступает в бункер-питатель 2.
В биореакторе 4 осуществляется аэробное ферментирование, затем продукт ферментации поступает на транспортер крупных фракций 9, имеющий две зоны выгрузки. Выгрузку производят через систему 10 выгрузки потребителю готового продукта, принимающему продукт в рассыпном виде. В готовом продукте, отгружаемом в рассыпном виде, допускается наличие комков удобрений размером до 5 см. В случае расфасовки, а также для приготовления удобрений с заданными агрохимическими свойствами выгрузку осуществляют на вибросито 13.
Крупные фракции после вибросита 13 направляют потребителю. Выгрузку производят через систему 14 выгрузки потребителю готового продукта, принимающему продукт в упакованной таре.
Мелкие фракции после вибросита 13 направляют на линию подачи мелких фракций 11, транспортер 12, которой имеет две зоны выгрузки. Выгрузку производят на линию расфасовки готового продукта 20 - в случае подачи удобрений на расфасовку с последующим хранением на складе удобрений 21. Кроме того, выгрузку производят на сушилку 19 и затем на линию приготовления органоминерального удобрения 15 для приготовления удобрений с заданными агрохимическими свойствами.
Из сушилки 19 мелкая фракция поступает в смеситель 17, в который через дозатор 16 вводят минеральные, микро- и макро-добавки питательных элементов растений.
Путем подбора различных соотношений добавок в дозаторе 16 получают удобрение с заданными свойствами, то есть удобрения с составом питательных элементов, подобранных под любую конкретную растительную культуру.
Фракции с добавками из смесителя 17 поступают в гранулятор 18 для получения гранулированного органоминерального удобрения. Путем смены матриц в грануляторе 18 получают удобрения разного размера от 4 до 12 мм.
Из гранулятора 18 гранулированное органоминеральное удобрение подают на линию расфасовки готового продукта 20 с последующим хранением на складе удобрений 21.
Были проведены исследования о влиянии биоудобрения на урожай сельскохозяйственных культур.
За период исследований проведены полевые испытания применения биоудобрения под целый ряд сельскохозяйственных культур. Изучали влияние формы биоудобрения (порошкообразные и гранулированные), количество вносимого удобрения и способы внесения.
Полевые опыты с овощными (свекла, морковь, лук, кабачки, кольраби) и зерновыми (ячмень) культурами проводили на опытном поле ГНУ
ВНИИСХМ на дерново-подзолистой окультуренной почве легкого механического состава.
На первом этапе исследовали влияние биоудобрения в порошкообразной форме на урожай (таблица 1).
Опытные партии порошкообразного биоудобрения имели влажность 35%-45%.
Из таблицы 1 видно, что эффективность биоудобрения в порошкообразной форме зависела от культуры. Наилучшие показатели у картофеля, кабачков, кольраби и трав. Меньше прибавки у ячменя, свеклы, моркови.
Одним из способов улучшения свойств и повышения эффективности порошкообразного биоудобрения является грануляция. При этом снижается влажность удобрения, следовательно, повышается срок хранения, уменьшается количество вносимого биоудобрения, облегчается внесение в почву, при этом возможно модифицировать удобрение, приспосабливая его к требованиям культур. Такого удобрение позволяет сбалансировать питание, улучшить почву, создать благоприятные условия для растений, активизировать почвенную микрофлору и обеспечить пролонгированность действия.
На втором этапе исследовали влияние биоудобрения в гранулированной форме на урожай моркови (таблица 2).
Опытные партии гранулированного биоудобрения имели влажность 5,2-14,0% при размере гранул от 6 до 10 мм в диаметре.
Из таблицы 2 видно, что эффект от грануляции зависел и от диаметра гранул, так прирост урожая моркови составлял для биоудобрения без внесения минеральных удобрений 20,6% при диаметре гранул 6 мм, и 28,5% при диаметре 10 мм. Эта тенденция - повышение эффективности с ростом диаметра гранул, сохранялась и при введении минеральных удобрений. Исключением стало введение добавки к биоудобрению 20% NPK, когда мелкие гранулы (⌀6 мм) оказались более эффективными, чем крупные (10 мм).
Наличие в блоке подготовки помета 1 бункера-питателя 2 позволяет избежать измельчения всего объема поступающего сырья, что существенно понижает затраты энергии на начальном этапе эксплуатации.
Наличие в блоке подготовки помета 1 измельчителя 3 позволяет добиться более равномерного гранулометрического состава исходного сырья, поступающего в биореактор 4, что ускоряет процесс ферментации на 10-15% и повышает эксплуатационные качества технологических операций.
Ферментация помета в биореакторе 4 при наличии ферментирующей добавки позволяет получить экологически чистый продукт с повышенными удобрительными качествами.
Использование ферментирующей добавки в виде ассоциации активных микроорганизмов улучшает ферментацию.
Выполнение линии отвода крупных фракций 8 из биореактора 4, вибросита 13, линии подачи мелких фракций 11 и линии приготовления органоминерального удобрения 15 позволяет систематизировать последовательность выполнения технологических операций.
Наличие системы выгрузки потребителю готового продукта в рассыпном виде 10, системы выгрузки потребителю готового продукта в упакованной таре 14, линии расфасовки готового продукта 20 с возможностями взаимодействия с линией подачи мелких фракций 11 и с линией приготовления органоминерального удобрения 15 и хранения на складе удобрений 21 порошкообразного и гранулированного биоудобрения позволяет расширить функциональность технологических операций.
Выполнение линии приготовления органоминерального удобрения 15 с дозатором минеральных, микро- и макро- добавок питательных элементов 16, смесителем фракций с добавками 17 и гранулятором 18 обеспечивает возможность получения биоудобрений с заданными агрохимическими свойствами.
Предложенная технологическая линия включает оборудование и устройства, широко применяемые в сельскохозяйственном машиностроении, а проведенные опытные работы по получению различных форм готового продукта и исследования по влиянию биоудобрения на урожай сельскохозяйственных культур, проведенные на опытном поле ГНУ ВНИИСХМ обусловливают, по мнению заявителей, ее соответствие критерию «промышленная применимость».
Таблица 1. - Прибавка урожая сельскохозяйственных культур при внесении биоудобрения в порошкообразной форме (% к контролю)
Культура
Биоудобрение в порошкообразной форме
2 т/га (60 кгN/га)
4 т/га (90-100 кг N/га)
6 т/га (170 кг N/га)
Свекла
-
32,8
40,5
Лук (луковица)
24,5
34,5
-
Морковь
15
3,7-38,6
68,6
Картофель
-
69
155
Кабачки
32,3
78,4
-
Кольраби
40-52
12-74,4
-
Ячмень
-
5
17,5
Райграс
-
45-57,2
143
Таблица 2 - Влияние размера гранул и количества минеральных удобрений на эффективность гранулированного биоудобрения
Вариант гранулир. биоудобрения
Диаметр гранул 6 мм
Диаметр гранул 8 мм
Диаметр гранул 10 мм
Урожай моркови
кг/м<sup>2</sup>
% *
кг/м<sup>2</sup>
% *
кг/ м<sup>2</sup>
%*
Безудобрений
3,68±0,17
120,6
3,80±0,36
124,6
3,92±1,54
128,5
+5% NPK
3,25±0,21
101,8
3,66±0,70
110,6
3,78±1,66
114,2
+10% NPK
3,47±0,71
96,7
3,55±1,24
98,9
3,89=1,16
108,4
+15% NPK
3,33±0,27
98,8
3,63±1,90
107,7
3,45±0,71
102,4
+20% NPK
3,89±0,61
127,5
3,52±1,60
115,4
3,08±0,30
101,0
* - в % к порошкообразному биоудобрению;
± доверительный интервал при 0,05 уровне значимости