CZ33516U1 - Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů - Google Patents
Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ33516U1 CZ33516U1 CZ2019-36617U CZ201936617U CZ33516U1 CZ 33516 U1 CZ33516 U1 CZ 33516U1 CZ 201936617 U CZ201936617 U CZ 201936617U CZ 33516 U1 CZ33516 U1 CZ 33516U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- treatment
- hydrothermochemical
- biowaste
- weight
- dry matter
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 22
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims description 17
- 239000003245 coal Substances 0.000 title 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002361 compost Substances 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 2
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 14
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 10
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 2
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004016 soil organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
- C05D9/00—Other inorganic fertilisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F11/00—Other organic fertilisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F9/00—Fertilisers from household or town refuse
- C05F9/04—Biological compost
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Description
Oblast techniky
Řešení se týká hnojivého substrátu na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů, včetně kontaminovaných škodlivými látkami, zejména kalů z čistíren odpadních vod (COV), s příměsí dalších látek (komposty a vybrané minerální složky) zvyšujících užitné hodnoty tohoto substrátu a splnění podmínek pro jeho certifikaci.
Dosavadní stav techniky
V současné době je nej rozšířenějším způsobem zpracování bioodpadů jejich aerobní fermentace (kompostování) nebo anaerobní fermentace (biozplyňování) s následným využitím výstupních výrobků (komposty) nebo odpadních produktů (digestáty z bioplynových stanic a kaly z čistíren odpadních vod) pro zúrodnění pud. Taková úprava a následná likvidace bioodpadů aplikací do půdy je odůvodněna snahou o materiálové využití v nich obsažených hnojivých složek pro výživu rostlin a organických látek pro obohacení půdní organické hmoty a tím zvýšení úrodnosti pud. Anaerobní fermentace neboli digesce bioodpadů, zejména mokrých, je více preferovaným způsobem jejich úpravy než kompostování, neboť ve srovnání s aerobní fermentací poskytuje možnost získání vyšší přidané hodnoty ve srovnání s hnojivými substráty díky produkci obnovitelné energie ve formě bioplynu.
Nejvíce problematickými ze zmíněných odpadů, z hlediska jejich využití pro hnojení půd, jsou kaly COV, a to s ohledem na jejich vysoký potenciál kontaminace škodlivými látkami organického původu a rizikovými prvky. Proto je žádoucí vyvíjet a zavádět do praxe nové způsoby úpravy kalu COV, které by zajišťovaly snížení obsahu škodlivých látek ve výstupních produktech určených pro aplikaci na pudu. Dalším problémem likvidace anaerobních fermentačních zbytků je to, že s ohledem na ekonomické úvahy se aplikace digestátů a kalů COV obvykle soustřeďuje v blízkosti jejich zdrojů, což má za následek lokální využití vyšších a často i nadměrných dávek, které mohou škodlivě působit na kvalitu půdy a výnosy zemědělských plodin. Proto je žádoucí vyvinout nové způsoby úpravy a použití zbytků anaerobní fermentace, která odstraní uvedené nedostatky.
Jedním z nej perspektivnějších způsobů úpravy bioodpadů, včetně kontaminovaných škodlivými látkami organického a anorganického původu, je jejich kombinovaná hydrotermochemická (HTCh) úprava, jejímž výsledným produktem je tzv. hydrotermochemický biouhel, v literatuře také často jmenovaný jako hydrochar. Taková HTCh úprava (neboli karbonizace) zajišťuje významné vylepšení hydrofyzikálních vlastností fermentačních zbytků a jiných bioodpadů a zvýšení jejich oxidační stability, což se příznivě projevuje na vhodnosti aplikace podobných substrátů ve vysokých dávkách do půdy. Uhlí podobná konzistence tuhého podílu tohoto produktu zajišťuje dobré technologické vlastnosti z hlediska aplikovatelnosti na půdu a splnění podmínek pro účinnou sekvestraci (ukládání) uhlíku do půdy. Další výhodou HTCh upravených bioodpadů ve srovnání s neupravenými je vysoká separovatelnost tuhého podílu, což umožňuje snadnou regulaci obsahu vody, která je v neupravených fermentačních zbytcích obvykle vyšší než 75% hmotnostních, a tím i zajištění ekonomicky přijatelných podmínek pro transport na větší vzdálenosti. Proto lze s výhodou konečný produkt jednoduchou mechanickou separací přeměnit z kapalné formy (suspenze) na tuhý substrát s celkovou sušinou vyšší než 40%.
V případě zpracování kontaminovaných bioodpadů je HTCh úprava schopna zajistit rozklad většiny organických škodlivin a snížení obsahu vybraných rizikových prvků, přičemž výstupní kvalitu lze poměrně snadno regulovat změnou procesních parametrů, především teplotou, dobou úpravy a přidáním vhodných chemických látek jako katalyzátorů. Výhodou HTCh úpravy fermentačních zbytků je rovněž potlačení semen plevelů, likvidace patogenních mikroorganizmů a minimalizace hygienických rizik.
- 1 CZ 33516 U1
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky odstraňuje pro zúrodnění půd určený hnojivý substrát podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že základem tohoto substrátu je biouhel z hydrotermochemické úpravy bioodpadů, včetně kontaminovaných škodlivými látkami, zejména kalů z čistíren odpadních vod (COV). Hmotnostní podíl základní složky, tj. hydrotermochemického biouhlu v celkovém substrátu činí 40 až 70 % v přepočtu na sušinu. Dalšími příměsmi určenými pro zvýšení užitné hodnoty cílového hnojivého substrátu jsou vybrané jílovité minerály (bentonit, montmorillonit nebo zeolit) a kvalitní kompost s minimálním obsahem spalitelných látek 35 % hmotnosti sušiny a minimálním obsahem celkového dusíku 1,2 % hmotnosti sušiny. Hmotnostní podíl jílovitých materiálů v celkové směsi činí 10 až 40 % sušiny a hmotnostní podíl kompostu v celkové směsi činí 20 až 50 % sušiny.
Příklady uskutečnění technického řešení
Následující příklady provedení hnojivého substrátu a jeho základní složky technické řešení pouze dokládají, aniž by ho jakkoliv omezovaly.
Příklad 1
Základní složka hnojivého substrátu biouhel byl zhotoven hydrotermochemickou úpravou anaerobně stabilizovaného kalu z komunální čistírny odpadních vod (COV Údlice u Chomutova). Obsah sušiny v separovaném kalu byl 20,2 %, podíl organické sušiny 68,8 %. Procesní podmínky HTCh úpravy tohoto kalu COV byly následující: obsah sušiny tuhého podílu substrátu na vstupu 15 %, teplota 200 °C, čas 2 hodiny, přidané chemikálie koncentrovaná kyselina octová v množství 10 ml na 1 litr vodní suspenze substrátu. Stupeň dosažené karbonizace a tím i stabilizace organického podílu tohoto kalu dokládá výrazné snížení poměru obsahu 0:C v organické sušině z původních 0,53 na 0,24 a H:C z původních 1,92 na 1,42. Celkový obsah sušiny hydrotermochemicky upraveného substrátu (biouhlu) byl před odvodněním 12,5 %, po odvodnění 42,4 %, z toho podíl organické sušiny byl 58 % celkové sušiny.
Příklad 2
Směsný hnojivý substrát byl přípraven smícháním a důkladnou homogenizací základní složky odvodněného hydrotermochemického biouhlu zhotoveného dle příkladu 1, a to v množství odpovídajícím 50 % podílu celkové hmotnosti sušiny finálního substrátu, dále 30 % podílu hmotnosti sušiny nadprůměrně kvalitního kompostu s obsahem 36 % spalitelných látek a 1,4 % celkového dusíku, opět vše v přepočtu na sušinu, a nakonec 20 % podílu hmotnosti sušiny bentonilu. Celková sušina směsného hnojivého substrátu dosáhla hodnoty 46,4 %. Agronomická účinnost takto připraveného hnojivého substrátu byla zjišťována v čtyřikrát opakovaném nádobovém vegetačním pokusu se zjišťováním výnosu zelené hmoty ovsa ve srovnání s hnojením neupraveným kalem, a to ve stejné přepočtené dávce dusíku srovnávaných hnojiv ekvivalentní dávce 120 kg N na 1 ha půdy. Hnojivý substrát na bázi biouhlu z hydrotermochemicky upraveného kalu COV statisticky průkazně zvýšil výnos zelené hmoty ovsa ve srovnání s neupravenou variantou při stejné dávce dusíku jako hlavní živiny, ovlivňující výnos zelené hmoty plodin, a to o 10,2 %.
Průmyslová využitelnost
Přípravek podle uvedeného technického řešení je možno průmyslově vyrábět. Jeho využití v zemědělství zajistí zvýšení půdní úrodnosti a agrochemické kvality půdy, a to zlepšením
-2CZ 33516 U1 agrofyzikálních vlastností a zvýšením účinnosti dodaných průmyslových hnojiv. S výhodou lze tento přípravek využít při provedení biologické rekultivace antropogenně postižených a málo úrodných půd. Využití tohoto přípravku rovněž zajišťuje dlouhodobou sekvestraci (neboli uskladnění) uhlíku v půdě. Při výrobě přípravku jsou účelně využívány problémové bioodpady, včetně odpadů nadmíru kontaminovaných škodlivými látkami, zejména kalů z čistíren odpadních vod.
Výstup byl realizován v rámci projektu TA ČR evidovaném pod číslem TH03030452.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (2)
1. Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů, včetně kontaminovaných škodlivými látkami, zejména kalů z čistíren odpadních vod, vyznačující se tím, že obsahuje 40 až 70 % hmotnosti sušiny hydrotermochemického biouhlu, 20 až 50 % hmotnosti sušiny kompostu, a 10 až 40 % hmotnosti sušiny bentonitu nebo montmorillonitu nebo zeolitu.
2. Hnojivý substrát dle bodu 1, vyznačující se tím, že nejnižší obsah jeho celkové sušiny je 40 % hmotnosti a že jeho složka kompost obsahuje v přepočtu na hmotnost sušiny této složky nejméně 35 % spalitelných látek a nejméně 1,2 % celkového dusíku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36617U CZ33516U1 (cs) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36617U CZ33516U1 (cs) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ33516U1 true CZ33516U1 (cs) | 2019-12-17 |
Family
ID=69054307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36617U CZ33516U1 (cs) | 2019-09-11 | 2019-09-11 | Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ33516U1 (cs) |
-
2019
- 2019-09-11 CZ CZ2019-36617U patent/CZ33516U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Malińska et al. | The effect of precomposted sewage sludge mixture amended with biochar on the growth and reproduction of Eisenia fetida during laboratory vermicomposting | |
| CN101838167B (zh) | 一种杀菌型有机肥及其制备方法 | |
| Anwar et al. | Characterization and recycling of organic waste after co-composting-A review | |
| Muter et al. | Application of the Sewage Sludge in Agriculture: Soil Fertility, Technoeconomic, and Life-Cycle | |
| CN101983952A (zh) | 利用城市生活污泥生产有机肥的方法 | |
| Patil et al. | Isolation and enrichment of sugar press mud (SPM) adapted microorganism for production of biofertilizer by using sugar press mud | |
| Rorat et al. | Earthworms converting domestic and food industry wastes into biofertilizer | |
| Rakkini et al. | An overview: organic waste management by earthworm | |
| Hoe et al. | Recycling of oil palm empty fruit bunch as potential carrier for biofertilizer formulation | |
| Wierzbowska et al. | Sewage sludge as source of nitrogen and phosphorus for Virginia fanpetals. | |
| CN101838090A (zh) | 以可控的堆肥方式处理城市污水处理厂污泥的方法 | |
| Rupani et al. | Bioremediation of palm industry wastes using vermicomposting technology: its environmental application as green fertilizer | |
| Sharma et al. | Biotransformation of sludges from dairy and sugarcane industries through vermicomposting using the epigeic earthworm Eisenia fetida | |
| Pandit et al. | Vermicomposting biotechnology an eco-loving approach for recycling of solid organic wastes into valuable biofertilizers | |
| Varma et al. | Efficiency of rotary drum composting for stabilizing vegetable waste during pre-composting and vermicomposting | |
| CN105198524B (zh) | 一种用于处理污泥的添加剂及其制备方法 | |
| Mahitha et al. | Fast biodegradation of waste cotton fibres from yarn industryusing microbes | |
| CN104341175A (zh) | 一种新型畜禽粪便制高效有机肥的方法 | |
| CN112125712A (zh) | 一种垃圾处理方法 | |
| Silva et al. | Composting of distillery spent wash | |
| Sarma et al. | Responses of soil enzymes and carbon mineralization to applied organic amendments: a short-term study in acidic sandy loam soil | |
| CZ33516U1 (cs) | Hnojivý substrát na bázi biouhlu z kombinované hydrotermochemické úpravy bioodpadů | |
| Naikwade et al. | Management of waste by composting, vermicomposting and it’s use for improvement of growth, yield and quality of fodder maize | |
| CN106365902A (zh) | 一种菌种废料有机肥料 | |
| Negeri | Contribution of vermicompost to improve crop yield and quality a review study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20191217 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20230807 |