RU44317U1

RU44317U1 - Устройство для переработки помета

Info

Publication number: RU44317U1
Application number: RU2004104831/22U
Authority: RU
Inventors: В.Н. Шелихов
Original assignee: Шелихов Вячеслав Николаевич
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-03-10

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть применена при переработке отходов (помета) животноводческих комплексов и птицеводческих хозяйств, производстве удобрений и кормовых добавок из испражнений животных и птиц. Полезная модель предназначена для решения задачи расширения арсенала устройств для переработки помета, а технический результат заключается в реализации этого назначения. Указанный технический результат достигается следующим образом. Устройство для переработки помета содержит, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод, и внутренняя полость соединена с пространством вне корпуса по средством, по меньшей мере, одного отверстия, причем отношение площади отверстия или отверстий, если их более одного, к площади внутренней поверхности корпуса составляет величину из диапазона от 10^-6 до 0.10.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть применена при переработке отходов (помета) животноводческих комплексов и птицеводческих хозяйств, производстве удобрений и кормовых добавок из испражнений животных и птиц. Уровень техники

Аналогом полезной модели является устройство для получения удобрений из отходов, в том числе из помета животных и птицы. Устройство содержит корпус с внутренней полостью в которой помет смешивают с влагопоглощающим материалом и смесь подвергают ферментации /1/.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «корпус с внутренней полостью ... ферментации».

Прототипом полезной модели является устройство для переработки помета, содержащее, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод /2/. При ферментации в устройстве осуществляют продувку смеси кислородсодержащим газом снизу вверх при температуре не выше 90°С с последующей выгрузкой готового продукта.

С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «устройство для переработки помета, содержащее, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод». Раскрытие полезной модели

Полезная модель предназначена для решения задачи расширения арсенала устройств для переработки помета, а технический результат заключается в реализации этого назначения.

Устройство для переработки помета, описанное в полезной модели может быть применено при переработке отходов (помета) животноводческих комплексов и птицеводческих хозяйств, производстве удобрений и кормовых добавок из испражнений животных и птиц.

Указанный технический результат достигается следующим образом. Устройство для переработки помета содержит, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод, и внутренняя полость соединена с пространством вне корпуса по средством, по меньшей мере, одного отверстия, причем отношение площади отверстия или отверстий, если их более одного, к площади внутренней поверхности корпуса составляет величину из диапазона от 10^-6 до 0.10.

От признаков прототипа полезная модель отличается следующей совокупностью признаков: «внутренняя полость соединена с пространством вне корпуса по средством, по меньшей мере, одного отверстия, причем отношение площади отверстия или отверстий, если их более одного, к площади внутренней поверхности корпуса составляет величину из диапазона от 10^-6 до 0.10».

С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации внутренняя полость корпуса соединена по средством, по меньшей мере, одного отверстия с устройством для принудительной подачи воздуха во внутреннюю полость корпуса. В качестве устройства для подачи воздуха во внутреннюю полость корпуса используют вентилятор.

С целью повышения эффективности работы устройства вентилятор соединен по средством проводной связи с компьютером. С компьютером соединены и другие элементы технологического оборудования, например, термодатчики.

Корпус состоит из элементов. Это существенно упрощает сборку устройства в целом. По меньшей мере, два элемента или все элементы корпуса соединены между собой посредством сварных швов и резьбовых соединений.

Из элементов выполнены днище, стенки и перекрытие корпуса.

По меньшей мере, один из элементов корпуса, по крайней мере, в одном поперечном сечении содержит внутреннюю границу поперечного сечения и наружную границу поперечного сечения, и наружная граница поперечного сечения, по меньшей мере, на одном участке выполнена в виде, по меньшей мере, двух различных по длине элементов различных эллипсов; и/или, по меньшей мере, двух различных по длине элементов различных гипербол. Это облегчит очистку корпуса устройства от помета.

В днище выполнены отверстия для доступа воздуха из пространства вне корпуса во внутреннюю полость. Это повышает эффективность работы устройства.

По меньшей мере, один элемент корпуса выполнен из стали с модулем упругости 190:210 ГПа, модулем сдвига 77:81 ГПа, прочностью на разрыв 320:1500 МПа, пределом текучести 190:1200 МПа. Это существенно удешевит изготовление устройства.

С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации в способе переработки помета в качестве материалов, содержащих углерод используют древесные опилки и стружку, солому, сено, ботву, костру, лигнин, торф.

С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации во всей полученной смеси для ферментации отношение общего веса материалов, содержащих углерод к весу всей полученной смеси для ферментации составляет величину от 0.1 до 0.9, а отношение веса части полученной смеси, в которой отношение веса материалов, содержащих углерод к весу помета составляет величину от 1 до 100, к общему весу всей полученной смеси для ферментации, составляет величину от 0.0001 до 0.1. При этом наиболее предпочтительным соотношением веса материалов, содержащих углерод, а именно опилок к весу всей полученной смеси для ферментации (опилки и куриный помет) является величина от 0.3 до 0.6.

С целью сокращения времени процесса переработки помета, повышения качества ферментации в процессе ферментации полученной смеси осуществляют аэрацию (в частности, принудительную аэрацию), причем общее время аэрации составляет величину от 1% до 90% от времени ферментации.

Для того чтобы удобрение или кормовая добавка были сбалансированы по микроэлементам, при смешении помета с материалами, содержащими углерод или в процессе ферментации в смесь вводят биологически-активную добавку, включающую следующие компоненты: фосфонсодержащий комплексон в количестве, эквимолярном общему содержанию микроэлементов в смеси; фосфонсодержащие комплексонаты микроэлементов в количестве, доводящем содержание микроэлементов до нормы, необходимой для растений. В качестве фосфонсодержащего комплексона применяют такие соединения как оксиэтилендифосфоновая кислота (ОЭДФ), нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ), этилендиаминтетраметилфосфоновая кислота (ЭДТФ) и другие /3/.

Комплексон в состав добавки входит в количестве, необходимом для связывания всех микроэлементов. Другой компонент биологически-активной добавки - смесь комплексонатов микроэлементов (Сu, Fe, Co, Mn, Zn), балансирующих удобрения или кормовые добавки по микроэлементам. Количество же каждого микроэлемента, например, в удобрении определяется нормами, необходимыми для растений.

Третьим компонентом добавки может быть свежий помет животных или птицы той же природы, что и помет основы удобрения или кормовой добавки. Необходимость введения свежего помета объясняется тем, что он содержит необходимые мезофильные и термофильные аэробные штаммы бактерий, которые спонтанно размножаются в присутствии комплексона и комплексоната, ферментируя помет уже при приготовлении смеси для ферментации. Свежий помет вводят в биологически-активную добавку в количестве 1 мас.ч. свежего помета на 500:10000 мас.ч. смеси.

В качестве материала, содержащего углерод, как было указано выше, используют природные углеродсодержащие соединения (торф, солома и т.д.) в количестве, регламентированном соотношением азота к углероду, которое должно поддерживаться на уровне примерно 1:25.

Процесс мезофильной стадии ферментации начинается еще до загрузки смеси в устройство для переработки помета, на стадии смешения компонентов, что приводит к самопроизвольному повышению

температуры до 25-30°С. После загрузки смеси в устройство (биореактор или его называют ферментер) при аэрации смеси происходит быстрый переход к термофильной стадии ферментации/ осуществляемый при 70-90°С, которая заканчивается в течение 3-4 сут.

Краткое описание чертежа

На чертеже изображена схема устройства для переработки помета 1, в котором осуществляют ферментацию смеси помета с материалами, содержащими углерод.

Осуществление полезной модели

Устройство для переработки помета (биореактор или ферментер) 1 содержит корпус, в нижней части которого расположено отверстие, соединенное каналом 2 с вентилятором 4 для подачи газа, в частности, воздуха в во внутреннюю полость биореактора. В верхней части корпуса расположен канал 3 с вентилятором 5 для отвода газа из биореактора. Биореактор содержит днище 6 с каналами 7 для подачи воздуха к смеси 8 помета с материалами, содержащими углерод. От днища и корпуса биореактора смесь отделяет слой материала, содержащего углерод 9, в частности, слой опилок, соломы и т.п. В данном слое может находится помет, однако его содержание стремятся минимизировать.

Процессом ферментации управляет компьютер 10, соединенный каналом связи 11 с вентилятором 5, каналом связи 12 с вентилятором 4, каналом связи 13 с термометрами 14, 15 и 16.

Заявленное устройство может использоваться для производства удобрения.

Куриный помет в количестве 120 т, полученный с птицефабрики, измельчают, пропускают через грохот для отделения посторонних примесей и смешивают с 80 т соломы при влажности субстанции 55-60%. Затем добавляют 20 кг биологически-активной композиции, содержащей оксиэтилендифосфоновую кислоту, а также оксиэтилендифосфонаты следующих элементов, кг: железо 0,5; медь 0,3; марганца 0,5; цинк 0,5; молибден 0,5; кобальт 0,3; бор 0,2, а также свежий куриный помет в количестве, составляющем 200 кг. Количество комплексона и комплексонатов рассчитывается согласно существующим нормам для растений, утвержденным Государственной

Комиссией по химическим средствам и Министерством сельского хозяйства. Полученную смесь нейтрализуют доломитовой мукой до рН 8-7. При смешении компонентов смеси в смесителе температура самопроизвольно повышается до 25:30°С. Полученную субстанцию с помощью фронтального погрузчика загружают в устройство (во внутреннюю полость устройства). Загрузка идет поверх ранее заложенного слоя соломы 9 (см. чертеж) весом 5 т. В качестве материалов, содержащих углерод могут использовать древесные опилки и стружку, солому, сено, ботву, костру, лигнин, торф и их комбинации.

Устройство (биореактор) представляет собой бункер, размерами 5,5 м × 11 м × 4,5 м, в основании которого расположено перфорированное днище 6 с отверстиями диаметром 5:10 мм, расположенными на расстоянии 30:40 см друг от друга, служащих для подачи воздуха. Биореактор также снабжен нагнетающим вентилятором высокого давления 4, мощностью 10:15 кВт, вытяжным вентилятором 5 мощностью 5:10 кВт, термометрами 14:16 кВт и компьютером для управления и контроля процесса ферментации. После загрузки смеси до высоты слоя примерно 1,5 м устройство закрывают и через смесь пропускают воздух снизу вверх при скорости продувания 10 м³/ч.

В устройстве отношение суммарной площади отверстия канала 3 к площади внутренней поверхности корпуса (бункера) составляет величину из диапазона от 10^-3.

После установления температуры субстанции 70:90°С смесь поддерживают в этом температурном режиме до резкого снижения температуры до 30:40°С. Общее время аэрации составляет величину от 1% до 90% от времени ферментации. Общее время аэрации составляет величину от 1% до 90% от времени ферментации, и ферментацию осуществляют в биореакторе. Пропущенный через субстанцию воздух и образовавшиеся при реакции газы (аммиак, углекислый газ, сероводород) удаляют из устройства с помощью вытяжной вентиляции 5, вмонтированной в потолочное перекрытие. Включением и выключением вентиляторов управляет компьютер 10, получающий информацию от термометров 14, 15 и 16. Сигналом для включения вентиляторов служит превышение значения 90°С

температуры в смеси, а выключения - понижение температуры до 70°С.

Слой материала 9, содержащего углерод предохраняет от загрязнения пометом отверстия в днище, а также существенно повышает теплоизоляцию со стороны днища и стен полученной смеси. Толщина слоя 9 выбирается таким образом, чтобы максимально задержать просачивающийся к днищу помет. В связи с тем, что при ферментации отверстия не загрязняются пометом время на очистку биореактора и подготовку его для загрузки новой смесью существенно уменьшается с 7:15 часов до 1.5:2 часов.

Получаемый в заявленном устройстве готовый продукт содержит: 6,8% азота, 6,5 фосфора в виде пятиокиси, 1,5% калия; 2% оксида кальция; при этом показатель рН составляет величину 7. Кроме того, в состав готового продукта может входить от 0.1 до 2.5% материала, содержащего углерод в виде не до конца переработанных опилок, соломы и т.п.

Азотные соединения, входящие в состав удобрения, в основном, представляют собой белки и продукты их распада, например основные аминокислоты, присутствующие во всех растительных и животных белках, в частности лизин (0,8 мас.%). В пересчете на сухое вещество готовый продукт содержит, мас.%: сырой протеин 30; сырая клетчатка 13; безазотистые эктрактивные вещества 30; жир 5; зола 16,6; магний 0,2; медь 0,08; марганец 0,06; цинк 0,03; кобальт 0,08; молибден 0,02; сера 0,004; бор 0,005.

Аналогично устройство используют при получении кормовой добавки.

Таким образом, задача изобретения решена. Литература

1. Заявка на изобретение №2001111635, опубликованная 27.02.2003 года по МПК C 05 F 11/08.

2. Патент РФ №2108994, опубликованный 20.04.1998 года по МПК C 05 F 3/00.

3. Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева, том XXIX, №3, 1984. М. : Издательство «Химия», стр.2-87.

Claims

1. Устройство для переработки помета, содержащее, по меньшей мере, корпус с внутренней полостью для ферментации (ферментирования) смеси помета, по меньшей мере, с материалами, содержащими углерод и внутренняя полость соединена с пространством вне корпуса посредством отверстий, отличающееся тем, что отношение площади отверстий к площади внутренней поверхности корпуса составляет величину из диапазона от 10^-4до 0.10.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус состоит из элементов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, два элемента соединены между собой посредством сварных швов.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, два элемента корпуса соединены между собой посредством резьбовых соединений.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, два элемента корпуса соединены между собой посредством сварных швов и резьбовых соединений.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что из элементов корпуса выполнены днище, стенки и перекрытие.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в днище выполнены отверстия для доступа воздуха из пространства вне корпуса во внутреннюю полость.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один элемент корпуса выполнен из стали с модулем упругости 190:210 ГПа, модулем сдвига 77:81 ГПа, прочностью на разрыв 320:1500 МПа, пределом текучести 190:1200 МПа.