RU2731146C1

RU2731146C1 - Method of processing organic wastes with obtaining highly effective fertilizer in conditions of the arctic

Info

Publication number: RU2731146C1
Application number: RU2020104322A
Authority: RU
Inventors: Ольга Владимировна Трушко; Станислав Вячеславович Ковшов; Анастасия Викторовна Виленская
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-08-31

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture and environmental protection and can be used in processing simultaneously solid and gel-like organic wastes to obtain highly efficient fertilizer. Method involves biothermal composting of solid and gel-like organic wastes which are placed into upper sections of the biogenic module separately from each other. Biogenic module is placed in a cool and well-ventilated place. Substrate is periodically moistened. Then Eisenia foetida worms with population density of at least 50 individuals per 1 l of vermicompost volume are filled with periodical mixing and loosening of vermicompost. Ready organic fertilizer from solid organic wastes under action of its own weight moves from the upper section to the lower section through the perforated lower base of the upper section. Ready organic fertilizer from gel-like organic wastes is moved from the upper section to the lower section at extension of the blind base of the upper section, which is installed on skids with the help of a handle.

EFFECT: technical result is higher speed and increased volume of simultaneously processed organic wastes of different granulometric composition and aggregate state at negative temperature in Arctic conditions.

3 cl, 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и охране окружающей среды и может быть использовано при переработке твердых и гелеобразных органических отходов с получением высокоэффективного удобрения.The invention relates to agriculture and environmental protection and can be used in the processing of solid and gel-like organic waste to obtain a highly effective fertilizer.

Известен способ переработки органических отходов и устройство для переработки органических отходов (патент РФ №2422478, опубл. 27.06.2011), заключающийся в подаче отходов в реактор, их термолизе в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, выводе газообразной фазы из реактора, ее охлаждении, отделении жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении от газообразной фазы, сжигании несконденсированной газообразной фазы, выводе твердой фазы из реактора по окончании процесса термолиза, ее охлаждении, выгрузке твердой фазы из контейнера и ее магнитной обработки, при этом в качестве теплоносителя используют газообразную смесь из продуктов сгорания, поступающих в теплообменник, и воздуха в реакторе, теплоноситель нагревают до 750-1150°С и пропускают через слой отходов со скоростью 2-15 м/с при давлении в реакторе 0,1-1,0 МПа.A known method for processing organic waste and a device for processing organic waste (RF patent No. 2422478, publ. 06/27/2011), which consists in the supply of waste to the reactor, their thermolysis in the reactor in a coolant medium, passed through the waste layer, with the formation of gaseous and solid phases , removal of the gaseous phase from the reactor, its cooling, separation of the liquid phase condensed upon cooling from the gaseous phase, combustion of the non-condensed gaseous phase, removal of the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process, its cooling, unloading of the solid phase from the container and its magnetic treatment, during In this case, a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor is used as a coolant, the coolant is heated to 750-1150 ° C and passed through the waste layer at a speed of 2-15 m / s at a pressure in the reactor of 0.1-1 , 0 MPa.

Недостатками данного способа являются технологическая сложность, узкий диапазон температур и давления,The disadvantages of this method are technological complexity, narrow temperature and pressure range,

Известен способ приготовления удобрения из органических отходов животноводства, птицеводства и растениеводства (патент РФ №2371425 опубл. 27.10.2009), заключающийся в разделении биомассы на фракции сепарированием, ее обеззараживании с одновременной детоксикацией жидкой фракции в электролизере с нерастворимыми электродами, а твердой фракции - путем обработки озоновоздушной смесью и ультрафиолетовым излучением.A known method of preparing fertilizers from organic waste of livestock, poultry and plant growing (RF patent No. 2371425 publ. 27.10.2009), consisting in the separation of biomass into fractions by separation, disinfection with simultaneous detoxification of the liquid fraction in an electrolyzer with insoluble electrodes, and the solid fraction by treatment with ozone-air mixture and ultraviolet radiation.

Недостатками данного способа является технологическая сложность, энергоемкость операции детоксикации жидкой фракции и резкое изменение соотношения гуминовых и фульвокислот в сторону фульвокислот, что приводит к снижению плодородия.The disadvantages of this method are the technological complexity, energy intensity of the operation of detoxification of the liquid fraction and a sharp change in the ratio of humic and fulvic acids towards fulvic acids, which leads to a decrease in fertility.

Известен способ получения органического удобрения (патент РФ №2216528, опубл. 20.11.2003), заключающийся в обработке гумусосодержащего вещества щелочным реагентом, выделении твердой фракции и комплекса гумусовых кислот, из которого выделяют фракции гуминовых кислот и фульвокислот, растворении низкомолекулярную фракции гуминовых кислот в щелочном растворе гидроксида кальция с получением щелочного раствора гумата кальция, в котором растворяют ионный сорбент с получением суспензии, которую смешивают с содержащими органические компоненты сточными водами.There is a known method of producing organic fertilizers (RF patent No. 2216528, publ. 20.11.2003), which consists in processing a humus-containing substance with an alkaline reagent, isolating a solid fraction and a complex of humic acids, from which fractions of humic acids and fulvic acids are isolated, dissolving a low-molecular fraction of humic acids in an alkaline calcium hydroxide solution to obtain an alkaline solution of calcium humate, in which the ionic sorbent is dissolved to obtain a suspension, which is mixed with waste water containing organic components.

Недостатками данного способа является технологическая сложность, а также повышенная кислотность приготовленного удобрения, которое возможно эффективно применять только на высокощелочных почвах.The disadvantages of this method are the technological complexity, as well as the increased acidity of the prepared fertilizer, which can be effectively used only on highly alkaline soils.

Известен способ приготовления удобрения из органических отходов (патент РФ №2235706, опубл. 20.03.2004), заключающийся в разделении органических отходов на жидкую и твердую фракции, подачу воздуха в массу органических отходов и ферментацию.A known method of preparing fertilizers from organic waste (RF patent No. 2235706, publ. 03/20/2004), which consists in the separation of organic waste into liquid and solid fractions, air supply to the mass of organic waste and fermentation.

Недостатками данного способа является жидкая фракция может смерзаться в холодное время года, а также развитие грибковой микрофлоры, которая может в дальнейшем распространиться на культурные растения.The disadvantages of this method is the liquid fraction can freeze in the cold season, as well as the development of fungal microflora, which can further spread to cultivated plants.

Известен способ производства биогумуса, (патент РФ №2205163, опубл. 27.05.2003), который заключается во внесении в куриный помет органических рыхлителей в виде древесных опилок, стружки, мелкой щепы с последующим перемешиванием и увлажнением до 80-90%. Полученный субстрат размещают буртами на открытых площадках и подвергают биотермическому компостированию, перед началом которого производят его рыхление. Процесс компостирования ведут при максимальной температуре 70°С с понижением ее до минимальной 25-30°С в конце процесса с регулярным рыхлением для обогащения кислородом нижних слоев и отвода газов. Готовый субстрат размещают в траншеях и заселяют красным калифорнийским червем вида Esenia foetida путем выкладывания его пучками по всей поверхности слоя субстрата. Траншеи накрывают пленкой. После переработки всей толщи субстрата в биогумус и снятия пленки производят снятие верхнего подсушенного слоя и отделение оставшегося биогумуса от червей при помощи ловушек в виде сетки. Оставшийся готовый биогумус просеивают и просушивают до влажности 65%.There is a known method for the production of vermicompost (RF patent No. 2205163, publ. 27.05.2003), which consists in introducing organic rippers in the chicken manure in the form of sawdust, shavings, small chips, followed by mixing and moistening to 80-90%. The resulting substrate is placed in piles in open areas and subjected to biothermal composting, before which it is loosened. The composting process is carried out at a maximum temperature of 70 ° C, lowering it to a minimum of 25-30 ° C at the end of the process, with regular loosening to enrich the lower layers with oxygen and remove gases. The finished substrate is placed in trenches and populated with a red Californian worm of the Esenia foetida species by spreading it in bundles over the entire surface of the substrate layer. The trenches are covered with foil. After processing the entire thickness of the substrate into vermicompost and removing the film, the top dried layer is removed and the remaining vermicompost is separated from the worms using traps in the form of a grid. The remaining ready-made vermicompost is sieved and dried to a moisture content of 65%.

Недостатками данного способа являются использование в качестве вермикультуры калифорнийского подвида кольчатого червя вида Esenia foetida, неприспособленного к российским климатическим условиям, малая мобильность переработки в сочетании с использованием чрезмерно значительных площадей территории, а также зауженность использования куриного помета с органическими рыхлителями, которые без дополнительного раскисления практически не поддаются переработке с помощью вермитехнологии.The disadvantages of this method are the use of the Californian subspecies of the annelid worm of the Esenia foetida species, unadapted to the Russian climatic conditions, as a vermiculture, the low mobility of processing in combination with the use of excessively large areas of the territory, as well as the narrowed use of chicken manure with organic loosening agents, which practically cannot be used without additional deoxidation. can be processed using vermetechnology.

Известен способ переработки органических отходов с получением высокоэффективного удобрения-биогумуса, (патент РФ №2612208, опубл. 03.03.2017), принятый за прототип, который заключается в биотермическом компостировании органических отходов с последующим заселением червей вида Eisenia foetida, причем переработка органических отходов осуществляется в мобильном устройстве и сопровождается увлажнением, раз в 5-7 дней, в количестве, обеспечивающем постоянный уровень влажности субстрата не менее 75%, заселением полученного вермикомпоста дождевыми компостными червями среднерусского подвида с плотностью не менее 50 особей на 1 л объема вермикомпоста при периодическом, раз в 5-7 дней, перемешивании и разрыхлении вермикомпоста с последующим сепарированием готового биогумуса. Изобретение позволяет повысить эффективность и мобильность процесса переработки отходов.There is a known method of processing organic waste to obtain a highly efficient fertilizer-vermicompost, (RF patent No. 2612208, published 03.03.2017), taken as a prototype, which consists in biothermal composting of organic waste with the subsequent settlement of worms of the Eisenia foetida species, and the processing of organic waste is carried out in a mobile device and is accompanied by humidification, once every 5-7 days, in an amount that ensures a constant level of substrate moisture of at least 75%, the settlement of the resulting vermicompost with earth compost worms of the Central Russian subspecies with a density of at least 50 individuals per 1 liter of vermicompost volume with periodic 5-7 days, stirring and loosening vermicompost, followed by separation of the finished vermicompost. The invention improves the efficiency and mobility of the waste processing process.

Недостатками данного способа являются низкая скорость вермитехнологического процесса и значительные затраты тепловой энергии на поддержание эффективной жизнедеятельности красного калифорнийского червя вида Eisenia foetida в условиях холодного арктического климата, а также технологическая сложность организации одновременной переработки органических отходов различного агрегатного состояния и гранулометрического состава.The disadvantages of this method are the low speed of the vermite-technological process and the significant consumption of thermal energy to maintain the effective vital activity of the red Californian worm of the Eisenia foetida species in the cold Arctic climate, as well as the technological complexity of organizing the simultaneous processing of organic waste of various aggregate states and particle size distribution.

Техническим результатом является повышение скорости и увеличение объема одновременно перерабатываемых органических отходов различных гранулометрического состава и агрегатного состояния при отрицательных температурах.The technical result is to increase the speed and increase the volume of simultaneously processed organic waste of various granulometric composition and state of aggregation at negative temperatures.

Технический результат достигается тем, что способ переработки органических отходов включает биотермическое компостирование органических отходов в мобильном устройстве, увлажнение с последующим заселением в него червей вида Eisenia foetida с плотностью не менее 50 особей на 1 л объема вермикомпоста при периодическом перемешивании и разрыхлении вермикомпоста, в качестве мобильного устройства используют биогенный модуль, который перерабатывает одновременно твердые органические отходы и гелеобразные органические отходы, которые помещают в верхние секции биогенного модуля отдельно друг от друга, биогенный модуль устанавливают в прохладное и хорошо вентилируемое место, затем готовое органическое удобрение из твердых органических отходов под действием собственного веса перемещается из верхней секции в нижнюю секцию через перфорированное нижнее основание верхней секции, а готовое органическое удобрение из гелеобразных органических отходов перемещается из верхней секции в нижнюю секцию при выдвижении глухого основания верхней секции, которое установлено на полозьях, при помощи рукояти. В качестве твердых органических отходов используют, например, увядшую ботву, куриный помет, навоз. В качестве гелеобразных органических отходов используют, например, отстой канализационных стоков.The technical result is achieved by the fact that the method for processing organic waste includes biothermal composting of organic waste in a mobile device, moistening, followed by settling in it of worms of the Eisenia foetida species with a density of at least 50 individuals per 1 liter of vermicompost volume with periodic mixing and loosening of vermicompost, as a mobile devices use a biogenic module that simultaneously processes solid organic waste and gel-like organic waste, which are placed in the upper sections of the biogenic module separately from each other, the biogenic module is installed in a cool and well-ventilated place, then the finished organic fertilizer from solid organic waste under its own weight moves from the upper section to the lower section through the perforated bottom base of the upper section, and the finished organic fertilizer from gel-like organic waste moves from the upper section to the lower section when you movement of the blind base of the upper section, which is installed on the runners, using the handle. As solid organic waste, for example, wilted tops, chicken droppings, and manure are used. For example, sewage sludge is used as a gel-like organic waste.

Способ поясняется следующей фигурой: The method is illustrated by the following figure:

фиг. 1 - график зависимости температурных условий и скорости переработки.fig. 1 is a graph of the dependence of temperature conditions and processing speed.

Способ осуществляется следующим образом. Биогенный модуль устанавливают в прохладное, хорошо вентилируемое место и выдерживать в течение от 85 до 90 дней, периодически увлажняя вручную до уровня влажности субстрата от 70 до 75%, что определяется с помощью почвенного влагомера. Благодаря этому достигается эффект относительно равномерного распределения червей вида Eisenia foetida во всех перерабатываемых слоях, что подтверждается методом выборочной выемки субстрата с червями.The method is carried out as follows. The biogenic module is installed in a cool, well-ventilated place and kept for 85 to 90 days, periodically moistened manually to a substrate moisture level of 70 to 75%, which is determined using a soil moisture meter. Thanks to this, the effect of a relatively uniform distribution of the Eisenia foetida worms in all processed layers is achieved, which is confirmed by the method of selective extraction of the substrate with worms.

Состав субстрата для вермикомпостирования твердых и гелеобразных органических отходов зависит от назначения применения готового удобрения. В качестве твердых органических отходов возможно применение опавшей листвы, скорлупы, кожуры, увядшей ботвы, куриного помета, навоза. В качестве гелеобразных органических отходов возможно применение отстоя канализационных стоков. Субстрат помещают в верхние секции биогенного модуля, отдельно твердые и гелеобразные.The composition of the substrate for vermicomposting solid and gel-like organic waste depends on the intended use of the finished fertilizer. As solid organic waste, it is possible to use fallen leaves, shells, peels, wilted tops, chicken droppings, and manure. It is possible to use sewage sludge as a gel-like organic waste. The substrate is placed in the upper sections of the biogenic module, separately solid and gel-like.

Биотермическое компостирование твердых и гелеобразных органических отходов происходит при температуре воздуха от -15°С до +30°С. После полного перепревания субстрата в течение от 2 до 3 недель в зависимости от температуры воздуха осуществляется заселение в приготовленный субстрат - вермикомпост дождевых компостных червей среднерусского подвида вида Eisenia foetida с плотностью не менее 50 особей на 1 л объема при периодическом перемешивании и разрыхлении вермикомпоста. В результате одновременно протекающих процессов вермикомпостирования и вермикультивирования образуется копролит, который при разрыхлении и аэрации превращается в органическое удобрение.Biothermal composting of solid and gel-like organic waste occurs at an air temperature of -15 ° C to + 30 ° C. After complete overheating of the substrate for 2 to 3 weeks, depending on the air temperature, the compost earthworms of the Central Russian subspecies Eisenia foetida are populated into the prepared substrate - vermicompost with a density of at least 50 individuals per 1 liter of volume with periodic stirring and loosening of the vermicompost. As a result of the simultaneous processes of vermicomposting and vermicultivation, coprolite is formed, which, when loosening and aeration, turns into organic fertilizer.

Приготовленное органическое удобрение из твердых органических отходов под действием собственного веса перемещается из верхней секции в нижнюю секцию через перфорированное нижнее основание верхней секции.The prepared organic fertilizer from solid organic waste under its own weight moves from the upper section to the lower section through the perforated bottom base of the upper section.

Приготовленное органическое удобрение из гелеобразных органических отходов перемещается из верхней секции в нижнюю секцию при выдвижении глухого основание верхней секции, установленного на полозьях, с помощью рукояти.The prepared organic fertilizer from gel-like organic waste is moved from the upper section to the lower section when the blind base of the upper section, mounted on the runners, is pulled out using the handle.

В дальнейшем, приготовленное органическое удобрение может быть извлечено из нижней секции и использовано в сельскохозяйственных и иных целях.Further, the prepared organic fertilizer can be extracted from the lower section and used for agricultural and other purposes.

Способ поясняется следующими примерами. В качестве технологий переработки органических отходов с получением высокоэффективного удобрения использовали основные промышленные и бытовые методы: траншейный метод, метод «шагающей гряды», «ящечный» метод и с помощью мобильного устройства. Во всех случаях в компостосодержащий субстрат, одинаковый по массе (50 кг), вносили дождевых компостных червей среднерусского подвида вида Eisenia foetida по нормативам 50 шт. на 1 л смеси, субстрат увлажняли до 70-75%.The method is illustrated by the following examples. The main industrial and household methods were used as technologies for processing organic waste to obtain highly efficient fertilizers: the trench method, the “walking bed” method, the “box” method, and using a mobile device. In all cases, compost-containing substrate, equal in weight (50 kg), was filled with compost earthworms of the Central Russian subspecies Eisenia foetida according to the standards of 50 pcs. per 1 liter of the mixture, the substrate was moistened to 70-75%.

Рассматриваемые способы получения органического удобрения исследовались на предмет температурных условий и скорости переработки (фиг. 1), возможности использования органических отходов разного агрегатного состояния, качества гранулометрического состава получаемого органического удобрения (табл. 1) - таблица основных технологических характеристик способов получения органического удобрения.The considered methods of producing organic fertilizers were investigated for temperature conditions and processing rate (Fig. 1), the possibility of using organic waste of different aggregate states, the quality of the granulometric composition of the resulting organic fertilizer (Table 1) - table of the main technological characteristics of methods for producing organic fertilizers.

Полученное различными способами органическое удобрение использовали для выращивания редиса сорта «Жара», который выращивался в течение 30 дней (табл. 2).The organic fertilizer obtained by various methods was used to grow radish of the "Heat" variety, which was grown for 30 days (Table 2).

Из таблицы 2 видно, что органическое удобрение, полученное с помощью биогенного модуля, обладает необходимым уровнем биоэффективности, уступающим только органическому удобрению, полученному «ящечным» методом, который не может реализовываться в климатических условиях регионов Арктики.Table 2 shows that organic fertilizer obtained using the biogenic module has the required level of bioefficiency, second only to organic fertilizer obtained by the "box" method, which cannot be implemented in the climatic conditions of the Arctic regions.

Таким образом, при реализации заявленного способа, особенно в условиях регионов Арктики, обеспечиваются оптимальные условия переработки твердых и гелеобразных органических отходов с наиболее быстрым получением готового высокоэффективного органического удобрения на единицу массы субстрата.Thus, when implementing the claimed method, especially in the Arctic regions, optimal conditions for processing solid and gel-like organic waste are provided with the fastest production of a ready-made highly efficient organic fertilizer per unit mass of substrate.

Claims

1. A method for processing organic waste to obtain a highly efficient fertilizer in the Arctic, including biothermal composting of organic waste in a mobile device, moistening and then populating it with worms of the Eisenia foetida species with a density of at least 50 individuals per 1 liter of vermicompost volume with periodic mixing and loosening of vermicompost characterized in that a biogenic module is used as a mobile device, which simultaneously processes solid organic waste and gel-like organic waste, which are placed in the upper sections of the biogenic module separately from each other, the biogenic module is installed in a cool and well-ventilated place, then the finished organic fertilizer from solid organic waste under its own weight moves from the upper section to the lower section through the perforated bottom base of the upper section, and the finished organic fertilizer from gel-like organic waste is moved from the upper section to the lower section by extending the blank base of the upper section, which is installed on the runners, using the handle.

2. The method according to claim 1, characterized in that, for example, wilted tops, chicken droppings, manure are used as solid organic waste.

3. The method according to claim 1, characterized in that, for example, sewage sludge is used as gelled organic waste.