CZ308586B6 - Hnojivo na bázi kalů z čistíren odpadních vod a způsob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Řešení se týká hnojiva na bázi odpadů z čistíren odpadních vod, kteréžto hnojivo sestává z kalů z čistíren odpadních vod ve směsi s hnojivými a technologickými přísadami a případné s nehnojivými příměsemi, a jehož podstata spočívá v tom, že má podobu pelet, které jsou výstupem z peletizačního lisu, a obsahuje kaly z čistíren odpadních vod s podílem hmotnostním vody 5 až 25 % v samotném podílu těchto kalů, a to kaly v podílu 45 až 55 % hmotnostních, ve vztahu k hmotnosti hnojiva, a dále obsahuje hnojivé přísady v podílu 10 až 45 % hmotnostních, které jsou vybrány samostatně nebo v kombinaci z rozsahu : biomasa, v podobě jako sláma obilní, sláma řepková, odpady při čištění zemědělských plodin, rostlinné zbytky, luční porosty, a ještě technologické přísady v podobě produktu z biomasy ve formě popela, v podílu 3 až 9,98 % hmotnostních, ze spalování rostlinné biomasy, kde každá z hnojivých přísad má obsah vody do 20 % hmotnostních, a to ve vztahu k hmotnosti příslušné přísady, a ještě obsahuje do 0,02 % hmotnostních nehnojivé příměsi, ve vztahu k hmotnosti hnojiva. S výhodou podíl popela je 3 až 4,98 % hmotnostních. Podstatou je ještě způsob výroby takového hnojiva.

Description

Hnojivo na bázi kalů z čistíren odpadních vod a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká hnojiv, a to hnojiv na bázi biologických materiálů, konkrétně zde na bázi kalů z čistíren odpadních vod. Jedná se o složení hnojivá úpravou uvedeného kalu tak, aby současně hnojivo mohlo být schváleno jako povolené hnojivo a při tom jeho zpracování, manipulace s ním od skladování až po aplikaci bylo technologicky i ekonomicky optimální. Vynález se ještě týká způsobu výroby takového hnojivá.

Dosavadní stav techniky

V současnosti kaly v čistírnách odpadních vod představují značný provozní i ekonomický problém, protože je třeba zpravidla objednávat a platit specializovanou společnost na odvoz a zejména likvidaci uvedených kalů. Tyto kaly lze aplikovat na zemědělskou půdu jen při dodržení zvláštních předpisů a při splnění hygienických a dalších požadavků a při tom dochází k mnoha obtížím. Současně ale nelze bez další úpravy takové kaly volně a bez úpravy používat jako hnojivo, a to jednak z hygienických důvodů, jednak důvodů technologických, neboť kaly mají formu tekutého bláta, se kterým se mimořádně obtížně manipuluje. Nabízí se sice možnost kaly sušit a peletizovat, ale sušení na mimořádně nízký obsah vody je energeticky hodně náročné, a i tak získaná hmota není vhodná pro peletizaci, neboť neumožňuje dosažení požadované teploty při lisování, nutné pro hygienizaci kalů, což je teplota alespoň 60 °C, a rovněž soudržnost získaných granulí je nevyhovující. Je sice znám způsob úpravy čistírenských kalů za účelem jejich užití jako hnojivo, a to v souladu se spisem CN 106892690, kde je popsán způsob úpravy kalu se dvěma stupni fermentace, kde je též uvedeno snižování obsahu vody na 30 %. Dále s ještě uvádí míšení s popelem a také s fungicidem, pro potlačení biologických složek, odporujících hygienické normě po hnojivá. Ve znění nároku 1 je uvedeno relativní množství fermentovaného polotovaru, tedy zřejmě upraveného odpadního kalu, ve vztahu k množství popela, jako poměr 7:3, což by mohlo odpovídat 70 % kalu a 30 % popela. Poměr je uváděn jako objemový, takže přímá informace o odpovídajícím poměru hmotnostním z toho nevyplývá. Nevýhodou popsaného řešení je jednak zmíněné užití fúngicidů, což může být problematické pro chválení směsi pro volné užití jako hnojivá. Také mechanická konzistence vyplývá ze spisu jen omezeně, neboť se uvádí rozmělnění a prosívání. Z jiného pohledu je známo vytvoření směsi v souladu se spisem CZ 2017-132, kde se jedná o směs na výrobu pelet na bázi rostlinné biomasy a odpadových kalů a aditiv. Pelety jsou určeny pro energetické účely, tedy po spalování. Uvádí se obsah 30 až 78 % hmotnostních rostlinné biomasy, 20 až 68 % hmotnostních kalu a 1 až 30 % hmotnostních uhlíkového aditiva pro vyšší výhřevnost, s výhodou odpad z pyrolýzy pneumatik, a 1 až 5 % hmotnostních vápence pro zvýšení teploty tavení popela. Taková směs je orientována na spalování s co nejvyšší výhřevností, přičemž se neřeší její složení s ohledem na uložení do půdy a současně nutně i s ohledem na hygienické předpisy pro hnojivá. Také konzistence vzniklých pelet není zde uvažována, pouze se uvádí užití rotačního granulátoru, kde ovšem jsou jiné teplotní a tlakové poměry než u peletizačního lisu a současně konzistence pelet není příliš kompaktní.

Úkolem vynálezu se tak jeví vytvoření hnojivá, ato s použitím kalů z čistíren odpadních vod, kde takové hnojivo by bylo schopno plnit hygienické požadavky, bylo technologicky přijatelně vyrobitelné a umožňovalo snadné skladování, transport i aplikaci.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody se rozhodujícím způsobem redukují a technologicky dobře skladovatelné hnojivo se snadnou manipulací i aplikací se získává v případě hnojivá na bázi odpadů z čistíren odpadních vod, vytvořeného v souladu s předkládaným vynálezem, kde hnojivo sestává z kalu z

- 1 CZ 308586 B6 čistíren odpadních vod ve směsi s hnojivými a technologickými přísadami, kde podstata spočívá v tom, že hnojivo má podobu pelet a obsahuje kaly z čistíren odpadních vod s podílem hmotnostní vody 5 až 25 % v samotném podílu těchto kalů, a to kaly v podílu 45 až 55 % hmotnostních, ve vztahu k hmotnosti hnojivá, a dále obsahuje hnojivé přísady v podílu 10 až 30 % hmotnostních, které jsou vybrány samostatně nebo v kombinaci z rozsahu: biomasa, v podobě jako sláma obilní, sláma řepková, odpady při čištění zemědělských plodin, rostlinné zbytky, luční porosty, a ještě technologické přísady v podobě produktu z biomasy ve formě popela ze spalování rostlinné biomasy, v podílu 3 až 9,98 % hmotnostních, kde každá z hnojivých přísad má obsah vody do 20 % hmotnostních, a to ve vztahu k hmotnosti příslušné přísady, a ještě obsahuje do 0,02 % hmotnostních nehnojivé příměsi, ve vztahu k hmotnosti hnojivá. S výhodou pak hnojivo má podíl popela 3 až 4,98 % hmotnostních. Výhodné je, jestliže pelety jsou výstupem z paletizačního lisu a mají tvar válečků o průměru 5 až 10 mm a délce 10 až 30 mm. S výhodou pak lze vyrábět hnojivo způsobem, kde čistírenský kal se napřed odvodní na podíl hmotnostní vody v kalu nejvýše 80 %, následně se suší až na podíl vody v kalu o hodnotě maximálně do 25 % hmotnostních, pak se vytvoří homogenní směs kalu a přísad, obsahující nejvýše uvedený limitní podíl příměsí, načež se provede peletizace v peletizačním lisu, ato s rychlostí extruze, udržující teplotu vystupujících pelet v rozmezí 60 až 70 °C.

Tako vytvořené hnojivo má podobu vytvořené směsi, která vyhovuje hygienickým podmínkám a po její peletizaci se získává materiál s konzistencí vhodnou pro manipulaci, skladování i aplikaci. V takovém hnojivu jsou obsaženy minerální látky, odpovídající jak povaze kalu, tak zejména povaze biomasy, a i popela z biomasy. Při peletizaci dojde ke zvýšení teploty nad 60 °C a také k významnému zvýšení tlaku, což postačuje k likvidaci prakticky veškerých bakterií, čímž se dosahuje i plnění hygienických požadavků pro schválení materiálu jako hnojivá. Není tedy třeba dodávat do směsi žádné další chemické látky, typicky typu fungicidů apod. Přísady, kombinující biomasu s popelem z biomasy významně zlepšují mechanické vlastnosti směsi pro peletizaci, kde bez těchto přísad je peletizace obtížná a při nepříznivém složení kalu někdy i nemožná. Optimální podíl popela, zde stanovený, byl vyzkoušen s ohledem na požadavek současného dodání vhodného množství minerálních látek a na dosažení optimálních vlastností směsi pro peletizaci peletizačním lisem i pro nejvýhodnější mechanické vlastnosti vytvořených pelet z pohledu soudržnosti a odolnosti proti odrolu při skladování a manipulaci.

Další podstatou je způsob výroby hnojivá, se složením v souladu s mezemi složení, zde výše uvedeného. Způsob spočívá vtom, že čistírenský kal se napřed odvodní na podíl hmotnostní vody v kalu nejvýše 80 %, následně se suší až na podíl vody v kalu o hodnotě do maximálně 25 % hmotnostních, pak se vytvoří homogenní směs kalu a přísad, obsahující nejvýše uvedeny limitní podíl příměsí, načež se provede peletizace v peletizačním lisu, a to s rychlostí extruze, udržující teplotu vystupujících pelet v rozmezí 60 až 70 °C.

Tak se získá hnojivo, které se zpravidla plní do pytlů nebo do velkoobjemových vaků a v nich se transportuje k uskladnění, skladuje se a nakonec se přepravuje k místu aplikace, kde se aplikuje jako hnojivo, podle příslušných agrotechnických požadavků a lhůt.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Složení hnojivá v % hmotnostních

Kal:

Luční porosty:

Popel ze slámy obilní:

4,98

Příměsi-zemina, plast 0,02

- 2 CZ 308586 B6

Příklad 2

Kal:

Řepková sláma: Popel ze slámy obilní

4,99

Příměsi nespecifikované: 0,01

Příklad 3

Kal:

Obilní sláma

Popel z rostlin, zbytků: 9,98

Příměsi-zemina

0,02

Ve všech případech bylo možno směs peletizovat za získání pelet s přiměřenou soudržností materiálu a s nevýznamným odrolem.

Průmyslová využitelnost

Hnojivo podle vynálezu se využije v zemědělství, kde odpovídá jak hygienickým, tak technologickým požadavkům, přičemž se v neposlední řadě souběžně řeší problém nakládání s odpadem v prohozu čistíren odpadních vod.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Hnojivo na bázi odpadů z čistíren odpadních vod, kde hnojivo sestává z kalů z čistíren odpadních vod ve směsi s hnojivými a technologickými přísadami, vyznačené tím, že hnojivo má podobu pelet, které jsou výstupem z peletizačního lisu, a obsahuje kaly z čistíren odpadních vod s podílem hmotnostním vody 5 až 25 % v samotném podílu těchto kalů, a to kaly v podílu 45 až 55 % hmotnostních, ve vztahu k hmotnosti hnojivá, a dále obsahuje hnojivé přísady v podílu 10 až 45% hmotnostních, které jsou vybrány samostatně nebo v kombinaci z rozsahu : biomasa, v podobě jako sláma obilní, sláma řepková, odpady při čištěn zemědělských plodin, rostlinné zbytky, luční porosty, a ještě technologické přísady v podobě produktu z biomasy ve formě popela ze spalování rostlinné biomasy, v podílu 3 až 9,98 % hmotnostních, kde každá z hnojivých přísad má obsah vody do 20 % hmotnostních, a to ve vztahu k hmotnosti příslušné přísady, a ještě obsahuje do 0,02 % hmotnostních nehnojivé příměsi, ve vztahu k hmotnosti hnojivá.
2. 2. Hnojivo podle nároku 1, vyznačené tím, že podíl popela je 3 až 4,98 % hmotnostních.
3. 3. Hnojivo podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že pelety mají tvar válečků o průměru 5 až 10 mm a délce 10 až 30 mm.
4. 4. Způsob výroby hnojivá, se složením podle nároků 1 až 3, vyznačené tím, že čistírenský kal se napřed odvodní na podíl hmotnostní vody v kalu nejvýše 80 %, následně se suší až na podíl vody v kalu o hodnotě maximálně do 25 % hmotnostních, pak se vytvoří homogenní směs kalu a přísad, obsahující nejvýše uvedený limitní podíl příměsí, načež se provede peletizace v peletizačním lisu, a to s rychlostí extruze, udržující teplotu vystupujících pelet v rozmezí 60 až 70 °C.