PL235328B1

PL235328B1 - Podłoże organiczno-mineralne do polepszenia wzrostu roślin

Info

Publication number: PL235328B1
Application number: PL422377A
Authority: PL
Inventors: Jean Bernard Diatta
Original assignee: Univ Przyrodniczy W Poznaniu
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2020-06-29
Also published as: PL422377A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest podłoże organiczno-mineralne do polepszenia wzrostu roślin na bazie higienizowanego osadu ściekowego i materiału roślinnego bogatego w celulozę i ligninę. Podłoże to charakteryzuje się tym, że zawiera od 30 do 50% wag higienizowanego osadu ściekowego, od 15 do 30% wag materiału roślinnego bogatego w celulozę i ligninę o grubości cząstek od 0,20 do 1,20 mm, od 15 do 30% wag minerału i/albo skał zawierających minerały o niskiej sile alkalizującej, od 5 do 15% wag naturalnego sorbentu mineralnego, oraz od 1,5 do 10% komponentu organicznego.

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy bezpiecznego ekologicznie podłoża organiczno-mineralnego z udziałem higienizowanych osadów ściekowych, materiałów roślinnych bogatych w celulozę i ligninę oraz cennych naturalnych komponentów mineralnych.

Ze stanu techniki znane jest zastosowanie osadów ściekowych do użyźniania gleb. Z opisu patentu nr PL184434 znany jest nawóz mineralno-organiczny z komunalnych osadów ściekowych i wapna, składający się z osadów ściekowych o uwodnieniu 60-90%, sproszkowanego wapna palonego (CaO) w ilości do 25%, gipsu półwodnego w ilości od 0 do 5%, popiołów w ilości od 0 do 5%, związków azotu w postaci azotanów metali alkalicznych i ziem alkalicznych w ilości od 0 do 5% w przeliczeniu na N, fosforowych związków metali alkalicznych lub ziem alkalicznych w przeliczeniu na P2O5 w ilości od 0 do 5%, związków potasu w przeliczeniu na K2O w ilości od 0 do 5% oraz węglanu wapnia lub wapna posaturacyjnego w takiej ilości, aby średnia wilgotność wszystkich komponentów zawierała się w przedziale 20-45%, korzystnie 25-40%.

Z opisu patentu PL209847 znany jest sposób wytwarzania granulatu organicznych nawozów z osadów ściekowych po fermentacji metanowej, w którym do osadu po fermentacji metanowej wprowadza się 2-5% glaukonitu w przeliczeniu na suchą masę, a po zmieszaniu osad poddaje się suszeniu i granulacji do zawartości suchej masy powyżej 92%.

Zaletą sposobu według tego wynalazku jest to, że skutecznie immobilizuje jony metali ciężkich, tym samym uniemożliwia im przechodzenie do wód gruntowych.

Z opisu patentu PL209857 znany jest sposób wytwarzania nawozów organiczno-mineralnych na bazie komunalnych osadów ściekowych, polegający na zmieszaniu słomy zbożowej, zawierającej co najmniej 20% wagowych słomy owsianej, z mokrymi osadami ściekowymi higienizowanymi wapnem palonym, zawierającymi w swoim składzie od 15 do 25% wagowych suchej masy osadu, oraz przetworzeniu mieszaniny do postaci granulatu. Przed zmieszaniem słomę zbożową rozdrabnia się mechanicznie przez cięcie i rozwłóknianie w stanie powietrzno-suchym, a tak rozdrobnione cząstki słomy dodaje się do osadów ściekowych w ilości od 25 do 30% wagowych w stosunku do wagi mieszaniny, po czym mieszaninę przetłacza się przez matrycę z otworami kalibrującymi i kroi na odcinki, które następnie poddaje się granulacji i sezonowaniu.

Z publikacji Ewy Górskiej i in. (Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 40, 2009) znany jest nawóz otrzymany przez zmieszanie osadu ściekowego i trocin sosnowych oraz kompostowanie tak przygotowanego nawozu w celu higienizacji mikrobiologicznej. Badania chemiczne wykazały, że komposty z trocin drzewnych mogą być stosowane jako nawozy organiczne w celu poprawy żyzności i produkcyjności gleb.

Z opisu patentowego CN104418628 znany jest sposób wytwarzania nawozu na bazie osadu ściekowego, polegający na kwasowej hydrolizie higienizowanego osadu ściekowego w pH 0,5-3 i temperaturze 60-90°C, w warunkach ciągłego mieszania przez 45-60 minut. Następnie, dodaje się proszek mineralny, stanowiący 60-70% całkowitej masy osadu, zawierający krzem, fosfor, wapń, magnez, potas i inne pierwiastki śladowe oraz sproszkowane łuski ryżowe lub drewno sosnowe, stanowiące 10-25% całkowitej masy osadu i nieorganiczną sól amoniaku, która stanowi 10-25% całkowitej masy osadu. Następnie należy dostosować wartość pH do obojętnego ciągle mieszając, oraz wysuszyć mieszaninę do zawartości wody poniżej 18%.

Celem wynalazku jest przygotowanie podłoża zapewniającego poprawienie i stymulowanie wzrostu roślin oraz odnowę zdegradowanych gruntów i przywrócenie ich wartości naturalnych. Skład podłoża zapewnia neutralizację uciążliwych zapachów. Podłoże charakteryzuje się dostępnością oraz konkurencyjnością cenową.

Podłoże organiczno-mineralne do polepszenia wzrostu roślin według wynalazku zawiera wymieszane wzajemnie od 30 do 50% wag. higienizowanego osadu ściekowego, od 15 do 30% wag. materiału roślinnego bogatego w celulozę i ligninę, tj. trocin z drzew iglastych lub trocin drzew liściastych, o wielkości cząstek od 0,20 do 1,20 mm, od 15 do 30% wag. kredy pastewnej, od 1,5 do 10% wag. naturalnego sorbentu mineralnego, tj. bentonitu (np. agrarnego) oraz od 5 do 15% wag. komponentu organicznego w postaci torfu. Korzystnie, kreda pastewna i bentonit występują w podłożu we wzajemnym stosunku ilościowym 85% do 15%.

PL 235 328 Β1

Przy czym korzystnie, gdy skład jakościowy podłoża według wynalazku jest następujący:

Składnik	Właściwości
Higienizowany osad ściekowy (HOS)	Zawartość wody 75-85% Zawartość suchej masy 15-25%
Materiał roślinny bogaty w celulozę, taki jak trociny z drzew iglastych lub trociny drzew liściastych	Zawartość wody: 10-20%
Mało reaktywny minerał i/albo skały zawierające minerały o niskiej sile alkalizującej, taki jak kreda pastewna	Grubość cząstek/frakcji 0,10-0,80 mm
Naturalny sorbent mineralny, taki jak bentonit	Grubość cząstck/frakcji 0,05 - 0,25 mm
Komponent organiczny, taki jak torf	Grubość cząstck/frakcji 0,10 - 1,00 mm

Higienizowany osad ściekowy, obecny w podłożu służy jako źródło związków biogennych oraz mikroelementów, natomiast materiał roślinny bogaty w celulozę i ligninę służy jako regulator strukturalny - umożliwia stworzenie luźnej struktury po wymieszaniu z osadami ściekowymi oraz działa odwadniająco. Funkcją minerału o niskiej sile alkalizującej jest stabilizacja pH podłoża, natomiast naturalny sorbent mineralny działa silnie odwadniająco oraz neutralizująco na przykry zapach. Komponent organiczny odwadnia, dodatkowo neutralizuje zapach i ma funkcję stabilizatora koloru ciemno-brązowego podłoża.

Zaletami podłoża organiczno-mineralnego do polepszenia wzrostu roślin według wynalazku jest pełny i zrównoważony recykling osadów ściekowych. Podłoże zapewnia neutralizację w ponad 95% uciążliwych zapachów pochodzących z osadów ściekowych, eliminację zagrożeń wynikających z obecności metali ciężkich w osadach ściekowych, eliminację zagrożeń wynikających z nadmiaru biogenów (azotu i fosforu) w osadach ściekowych oraz odnowę gleb zdegradowanych. Zapewnia lepszy wzrost roślin dzięki zawartości CaO, stanowiącej od 20 do 40% suchej masy podłoża, oraz wysokiej zawartości cennych substancji organicznych (materii organicznej) powyżej 50%.

Wyjątkową zaletą podłoża organiczno-mineralnego jest jego właściwość silnie odwadniająca osad ściekowy. Z poziomu ok. 80% zawartości wody w higienizowanym osadzie ściekowym, gotowe podłoże wykazuje końcową zawartość wody w przedziale 18-24% (średnio 20%) i nie wymaga dodatkowego suszenia.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia podłoże 1, wysuszone w temperaturze pokojowej, a Fig. 2 przedstawia podłoże 2, wysuszone w temperaturze pokojowej.

Przykład I. Przygotowanie podłoża 1 oraz jego właściwości

Osad ściekowy wykorzystany do przygotowania podłoża 1 został zhigienizowany w oczyszczalni ścieków za pomocą wapna palonego (CaO) oraz przebadany na obecność żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp. i Toxocara sp., oraz bakterii z rodzaju Salmonella. Trociny z sosny zostały rozdrobnione młynkiem do rozmiaru cząstek <1,20 mm. Właściwości fizyczne składników podłoża przedstawiono w Tabeli 1.

PL 235 328 Β1

Składnik	Właściwości
Higienizowany osad ściekowy (HOŚ)	Zawartość wody 80% Zawartość suchej masy 20%
Trociny z sosny	Zawartość wody: 15 % Grubość cząstek/frakcji 0,20 - 1,20 mm
Kreda pastewna	Grubość cząstek/frakcji 0,10-0,80 mm
Bentonit agrarny	Grubość cząstek/frakcji 0,05 - 0,25 mm
Torf	Grubość cząstek/frakcji 0,10- 1,00 mm

Podłoże 1 przygotowano poprzez zmieszanie 40% wag. higienizowanego osadu ściekowego (HOŚ), 25,5% wag. kredy pastewnej, 4,5% wag. bentonitu agrarnego, 10% wag. torfu oraz 20% wag. trocin z sosny (tzw. z drzew iglastych). Przewodność elektryczną, pH, zawartość metali ciężkich, udział suchej masy i substancji organicznej oraz zawartość związków biogennych w podłożu 1 ujęto w Tabeli 2.

Parametr	Jednostka	Podłoże 1	Wartość dopuszczalna
Przewodność elektryczna	ps/cm	1556	-
pH	-	8,2	-
Kadm	mg/kg suchej masy	<0,5	5
Chrom	<25	100
Miedź	40,5	-
Nikiel	<5	60
Ołów	<5	140
Cynk	87,2	-
Rtęć	<0,05	2
Sucha masa	%	62,4	-
Substancja organiczna	47,5	>20
Azot ogólny	0,692	>1*
Azot amonowy	<0,05	-
Wapń (CaO)	19,0	-
Magnez (MgO)	0,44	-
Fosfor ogólny (P.iO-j		0,23	>0,5 (P₂O₅)*
Potas (K?O)	0,092	>1 (K₂O)*
Sód (Na₂O)	0,060	-

* Wartości minimalne azotu lub fosforu, lub potasu w przypadku deklarowania ich w nawozie

Otrzymane podłoże charakteryzowało się wysokim udziałem substancji organicznej oraz niską zawartością metali ciężkich, spełniającą wymagania określone w Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu (Dz. U. z 2008, nr 119 poz. 765).

PL 235 328 Β1

Przykład II. Przygotowanie Podłoża 2 oraz jego właściwości

Osad ściekowy wykorzystany do przygotowania podłoża 2 został zhigienizowany w oczyszczalni ścieków za pomocą wapna palonego (CaO) oraz przebadany na obecność żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp. i Toxocara sp., oraz bakterii z rodzaju Salmonella. Trociny z buku zostały rozdrobnione młynkiem do rozmiaru cząstek <1,20 mm. Właściwości fizyczne składników podłoża 2 przedstawiono w Tabeli 3.

Składnik	Właściwości
Higienizowany osad ściekowy (HOŚ)	Zawartość wody 84% Zawartość suchej masy 16%
Trociny z buku	Zawartość wody: 14% Grubość cząstck/frakcji 0,20 - 1,20 mm
Kreda pastewna	Grubość cząstek/frakcji 0,10 - 0,80 mm
Bentonit agrarny	Grubość cząstck/frakcji 0,05 - 0,25 mm
Torf	Grubość cząstek/frakcji 0,10 - 1,00 mm

Podłoże 2 przygotowano poprzez zmieszanie 40% wag. higienizowanego osadu ściekowego (HOŚ), 25,5% wag. kredy pastewnej, 4,5% wag. bentonitu agrarnego, 10% wag. torfu oraz 20% wag. trocin z buku (tzw. drzew liściastych).

Przewodność elektryczną, pH, zawartość metali ciężkich, udział suchej masy i substancji organicznej oraz zawartość związków biogennych w podłożu 2 ujęto w Tabeli 4.

Parametr	Jednostka	Podłoże 2	Wartość dopuszczalna
Przewodność elektryczna	ps/cm	1590	-
pH	-	8,3	-
Kadm	mg/kg suchej masy	<0,5	5
Chrom	<25	100
Miedź	17,5	-
Nikiel	<5	60
Ołów	<5	140
Cynk	67,7	-
Rtęć	<0,05	2
Sucha masa	%	63,5	-
Substancja organiczna	48,4	>20
Azot ogólny	0,689	>1
Azot amonowy	<0,05	-
Wapń (CaO)	38,8	-
Magnez (MgO)	0.43	-
Fosfor ogólny (P2O5)	0,23	>0,5 (P2O5)
Potas (K₂O)	0,069	>1 (K₂O)
Sód (Na₂O)	0,040	-

PL 235 328 B1

P r z y k ł a d III. Przygotowanie Podłoża 3

Osad ściekowy wykorzystany do przygotowania podłoża 3 został zhigienizowany w oczyszczalni ścieków za pomocą wapna palonego (CaO) oraz przebadany na obecność żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp. i Toxocara sp., oraz bakterii z rodzaju Salmonella. Trociny z sosny zostały rozdrobnione młynkiem do rozmiaru cząstek <1,20 mm. Podłoże 3 przygotowano poprzez zmieszanie 30% wag. higienizowanego osadu ściekowego (HOŚ), 28% wag. kredy pastewnej, 7% wag. bentonitu agrarnego, 15% wag. torfu oraz 20% wag. trocin z sosny (tzw. drzew iglastych).

P r z y k ł a d IV. Przygotowanie Podłoża 4

Osad ściekowy wykorzystany do przygotowania podłoża 4 został zhigienizowany w oczyszczalni ścieków za pomocą wapna palonego (CaO) oraz przebadany na obecność żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp. i Toxocara sp., oraz bakterii z rodzaju Salmonella. Trociny z buku zostały rozdrobnione młynkiem do rozmiaru cząstek <1,20 mm. Podłoże 4 przygotowano poprzez zmieszanie 50% wag. higienizowanego osadu ściekowego (HOŚ), 15% wag. kredy pastewnej, 2,5% wag. bentonitu agrarnego, 7,5% wag. torfu oraz 25% wag. trocin z buku (tzw. drzew liściastych).

Claims

1. Podłoże organiczno-mineralne do polepszenia wzrostu roślin, na bazie higienizowanego osadu ściekowego i materiału roślinnego bogatego w celulozę i ligninę, znamienne tym, że zawiera od 30 do 50% wag. higienizowanego osadu ściekowego, od 15 do 30% wag. materiału roślinnego bogatego w celulozę i ligninę w postaci trocin z drzew iglastych - sosny lub liściastych - buku, o grubości cząstek od 0,20 do 1,20 mm, od 15 do 30% wag. minerału i/albo skał zawierających minerały o niskiej sile alkalizującej w postaci kredy pastewnej, od 1,5 do 10% wag. naturalnego sorbentu mineralnego w postaci bentonitu, oraz od 5 do 15% wag. komponentu organicznego w postaci torfu.

2. Podłoże organiczno-mineralne według zastrz. 1, znamienne tym, że:

a) Higienizowany osad ściekowy (HOŚ) ma zawartości wody od 75 do 85% i zawartość suchej masy od 15 do 25%,

b) T rociny drzew mają zawartość wody od 10 do 20%,

c) Kreda pastewna ma wielkość cząstek/frakcji od 0,10 do 0,80 mm,

d) Bentonit ma grubość cząstek/frakcji od 0,05 do 0,25 mm,

e) Torf ma wielkość cząstek/frakcji od 0,10 do 1,00 mm.

3. Podłoże organiczno-mineralne według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że kreda pastewna i bentonit występują w podłożu we wzajemnym stosunku ilościowym 85% do 15%.