CZ302417B6 - Zpusob výroby plastického steliva, zarízení k provádení zpusobu a plastické stelivo - Google Patents

Abstract

Plastické stelivo (62) je vyrobeno z tuhého podílu (24) kejdy, tak, že jednotlivé cásti tuhého podílu (24) jsou tepelne zpracovány za teplot a casu neslucitelných s životem mikrobiálních agens prítomných v kejde. Zpusob výroby plastického steliva (62) je založen na odseparování tekutého podílu od tuhého podílu (24) kejdy a na vytvorení kompostovacích hromad (5). V nich pri casove a teplotne rízeném kompostovacím procesu dochází k termickému zpracování tuhého podílu (24) kejdy. Tím se z kompostu odstraní škodlivé látky, jinak bežne prítomné v kejde, a získá se materiál vhodný jako plastické stelivo (62) pro chov skotu. Zarízení k provádení tohoto zpusobu je tvoreno zásobníkem (1) kejdy, s jehož výstupem (11) je spojen vstup (23) separátoru (2) kejdy, obsahující první výstup (21) pro tekutý podíl a druhý výstup (22) pro tuhý podíl. První výstup (21) je napojen na deponijní nádrž (3) a druhý výstup (22) je spražen s výrobním ústrojím (4) kompostu. Výrobní ústrojí (4) obsahuje jednak zakládac (44) pro tvorbu kompostovacích hromad (5) a jednak prekopávac (45) kompostu. Na výstupní cást (46) výrobního ústrojí (4) je napojeno prosévací ústrojí (6), jehož podsítný výstup (61) je spojen s expedicním uzlem (7) hotového kompostu zpusobilého k použití jako plastické stelivo (62).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby plastického steliva z kejdy, zařízení k provádění způsobu a plastického steliva vyrobeného způsobem podle vynálezu.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že pro pohodu ustájeného skotu je nutno vytvářet podestýlku, která umožňuje zvířatům izolované a pohodlné uléhání, a to ne pouze na holé podlaze. Tradiční stelivový materiál, sláma, není na převážné většině forem plně k dispozici, a proto byl hledán jiný vhodný stelivový materiál s dobrou plasticitou, dovolující měkce kopírovat tělní povrch uléhajícího zvířete oproti tvrdé podložce stájové podlahy. Stelivový materiál musí mít též dobré tepelně izolační vlastnosti.

Při moderním boxovém ustájení skotu se využívají pro ležení zvířat gumové podložky ve tvaru matrací, které jsou částečně elastické. Ukazuje se však, že z hlediska pohody zvířat toto řešení není ideální.

Při chovu skotu vzniká kejda, která je nejčastěji využívána jako organické hnojivo v rostlinné výrobě nebo pro přihnojování luk a pastvin. Dále se kejda skotu využívá jako produkční médium v bioplynových stanicích. Na farmách, které nemají možnost přímo kejdu skotu vyvážet na pole nebo louky, je nutné budovat nákladné čistírny odpadních vod. Ukázalo se, že tuhý podíl kejdy je příhodným materiálem pro potřeby stlaní a přistýlání v ustáj ovacích boxech. Využívání tuhého podílu kejdy skotu jako plastického steliva má totiž řadu výhod. Odpadá jednak nákup, skladování a několikerá manipulace s konvenčním stelivem, jednak transport kejdy mimo farmu a jednak údržba a obnova gumových matrací. Též dochází ke zlepšení stájového klimatu. Při využívání tuhého podílu kejdy se výrazně zlepší pohoda ustájených zvířat. Zvířata si vytvářejí v plastickém stelivu přirozené lůžko, v němž na rozdíl od uléhání na holé podlaze nedochází k prochladnutí těla. Manipulace s plastickým stelivem při přistýlání je velmi snadná, nedochází kjejímu rozhazování mimo ustáj ovací plochu. Výrazně se zvýší korporální čistota zvířat. Toto vše jsou výhody plastického steliva z kejdy.

Při získávání plastického steliva se postupuje podle dosud známých způsobů tak, že se z kejdy oddělením tuhého podílu od tekutého podílu získá separát o obsahu sušiny cca 40 %. Tuhý podíl se podrobí fermentací pri teplotách nepřesahujících 50 °C (viz např. spis EP 586004), resp. 60 °C (spis FR 2705863). Takto získané plastické stelivo však z veterinárního hlediska není úplně bezproblémové. Hlavním potenciálním rizikem je epizotologický a epidemiologický faktor, vycházející ze skutečnosti, že mikrobiálně kontaminované výkaly zvířat se po určité fyzikální preparaci vracejí zpět do prostředí jejich původu. Celofaremní směs tuhých a tekutých výkalů je obligátním nositelem pestrého spektra mikrobiálních agens a současně je i jejich pomnožovacím médiem. Dále nelze pominout možnost bezprostřední transmise fakultativně patogenních kmenů i případných původců závažných nákaz zvířat bakteriálního, virového, plísňového a parazitárního původu, které jsou často přenosné i na člověka. Toto vše jsou nevýhody plastického steliva zhotoveného dosud známým způsobem z tuhého podílu kejdy.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody jsou podstatně zmenšeny způsobem výroby plastického steliva z kejdy, spočívajícím v tom, že kejda se rozseparuje na tuhý podíl a tekutý podíl, z nichž tekutý podíl se odvede jako odpad, případně jako surovina pro následnou polní aplikaci. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tuhý podíl se naskladní na kompostovací hromadu, v níž se udržuje po dobu alesCZ 302417 B6 poň 21 dnů teplota v rozmezí 55 °C až 65 °C, přičemž v tomto časovém intervalu se teplota alespoň na 1 hodinu zvedne na 70 °C. Po alespoň 21 denním termickém procesu se kompostovací hromada nechá za samovolného chladnutí dozrát do podoby hotového kompostu použitelného jako plastické stelivo.

Takto získané plastické stelivo je zdravotně nezávadné, což je jeho největší výhodou. Bylo totiž zjištěno, že biologickou termickou reakcí probíhající po výše uvedenou dobu a za uvedených teplot se zničí, nebo alespoň silně potlačí škodliviny, jejichž výskyt je příčinně svázán s kejdou. Důležitou součástí termického procesu je i krátkodobé zvýšení teploty nad teplotu udržovanou v kompostu po uvedených alespoň 21 dní. Lze dovodit, že jako zdroj tepelné energie lze použít externí zdroje, např. páru. Biologická termická reakce je však na rozdíl od jiných možných způsobů tepelného působení energeticky velice výhodná.

K. udržování teploty v kompostovaném tuhém podílu kejdy se při poklesu teploty v kompostovací hromadě pod 55 °C a rovněž při zvýšení teploty v kompostovací hromadě nad 70 °C po dobu delší než 24 hodiny kompostovací hromada překope.

Pro dokončení kompostu pro účel plastického steliva je nutné kompostovací hromadu nechat za samovolného chladnutí po dobu min. 60 dní dozrát.

Z ekonomických důvodů je výhodné, naskladní-li se tuhý podíl do pásové kompostovací hromady, vytvořené na volné ploše.

Zejména pro zkvalitnění Teologických vlastností se hotový kompost proseje, přičemž podsítná frakce je určena k použití jako plastické stelivo.

Vlastnosti hotového kompostu jsou mj. předurčeny jeho počátečním složením. V případě potřeby je proto tuhý podíl kejdy při naskladnění na kompostovací hromadu smíchán s organickými doplňkovými surovinami typu slámy a štěpky.

Pro účel optimálního průběhu kompostování se do vytvořené kompostovací hromady vpraví biotechnologické přípravky na bázi organických látek v tuhém nebo tekutém skupenství, jež jsou způsobilé regulovat průběh kompostovacího procesu, zejména průběh teplot, obsahu kyslíku a vlhkosti.

Způsobem výroby plastického steliva jak v základní variantě, tak v rámci zdokonalení se získá zoohygienicky nezávadné plastické stelivo. Uvedeným způsobem tak lze ekonomicky výhodně využít odpad vznikající při živočišné výrobě. To jsou hlavní výhody způsobu výroby plastického steliva podle vynálezu, přičemž se k nim přidružuje další výhoda spočívající v tom, že při řízeném procesu kompostování nejsou potřeba v podstatě žádné vnější energetické zdroje.

Zařízení k provádění způsobu je tvořeno zásobníkem kejdy, s jehož výstupem je spojen vstup separátorů kejdy, obsahující první výstup pro tekutý podíl a druhý výstup pro tuhý podíl. První výstup je napojen na deponijní nádrž a druhý výstup je spřažen s výrobním ústrojím kompostu. Výrobní ústrojí kompostu obsahuje jednak zakládač pro tvorbu kompostovacích hromad a jednak překopávaě kompostu. Na výstupní část výrobního ústrojí kompostu je napojeno prosévací ústrojí, jehož podsítný výstup je spojen s expedičním uzlem hotového kompostu způsobilého k použití jako plastické stelivo.

Takto vytvořeným zařízením lze realizovat způsob výroby v rámci základních pracovních úkonů. Jestliže výroba plastického steliva je prováděna zdokonaleným postupem, pak před zakládaě kompostovacích hromad je zaústěn výstup odměřovacího ústrojí, jehož první vstup je spřažen s druhým výstupem separátorů kejdy a jehož druhý vstup je spřažen se zdrojem doplňkových surovin.

Rovněž v rámci optimalizace výrobního postupuje v prostoru nad kompostovací hromadou upraven aplikátor kapalin a/nebo biotechnologických přípravků.

Aplikátor kapalin a/nebo biotechnologických přípravků je alternativně upraven v překopávaěi kompostu.

Pro objektivní činnost aplikátoru biotechnologických přípravků a překopávače kompostu je v kompostovacím hromadě usazeno čidlo kompostovacího procesu, které je spojeno s řídicí jednotkou. Řídicí jednotka je spřažena alespoň s jedním prvkem ze skupiny obsahující jednak překopávač kompostu a jednak aplikátor kapalin a/nebo biotechnologických přípravků. Čidlo kompostovacího procesu je uzpůsobeno pro snímání alespoň teploty a/nebo obsahu kyslíku a/nebo vlhkosti.

Způsobem i zařízením podle vynálezu jak podle základní varianty, tak zejména při aplikaci zdokonalujících úprav lze získat kvalitní a hygienicky nezávadné plastické stelivo.

Objasnění výkresu

Na připojeném výkrese je na obr. 1 schematicky znázorněn příklad provedení zařízení pro výrobu plastického steliva podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Plastické stelivo 62 podle vynálezu se vyrábí z tuhého podílu 24 kejdy, pocházející zejména od skotu. Z kejdy se nejprve odseparuje tuhý podíl 24 a tekutý podíl. Tekutý podíl se odvede jako odpad do čistírny odpadních vod, případně se použije jako surovina pro následnou polní aplikaci při hnojení polí, luk nebo pastvin.

Jednotlivé části tuhého podílu 24 jsou tepelně zpracovány za teplot a časů neslučitelných s životem mikrobiálních agens přítomných v kejdě. Za tím účelem se tuhý podíl 24 naskladní s výhodou do pásové kompostovací hromady 5, vytvořené na volné ploše. Vytvoření pásové kompostovací hromady 5 je sice nejekonomičtější formou, ale pro aplikaci vynálezu nejsou vyloučeny ani jiné tvary kompostovacích hromad 5. K optimálnímu průběhu kompostování přispívá to, že tuhý podíl 24 kejdy je při naskladnění na kompostovací hromadu 5 smíchán s organickými doplňkovými surovinami 91 typu slámy a štěpky. V kompostovací hromadě 5 se udržuje známými kompostárenskými procesy po dobu alespoň 21 dní teplota v rozmezí 55 °C až 65 °C. V tomto časovém intervalu se teplota alespoň na 1 hodinu zvedne na 70 °C. K. regulaci kompostování se do vytvořené kompostovací hromady 5 vpraví kapalina a/nebo biotechnologické přípravky na bázi organických látek v tuhém nebo tekutém skupenství, jež jsou způsobilé regulovat průběh kompostovacího procesu, zejména průběh teplot, obsahu kyslíku a vlhkosti. Během kompostovacího procesu se sleduje teplota, přičemž při poklesu teploty v kompostovací hromadě 5 pod 55 °C, ale i při zvýšení teploty v kompostovací hromadě 5 nad 70 °C po dobu delší než 24 hodiny se kompostovací hromada 5 překope. Po 21 dnech tepelného zpracování se kompostovací hromada 5 nechá za samovolného chladnutí dozrát do podoby hotového kompostu použitelného jako plastické stelivo 62. Úkony pro dozrání kompostu spočívají v tom, že po 21 dnech se kompostovací hromada 5 nechá po dobu dalších minimálně 60 dní dozrát. Hotový kompost se proseje, přičemž podsítná frakce je určena k použití jako plastické stelivo 62, neboť prodělaným tepelným procesem je zbavena mikrobiálních škodlivin.

Uvedený způsob kompostování lze provádět pomocí různých prostředků, a to od ručních zařízení až po strojní celky. Pro výrobu plastického steliva 62 na farmě je nejvhodnější zařízení (obr. 1), které je tvořeno zásobníkem I kejdy, s jehož výstupem U. je spojen vstup 23 separátoru 2 kejdy. Separátor 2 kejdy je opatřen prvním výstupem 21 pro tekutý podíl a druhým výstupem 22 pro tuhý podíl 24. První výstup 24 je napojen na deponijní nádrž 3, která v případě, že tekutý podíl je určen pro hnojení pozemků, je vytvořena jako pojízdná cisterna. Druhý výstup 22 separátoru 2 je spřažen s výrobním ústrojím 4 kompostu. Výrobní ústrojí 4 obsahuje jednak zakládač 44 pro tvorbu kompostovacích hromad 5 a jednak překopávač 45 kompostu. Spřažení separátoru 2 s výrobním ústrojím 4 je v nejjednodušším případě provedeno tak, že druhý výstup 22 separátoru 2 je pomocí prvního dopravního ústrojí 25 přímo spojen s výrobním ústrojím 4. První dopravní ústrojí 25 může být tvořeno např. pásovým dopravníkem nebo v souladu s příkladem provedení traktorem s vlekem. Je však výhodnější, když mezi druhý výstup 22 separátoru 2 kejdy a výrobní ústrojí 4 je vřazeno odměřovací ústrojí 8. V tomto případě je v souladu s příkladem provedení spřažen první vstup 8J. odměřovacího ústrojí 8 s druhým výstupem 22 separátoru 2 kejdy. Pak lze vytvořit výhodnou variantu, v jejímž rámci druhý vstup 82 odměřovacího ústrojí 8 je spřažen se zdrojem 9 doplňkových surovin 9b Doplňkové suroviny 91 mají organický původ, jako je např. sláma nebo štěpka. Pro zpracování doplňkových surovin 91 do nejvhodnější velikosti je před druhý vstup 82 odměřovacího ústrojí vložen drtič 92. Výstup 83 odměřovacího ústrojí 8 je zaústěn před zakládač 44 kompostovacích hromad 5. Zakládačem 44 kompostovacích hromad 5 je s výhodou čelní mobilní lopatový nakládač. Zakládač 44 kompostovacích hromad 5 tak může přebrat úlohu druhého dopravního ústrojí 47. Na výstupní část 46 výrobního ústrojí 4 je napojeno prosévací ústrojí 6, která má nadsítný výstup 63 a podsítný výstup 6L Podsítný výstup 64 je spojen s expedičním uzlem 7 hotového kompostu způsobilého k použití jako plastické stelivo 62. Expediční uzel 7 je opatřen třetím dopravním ústrojím 71, uzpůsobeným pro naložení plastického steliva 62 na odvozový dopravní prostředek 72. Třetím dopravním ústrojím 71 je s výhodou opět čelní mobilní lopatový nakládač. Součástí výrobního ústrojí 4 je aplikátor 5J_ kapalin a/nebo biotechnologických přípravků, který je nainstalován buď v prostoru nad kompostovací hromadou 5, neboje upraven v překopávači 45 kompostu. Biotechnologické přípravky jsou známé prostředky na bázi organických látek, jež jsou způsobilé regulovat průběh kompostovacího procesu, zejména průběh teplot, obsahu kyslíku, vlhkostí a pachu. V kompostovací hromadě 5 je usazeno čidlo 42 kompostovacího procesu. Čidlo 42 je uzpůsobeno pro snímání alespoň teploty a/nebo obsahu kyslíku a/nebo vlhkosti během kompostovacího procesu. Čidlo 42 je spojeno s výhodou bezdrátovou vazbou 43 s řídicí jednotkou 44. Řídicí jednotka 41 je spřažena rovněž bezdrátovou vazbou 43 s alespoň jedním prvkem ze skupiny obsahující jednak překopávač 45 kompostu a jednak aplikátor 51 kapalin a/nebo biotechnologických přípravků.

Při činnosti zařízení je vyprodukovaná kejda shromažďována v zásobníku i, nazývaném kejdová jímka. Ze zásobníku 1 se kejda dostane do separátoru 2, kterým je s výhodou pásový separační lís, plněný drticím čerpadlem. Tekutý podíl kejdy odtéká samospádem ze separátoru 2, tedy ze dna pásového separačního lisu do deponijní nádrže 3. Následně je tekutý podíl kejdy podle běžně využívaných postupů aplikován na pole. Tuhý podíl 24 kejdy je ze separátoru 2 dopravován prvním dopravním ústrojím 25 na volnou plochu, kde je založen do kompostovacích hromad 5. Předtím však mohou být do tuhého podílu 24 vpraveny doplňkové suroviny 91, jejichž množství se spolu s tuhým podílem kejdy 24 nadávkuje v odměřovacím ústrojí 8. Přidáním doplňkových surovin 91 k tuhému podílu 24 kejdy tak vznikne zakládací hmota 26, který se druhým dopravním ústrojím 47, resp. zakládačem 44 přemístí na pásovou kompostovací hromadu 5. Zde dochází pomocí kompostovacího procesu k termické úpravě tuhého podílu 24, resp. zakládací hmoty 26. Teplota uvnitř kompostovací hromady 5 se sleduje, přičemž při jejím poklesu pod 55 °C se kompost pomocí překopávače 45 překope. K. překopání dojde i tehdy pakliže teplota v kompostovací hromadě 5 se po dobu delší než 24 hodiny zvýší nad 70 °C. Překopáním je zabezpečena dokonalá homogenizace a dostatečná aerace kompostu. Vhodným způsobem překopávání překopávaného kompostuje zabezpečen požadavek na průchod všech částeček tuhého podílu 24, resp. zakládací hmoty 26 v kompostovací hromadě 5 zónou termického působení, a to při požadované teplotě 55 °C až 65 °C po požadovanou dobu alespoň 21 dnů. Překopáním se tak regulují nezbytné teplotní poměry v kompostu a dochází k homogenizaci surovin v hromadě. Při překopávání je výhodné do kompostovacích hromad 5 přidávat pomocí aplikátoru 51 zvlhčující kapaliny a/nebo biotechnologické přípravky, které upravují kompostovací proces a napomáhají hygienizaci výsledného produktu, tedy plastického steliva. Po celou dobu procesu termické úpravy tuhého podílu 24 kejdy je kompostovací proces monitorován pomocí čidel 42 a podle zjištěných hodnot,

CZ 302417 Β6 zejména teploty, vlhkosti a obsahu vzdušného kyslíku je upraveno dávkování kapalin a/nebo biotechnologických přípravků. Po ukončení kompostovacího procesu se hotový kompost na prosévacím ústrojí 6, nejlépe bubnového typu, proseje. Podsítná frakce zpodsítného výstupu 6f se pomocí expedičního uzlu 7 připraví k využití jako plastické stelivo 62 při chovu skotu. Nadsítná frakce 64 z nadsítného výstupu 63 je vrácena do nově zakládaných kompostovacích hromad 5.

Průmyslová využitelnost

Způsobem výroby a zařízením k provádění způsobu se vhodně využije vedlejší produkt z chovu skotu k získání užitečného výrobku - plastického steliva. Dochází přitom k výraznému zlepšení podmínek pro manipulaci s kejdou, k významnému zlepšení životního prostředí, ke zlepšení mikroklimatu ve stájích, a ke zvýšení pohody (welfare) zvířat. Způsob výroby plastického steliva, zařízení kjeho výrobě i plastické stelivo samo jsou součástí šetrné technologie při chovu skotu při dodržení zásad správné zemědělské praxe.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby plastického steliva z kejdy spočívající v tom, že kejda se rozseparuje na tuhý podíl (24) a tekutý podíl, z nichž tekutý podíl se odvede jako odpad, případně jako surovina pro následnou polní aplikaci, vyznačující se tím, že tuhý podíl (24) se naskladní na kompostovací hromadu (5), v níž se udržuje po dobu alespoň 21 dnů teplota v rozmezí 55 °C až 65 °C, přičemž v tomto časovém intervalu se teplota alespoň na 1 hodinu zvedne na 70 °C, načež po 21 dnech tepelného zpracování se kompostovací hromada (5) nechá za samovolného chladnutí dozrát do podoby hotového kompostu použitelného jako plastické stelivo (62).
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jednak při poklesu teploty v kompostovací hromadě (5) pod 55 °C a jednak při zvýšení teploty v kompostovací hromadě (5) nad 70 °C po dobu delší než 24 hodiny se kompostovací hromada (5) překope.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompostovací hromada (5) se za samovolného chladnutí nechá dozrát po dobu minimálně 60 dní.
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že tuhý podíl (24) se naskladní do pásové kompostovací hromady (5), vytvořené na volné ploše.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků la3, vyznačující se tím, že hotový kompost se proseje, přičemž podsítná frakce je určena k použití jako plastické stelivo (62).
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že tuhý podíl (24) kejdy se při naskladnění na kompostovací hromadu (5) smíchá s organickými doplňkovými surovinami (91) typu slámy a štěpky.
7. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že do vytvořené kompostovací hromady (5) se vpraví biotechnologické přípravky na bázi organických látek v tuhém nebo tekutém skupenství, jež jsou způsobilé regulovat průběh kompostovacího procesu, zejména průběh teplot, obsahu kyslíku a vlhkosti.
8. 8. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořeno zásobníkem (1) kejdy, s jehož výstupem (11) je spojen vstup (23) separátoru (2) kejdy, obsahující první výstup (21) pro tekutý podíl a druhý výstup (22) pro tuhý podíl, kde první výstup (21) je napojen na deponijní nádrž (3) a druhý výstup (22) je spřažen s výrobním ústrojím (4) kompostu, kteréžto výrobní ústrojí (4) obsahuje jednak zakládač (44) pro tvorbu kompostovacích hromad (5) a jednak překopávač (45) kompostu, přičemž na výstupní část (46) výrobního ústrojí (4) je napojeno prosévací ústrojí (6), jehož podsítný výstup (61) je spojen s expedičním uzlem (7) hotového kompostu způsobilého k použití jako plastické stelivo (62).
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že před zakládač (44) kompostovacích hromad (5) je zaústěn výstup (83) odměřovacího ústrojí (8), jehož první vstup (81) je spřažen s druhým výstupem (22) separátoru (2) kejdy a jehož druhý vstup (83) je spřažen se zdrojem (9) doplňkových surovin (91).
10. 10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že v prostoru nad kompostovací hromadou (5) je upraven aplikátor (51) kapalin a/nebo biotechnologických přípravků.
11. 11. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že aplikátor (51) kapalin a/nebo biotechnologických přípravků je upraven v překopávaěi (45) kompostu.
12. 12. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že v kompostovací hromadě (5) je usazeno čidlo (42) kompostovacího procesu, které je spojeno s řídicí jednotkou (41), spřaženou jednak s překopávačem (45) kompostu a jednak saplikátorem (51) kapalin a/nebo biotechnologických přípravků, přičemž čidlo (42) kompostovacího procesu je uzpůsobeno pro snímání alespoň teploty a/nebo obsahu kyslíku a/nebo vlhkosti.
13. 13. Plastické stelivo, vyznačující se tím, že je vyrobeno způsobem podle některého z nároků 1 až 7.