UA87342C2 - Біологічне добриво, спосіб одержання біологічного добрива та установка для його одержання (варіанти) - Google Patents

Abstract

Біологічне добриво містить біогумус, до складу якого входить азот, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, марганець, мідь, водорозчинні гумати та агрономічно корисна біофлора біогумусу. Спосіб одержання біологічного добрива та варіанти установки для одержання біологічного добрива містять в основному накопичувальну ємність, шнековий екструдер, біореактор, струминний аератор, відцентровий насос та гідродинамічний кавітаційний змішувач або роторно-пульсаційний апарат.

Description

хідний трубопровід з'єднаний з вхідним трубопро- баками посвітління продукту, крім цього, установка водом шнекового екструдера, і через струминний додатково облаштована буферним баком дрібно- аератор - з біореактором, який оснащений коніч- дисперсної суспензії, вхідний трубопровід якого ним днищем зі встановленим в ньому розподіль- зв'язаний з вихідним трубопроводом диспергато- чим пристроєм, при цьому верхня частина біореа- ра, а вихідний трубопровід - з вхідним трубопро- ктора з'єднана з двома сполученими між собою водом біореактора.

Винахід відноситься до сільського господарст- робці (обприскуванні) рослин. Враховуючи те, що ва і призначений для виготовлення рідких екологі- обробка рослин методом обприскування є одним чно чистих комплексних добрив на основі біогуму- із найефективніших і недорогих способів, стабіль- су. Найбільш поширеного вжитку він матиме при ність суспензії є обов'язковим фактором для успі- позакореневому підживленні рослин, обробці на- шного проведення сільськогосподарських робіт. сіння, замочуванні саджанців дерев і прикорене- Умовам стабільності відповідає суспензія, яка має вому внесенні в грунт способом обприскування. задовільну текучість при мінімальній в'язкості.

Застосування хімічних добрив та різноманіт- Для задоволення цих умов до складу рідкого них пестицидів, яке набуло широкого розмаху в добрива вводять різноманітні поживні елементи. сучасному сільському господарстві, призводить до Так, наприклад, в (а.с. Ме1708806 МПКУ: СО5С1/06, забруднення грунтів та уповільнення процесу при- опубл. в Бюл. Ме4, 1992р.| описане мінеральне родного відродження їх родючості. У зв'язку з цим добриво, яке в якості стабілізатора суспензії міс- особливої актуальності набуває виробництво і тить гель. Гель являє собою суміш витяжки з тор- застосування екологічно чистих добрив на основі фу, метасилікату калію, фосфорної кислоти та природних матеріалів, що не тільки не шкодять солей полівалентних катіонів металів. Гелева грунту, а й живлять рослини та забезпечують їх складова цього добрива дозволяє утримувати біологічно активними речовинами, які допомага- тверді нерозчинні частки солей у підвішеному ста- ють протистояти хворобам та негативному впливу ні, але в той же час її інгредієнти мало впливають антропогенного навантаження. на підвищення продуктивності сільськогосподарсь-

У цьому аспекті широкого поширення в якості ких культур. Крім того, нерозчинні часточки солей високоефективного добрива набув біогумус. Його мають завеликі розміри, які, хоч і утворюють за- одержують шляхом переробки промисловою попу- вись в гелевому середовищі, можуть застрявати в ляцією червоних каліфорнійських черв'яків органі- патрубках і форсунках обприскувачів. Відоме та- чних відходів різноманітного походження: гною кож рідке гумінове добриво, яке являє собою відс- тварин, рослинних, побутових, харчових відходів і тояну суспензію біогумусу та сільськогосподарсь- т.п. Біогумусне добриво багате гуміновими речо- ких відходів, до складу яких входить калій (патент винами, макро- і мікроелементами, амінокислота- РФ /Мо2263092, МІКУ: СО5Е11/02, опубл. ми, ензимами, рослинними гормонами, а також 2005.10.27|. Суспензія містить також екстракт гумі- антибіотиками і живою агрономічно-корисною біо- нових кислот та продукти розпаду органічних флорою. Наявність в біогумусі значного вмісту складових сировини. гуматів кальцію сприяє утворенню водостійкої міл- Слід зазначити, що практично будь-яка відсто- козернистої структури грунту, що сприяє збере- яна суспензія, яка застосовується як добриво, женню грунтової вологи в прикореневій зоні. Висо- завжди має набагато менший вміст поживних еле- кий вміст в біогумусі корисної біофлори, яка ментів, ніж вихідна суспензія, з якої, власне, одер- продукує біологічно активні речовини, підвищує жується це добриво. Воно легко розпилюється, стійкість рослин до хвороб і шкідників. Біогумус але його біологічна ефективність є невисокою. суттєво впливає на кислотність грунту і має влас- Одним із шляхів підвищення біологічної цінно- тивість змінювати її в бік оптимуму. Унікальні вла- сті добрива є його мікробіологічна ферментація. стивості цього продукту лягли в основу розробки Так, в (заявці Рф Мо20021296660/12 МПКЗ: різноманітних твердих та рідких форм добрив, у СО5Е11/02, опубл. 2004.05.27| описане буровугіль- яких діючою речовиною є біогумус. не (вуглегумінове) добриво, яке містить подрібнені

На сьогоднішній день розроблені чисельні ме- часточки бурого вугілля та добавку - водну бакте- тодики та обладнання для виготовлення комплек- ріальну суспензію біогумусу. Збагачення добрива сних рідких добрив на основі біогумусу, кожна з мікроорганізмами підвищує його споживчі якості, яких має специфічні для свого виду характеристи- зокрема, забезпечує регуляцію росту рослин, але ки. Рідка форма добрива - це дисперсна система з в той же час експлуатаційні властивості добрива, рідким дисперсійним середовищем і твердою дис- пов'язані з його застосуванням, збереженням та персною фазою (або ж суспензія) До переліку ос- транспортуванням, незадовільні - часточки біогу- новних характеристик рідких добрив, окрім агрохі- мусу у водній суспензії мають тенденцію до осі- мічної входить такий важливий показник, як дання, вони можуть застрявати в патрубках і фор- стабільність суспензії перед внесенням її в грунт. сунках обприскувачів.

Саме цей показник обумовлює споживчі якості В галузі сучасного рослинництва нараховуєть- рідкого добрива, від нього у великій мірі залежить ся чимало методик по виготовленню рідких форм як ефективність обробки, так і надійність функціо- комплексних добрив, до складу яких входить біо- нування обладнання, яке застосовується при об- гумус. Так, в (патенті України Мебб173 МПК:

СО5011/02, опубл. в Бюл. Ме4, 2004р.| описаний Виробництво рідких органічних добрив потре- спосіб одержання біодобрива з фунгіцидними і бує створення надійного, економічного і простого в бактерицидними властивостями. Спосіб включає обслуговуванні обладнання. Удосконалення існу- приготування водного екстракту біогумусу, одер- ючих технологій та створення нових неодмінно жаного шляхом переробки червоним каліфорній- пов'язане зі створенням нових типів установок та ським черв'яком органічних відходів, до складу пристроїв. яких входить 50-8095 рослин, заражених грибками. Так, відома установка для виробництва міне-

Для отримання добрива біогумус поміщають в ралізованих органічних добрив, описана в (патенті центрифугу і перемішують з водою, після чого РФ Мо2254699 МПК8: А0О1С3/00, СОБ5ЕЗ/06, отриману суміш зливають і відстоюють до повного СО5Е11/04, опубл. 2005.06.27|, яка оснащена ре- осідання твердих часточок. Відстояна рідина яв- зервуаром з вхідним і вихідним трубопроводами, ляє собою готовий продукт. Недоліком цього доб- засобом перемішування рідкого середовища та рива є низький вміст живої корисної мікрофлори інжектором. Недоліком цієї установки є те, що во- біогумусу, адже в процесі обробки в центрифузі на не спроможна забезпечити виробництво стійко- більша її частина втрачає свою життєздатність. го до розшарування продукту - добриво, що виро-

Крім того, перемішана в центрифузі суміш зберігає бляється, має муловий осад, який може свою однорідність протягом порівняно невеликого спричинити забивання патрубків розпилювальних проміжку часу, і відстояна рідина може розшаро- пристроїв. вуватись. Відома установка для виробництва рідкого ор-

Подібна технологія виготовлення рідкого гумі- ганічного добрива на основі сировини, що містить нового добрива описана в (патенті РФ Мо2263092 гумінові сполуки, яке змішується з біомасою при

МІК: СО5Е11/02, опубл. 2005.10.27|. Добриво постійному барботуванні повітряними потоками одержують шляхом приготування водної суспензії (патент РФ Ме2040516, МПКУ: СО5Е11/02, опубл. в біогумусу, із додаванням до неї діючої речовини Бюл. Ме21, 1995р.|. Ця установка містить шнековий мінеральних добрив, обробкою суміші лугом, пе- подрібнювач сировини, з'єднаний з баком, сполу- ремішуванням одержаної суспензії та її відстою- ченим трубопроводом з ємністю, в якій зберігаєть- вання. Технологічний цикл приготування цього ся біомаса, яка подається в бак за допомогою від- добрива є довготривалим -наприклад, процес пе- центрового насосу. Бак обладнаний засобом ремішування суміші займає близько 10-12 годин, а перемішування подрібненої сировини з біомасою. відстоювання суспензії - 2-2,5 діб. Але головним Установка оснащена також компресором, який недоліком технології є те, що вона не спроможна забезпечує барботування суміші, що перемішуєть- забезпечити одержання продукту, стійкого до роз- ся. Ця установка має ті ж недоліки, що і вищезга- шарування. дана, через що кінцевим продуктом, який нею ви-

Прикладом виготовлення рідкого добрива з пі- робляється, є рідка кефіроподібна маса, яка двищеним вмістом регуляторів росту рослин (ак- містить тверді включення, які здатні засмічувати тивних метаболітів) може бути спосіб, описаний в розпилювальне обладнання.

І(патенті України Ме47304 МПКУ: СО5Е11/08, опубл. Подібна установка по виробництву екологічно в Бюл. Моб, 2002р.|. Згідно цього способу подріб- чистого добрива описана в (патенті України нений торф змішують з культуральною рідиною - Меб4092 МІК: СО5Е11/04, опубл. в Бюл. Ме2, бактеріальною суспензією та додають водну витя- 2004р.|. До її складу входить біореактор, в якому є жку біогумусу. Ця технологія ускладнюється необ- зона завантаження, зона вивантаження, пристрій хідністю вирощування певного виду бактерій у подачі органічних відходів в біореактор і видален- спеціальному середовищі. ня з нього, а також пристрій для перемішування

Відомий також спосіб одержання біодобрива, суміші в біореакторі. За допомогою цієї установки що включає наступні операції: у просіяний біогумус одержують добриво, що являє собою рідку фрак- додають біомасу червоного каліфорнійського чер- цію забродженої маси подрібнених відходів, час- в'яка і подрібнюють суміш до одержання однорід- точки яких несумісні з розмірними параметрами ної маси, яку змішують з водою і збивають до розпилювального устаткування. Таким чином, отримання суспензії (патент України Моб7514, конструктивна побудова цієї установки також не

МПК: С0509/02, опубл. в Бюл. Моб, 2004р.|. Су- створює умов для одержання мілкодисперсної і спензію відстоюють, відокремлюють від твердих стабільної суспензії. часток і водний розчин використовують як добри- За прототип винаходу прийняте біологічне до- во. Ця технологія, завдяки використанню біомаси бриво, що містить біогумус, до складу якого вхо- черв'яка, забезпечує насичення добрива цінними дить азот, фосфор, калій, кальцій, магній, залізо, компонентами, що підвищують імунні властивості марганець, мідь, водорозчинні гумати та агрономі- рослин. Але, як було відзначено вище, у відстояну чно-корисна біофлора біогумусу (патент РФ фракцію переходить порівняно незначна кількість Ме2181710, МПК8У; СО5Е11/02, СОБ5Е3/02 опубл. поживних речовин, в той час як основна їх маса 2002.04.27|. завжди лишається в осілій фракції. Крім того, ця Добриво містить азот, калій, фосфор та гумі- технологія потребує чималих витрат на вирощу- нові кислоти і являє собою відстояну і відфільтро- вання біомаси черв'яків, склад якої в подрібненій вану суспензію торфу і біогумусу, до якої при не- суміші доходить до 4095. Таким чином, розглянута обхідності додають додаткові елементи живлення технологія є недостатньо ефективною, а з позиції - мідь, бор, цинк, селен, окисел кремнію. Недолі- емоційного сприйняття її можна назвати негуман- ком цього продукту є низький вміст агрономічно- ною - адже для одержання біомаси потрібно под- корисної біофлори біогумусу, що суттєво знижує рібнювати живі особини цінного черв'яка. ефективність добрива. Причиною низького вмісту біофлори є те, що в процесі перемішування суміші Поставлена задача досягається за рахунок то- біогумусу і торфу в реакторі значна кількість мік- го, що в біологічному добриві, що містить біогумус, роорганізмів просто гине, а велика кількість життє- до складу якого входить азот, фосфор, калій, ка- здатної мікрофлори залишається в осаді. льцій, магній, залізо, марганець, мідь, водорозчин-

Присутні в готовому продукті часточки твердих ні гумати та агрономічно-корисна біофлора біогу- включень діючої речовини - біогумусу та торфу мусу, згідно до винаходу, компоненти, які входять стають причиною забивання отворів розпилювачів до складу добрива, містяться в наступному спів- через завеликі розміри. Крім того, вони можуть відношенні (в мас.9о): осідати на дно ємності, в якій зберігається добри- азот 0,0084-3,0; во. Таким чином, фізичний стан добрива можна фосфор 0,0053-3,0; представити як суспензію з низьким ступенем дис- калій 0,036-3,0; персності та стабільності, використання якої з ме- кальцій 0,0047-1,0; тою обприскування рослин є проблематичним. магній 0,0037-0,37;

В основу винаходу поставлена задача підви- залізо 0,00025-0,025; щення агрохімічної ефективності біологічного доб- марганець 0,000011-0,001; рива шляхом оптимізації якісного і кількісного вмі- мідь 0,000045-0,0045; сту його поживних елементів та мінімізації розмірів водорозчинні гумати 0,00016-0,6; твердих включень, які входять до складу добрива, вода решта, що дозволяє підвищити агрохімічну цінність доб- при цьому в складі добрива присутня агроно- рива, збільшити загальну площу твердих часточок, мічна-корисна біофлора біогумусу в кількості 15,56- на яких іммобілізуються мікроорганізми, що приз- 15,52 колоній в 1Тмл, а розмір твердих часток доб- водить до їх інтенсивного розвитку, в результаті рива складає 3-10мкм. чого не тільки відновлюється бактеріальна флора, У складі запропонованого добрива поживні втрачена в процесі проведення технологічних опе- елементи біогумусу присутні в значно більшій кіль- рацій робочого циклу, а й значно поповнюється її кості, ніж у добриві, описаному у винаході, прийня- вміст у готовому продукті, крім того, створюються тому за прототип. Про це свідчать наведені дані: умови для безперешкодного проходження добри- ва через канали розпилювальних установок. 11111111 Винахідбу6 | Прототип, Об(всередньому) жалій 77771111 Ї1711111ь03630777177171717171711111111002261 кальцій 77777711 |1111110.0047-.0.7.|1771717171717171717111110.005844..172 мідь 77777771 |71110000045-00045 | /-/-/./ 00000021 о водасрешта.ї////777711111111Ї11

Підвищений вміст у запропонованому добриві Крім того, тверді часточки біогумусу являють збалансованої кількості і в легесодоступних формах собою мілкодисперсні, майже пиловидні включен- азоту - покращує синтез амінокислот, з яких фор- ня, які знаходяться в суспензії у завислому стані, муються білки і поліпептиди; фосфору - стимулює не утворюючи осаду. Така суспензія навіть при процеси дихання і фотосинтезу; калію - підвищує тривалому зберіганні не розшаровується, зберіга- обводненість протоплазми і її водоутримуючу зда- ючи свою стабільність, і є найбільш прийнятною тність і активізує надходження пластичних речовин для обробки рослин методом обприскування. із листків до репродуктивних органів; кальцію - Суттєвою перевагою біологічного добрива є сприяє кращому розвитку кореневої системи, оп- значний вміст у ньому активної (живої) агрономіч- тимізується реакція грунтово-вбирного комплексу; но-корисної бактеріальної флори, що робить його магнію і заліза - покращує утворення хлорофілу в також ефективним мікробіологічним добривом, яке листках; марганцю - позитивно впливає на вугле- є відмінним регулятором росту рослин, сприяє водний, нуклеїновий і білковий обмін рослин, акти- відновлюванню грунтів навіть після багаторічного візує і посилює фотосинтез; водорозчинних гума- використання та пригнічує патогенну мікрофлору тів - активізує і прискорює процеси росту і розвитку (див. таблицю 1). рослин, знижує вплив стресових природних фак- торів.

Таблиця 1 (Спороутворювальні бактерії, млн.д///////77777ггггг111111111111111111 11131092

Азотобактер, млн. |11116 100

Високий вміст агрономічно-корисної біофлори більш прийнятним для забезпечення як високих є результатом наявності у добриві мілкодисперс- агрохімічних, так і високих експлуатаційних харак- них твердих включень. Враховуючи те, що мікроо- теристик добрива. Добриво, кількісний склад по- рганізми біогумусу іммобілізуються на зовнішній живних елементів якого буде меншим, ніж це пе- поверхні твердого субстрату-носія, очевидно, що зі редбачено винаходом, має надто низьку біологічну зменшенням розмірів твердих часточок збільшу- активність і обробка ним рослин мало позначиться ється площа для їх "заселення" - мікроорганізми на їх розвитку. Використання добрива, вміст пожи- одержують сприятливі умови для активного розм- вних елементів якого перевищуватиме зазначений ноження. Цей процес інтенсифікується також і за- у винаході кількісний інтервал, у деяких випадках вдяки тому, що розвиток бактерій відбувається у може викликати перенасичення рослин біологічно присутності кисню. активними речовинами, що призводить до пригні-

В результаті проведення серії досліджень бу- чення їх росту і погіршення якості продукції. ло встановлено, що вміст поживних елементів, які Подрібнення в диспергаторі біогумусу до час- входять до складу біологічного добрива у кількіс- точок, розмір яких перевищуватиме 10мкм, приз- ному інтервалі, запропонованому даним технічним веде до застрявання їх у форсунках обприскува- рішенням, є оптимально збалансованим для за- чів, а отримання часточок розміром менше Змкм є безпечення повноцінного живлення рослин протя- надто складною технічною операцією. гом всього періоду їх розвитку і з урахуванням їх В таблиці 2 представлені результати стиму- біологічних особливостей. Так само і розмір твер- люючого ефекту на ріст і розвиток рослинних біо- дих часточок добрива в інтервалі 3-10мкм є най- тестів.

Таблиця 2

ДЕ ані іні НН ВН . кінчиком

Варіанти я я о я я о ж х о активізації ролю тролю

Контроль - вода

В таблиці З представлені результати дослі- редієнтів, запропонований винаходом. В досліді дів, проведених на ділянці, засадженій помідора- МеЗ - у кількості, рівній мінімальному вмісту інгре- ми, із застосуванням конкретних складів біологіч- дієнтів, запропонованому винаходом. В досліді ного добрива. В досліді Ме1 інгредієнти добрива Ме4 - у кількості, рівній максимальному вмісту підібрані у кількості, меншій мінімальної, запро- інгредієнтів, запропонованому винаходом. В дос- понованої даним винаходом. В досліді Ме2 - у ліді Ме5 та Моб - у кількості, що знаходиться в кількості, що перевищує максимальний вміст інг- межах запропонованого інтервалу.

Таблиця З

Мо Кількість рослин, що п/п Склад інгредієнтів, мас.9о вижили на 100 штук посаджених азот - 0,0080, фосфор - 0,0050, калій - 0,030, кальцій - 0,0042, магній - 0,0032, 1 | залізо - 0,00020, марганець - 0,000009, мідь - 0,000040, водорозчинні гумати - 76 0,00012, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 15'кол/мл азот - 5,0, фосфор - 5,0, калій - 5,0, кальцій - 2,0, магній - 0,40, залізо - 0,030, 2 | марганець - 0,003, мідь - 0,0050, водорозчинні гумати - 0,7, вода - решта, агро- номічно-корисна біофлора - 15"кол/мл азот - 0,0084, фосфор - 0,0053, калій - 0,036, кальцій - 0,0047, магній - 0,0037,

З | залізо - 0,00025, марганець - 0,000011, мідь - 0,000045, водорозчинні гумати - 0,00016, вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 15бкол/мл азот - 3,0, фосфор - 3,0, калій - 3,0, кальцій - 1,0, магній - 0,37, залізо - 0,025, 4 | марганець - 0,001, мідь - 0,0045, водорозчинні гумати - 0,6, вода - решта, агро- номічно-корисна біофлора - 152кол/мл азот - 1,5, фосфор - 1,5, калій - 1,6, кальцій - 0,55, магній - 0,01, залізо - |0,00080, марганець - 0,000099, мідь - 0,000099, водорозчинні гумати - 0,00085, 91 вода - решта, агрономічно-корисна біофлора - 158кол/мл азот - 2,5, фосфор - 2,5, калій - 2,5, кальцій - 0,80, магній - 0,12, залізо - 0,010, марганець - 0,000080, мідь - 0,000085, водорозчинні гумати - 0,00095, вода - 94 решта, агрономічно-корисна біофлора - 15Укол/мл

За результатами таблиці видно, що найбіль- ржання біологічного добрива шляхом обробки ший показник виживаності рослин має місце у подрібненої вихідної сировини за допомогою гід- випадку застосування добрив під МоМо 5, 6. равлічного кавітаційного диспергатора та оптимі-

За прототип винаходу прийнятий також спо- зації умов проведення мікробіологічної фермен- сіб одержання комплексного рідкого органічного тації водної суспензії, що забезпечує мінімізацію добрива, що включає розбавлення біогумусу во- розмірів твердих часточок біогумусу до стану, при дою, перемішування та мікробіологічну фермен- якому водна суспензія, яка містить ці часточки, тацію одержаної суміші при безперервному її являє собою стабільну, гомогенну, стійку до роз- збагаченні киснем (патент РФ Мео2107054, МПК: шарування субстанцію, а також збільшується

СО5Е11/00, СО5Е17/00, опубл. 1998.03.201. загальна площа твердих часточок, на яких іммо-

Згідно цього способу вихідну сировину заван- білізуються мікроорганізми, що призводить до їх тажують до ферментера, додають підігріту воду і інтенсивного розвитку, крім того, створюються здійснюють мікробіологічну ферментацію при умови для безперешкодного проходження добри- постійному перемішуванні. Для забезпечення ва через канали розпилювальних установок. оптимальних умов ферментації температуру су- Поставлена задача досягається за рахунок спензії підтримують в межах 25-30" і впродовж того, що в способі одержання біологічного добри- всього циклу реакційну масу збагачують киснем ва, що включає розбавлення біогумусу водою, шляхом продування ферментера підігрітим до перемішування та мікробіологічну ферментацію температури 25-307"С повітрям. По закінченні одержаної суміші при безперервному її збагачен- процесу ферментації суспензію відстоюють та ні киснем, згідно до винаходу, біогумус піддають відділяють рідку фазу, яку потім випарюють при диспергуванню за допомогою гідродинамічного температурі 25-30"С. Одержану суху фракцію кавітаційного диспергатора до одержання мілко- розбавляють водою і таким чином одержують дисперсної водяної суспензії з розміром твердих кінцевий продукт - рідке гумінове добриво. часток біогумусу 3-10мкм, після чого здійснюють

Недолік цієї технології полягає в тому, що мікробіологічну ферментацію бактеріальною вона не передбачає операції мілкого подрібнення флорою біогумусу. вихідної сировини, через що ефективність мікро- Запропонований спосіб виготовлення добри- біологічної ферментації є недостатньо високою. ва забезпечує можливість подрібнення біогумусу

А, враховуючи той факт, що ферментовану су- до стану мікродисперсних часточок розміром 3- спензію піддають обезводненню при температурі 10мкм. Цей ефект досягається завдяки рецирку- 25-30"С, очевидно, що чимала частка мікробіоло- ляції водної суміші через гідродинамічний кавіта- гічної популяції втрачається. ційний змішувач. Тверді часточки біогумусу, здій-

Слід також зазначити, що повний технологіч- снивши декілька "обертів" через кавітаційний ний цикл приготування цього добрива є довго- змішувач або роторно-пульсаційний апарат, під тривалим і складним. Так, наприклад, для прове- дією кавітаційних ефектів подрібнюються. Такі дення ферментації суспензію потрібно підігрівати часточки утворюють стійку до осідання завись до температури 25-30"С, а сам процес фермен- (емульсію). І, як було сказано вище, зі зменшен- тації займає не менше 160 годин. ням розмірів часточок збільшується площа пове-

В основу винаходу поставлена задача спро- рхні, на якій можуть іммобілізуватись мікрооргані- щення та підвищення ефективності способу оде- зми, через що вміст біофлори біогумусу у рідкому добриві, виготовленому згідно запропонованої В основу другого варіанту виконання винахо- технології, набагато вищий, ніж у відомому вина- ду поставлена задача підвищення експлуатацій- ході. Цьому сприяє також те, що контакт мікроор- них можливостей установки для виготовлення ганізмів з мілюодисперсними включеннями біогу- біологічного добрива шляхом удосконалення її мусу відбувається під дією ерліфтних потоків конструктивного виконання, зокрема, оснащен- повітряних бульбашок, у яких міститься кисень. ням диспергатором із зовнішнім контуром рецир-

Суттєвою перевагою способу є також і те, що куляції, оптимізацією зв'язків між основними для ферментації суспензії використовують не конструктивними елементами, а також оснащен- окремо вирощену популяцію мікроорганізмів (як ням установки буферним баком мілкодисперсної це має місце у прототипі), а бактеріальну флору суспензії та двома баками посвітління продукту, вихідної сировини - біогумусу. Це значно підви- що забезпечує мінімізацію розмірів твердих час- щує біологічну цінність добрива та знижує його точок біогумусу до стану, при якому водна су- собівартість. спензія, яка містить ці часточки, являє собою

Поєднання таких факторів, як наявність в су- стабільну, гомогенну, стійку до розшарування спензії мілююдисперсних часточок та контакт їх з субстанцію, а також забезпечується збільшення біофлорою біогумусу в атмосфері кисню приско- загальної площі твердих часточок, на яких іммо- рює технологічний цикл виготовлення добрива у білізуються мікроорганізми, що призводить до їх порівнянні з відомим процесом. Так, наприклад, інтенсивного розвитку, крім того, створюються необхідна концентрація біогумусу в готовому умови для безперешкодного проходження добри- продукті, який виготовляється за запропонова- ва через канали розпилювальних установок та ною методикою, досягається за 5-7хв., в той час, забезпечується безперервність технологічного як у відомому способі ця операція займає близь- процесу. ко 160 годин. Поставлена задача досягається тим, що в

Спосіб може застосовуватися також для ви- установці для виготовлення біологічного добри- робництва рідких форм біологічно активних хар- ва, до складу якої входить накопичувальна єм- чових і кормових добавок. ність, зв'язана зі шнековим екструдером та біо-

Здійснення запропонованого способу вигото- реактором, з'єднаним зі струминним аератором, влення біологічного добрива у загальному вигля- згідно першого варіанту виконання, вихідний тру- ді та конкретний приклад його виконання демонс- бопровід шнекового екструдера з'єднаний з дис- трує описана нижче робота установки, пергатором, облаштованим зовнішнім контуром призначеної для здійснення цього способу. рециркуляції, до складу якого входить відцентро-

За прототип винаходу прийнята також уста- вий насос та гідродинамічний кавітаційний змішу- новка для виготовлення комплексного рідкого вач або роторно-пульсаційний апарат, який через органічного добрива, до складу якої входить на- вихідний трубопровід з'єднаний з вхідним трубо- копичувальна ємність, зв'язана зі шнековим екст- проводом шнекового екструдера, і через стру- рудером та біореактором, з'єднаним зі струмин- минний аератор - з біореактором, який оснаще- ним аератором (патент РФ Мо2056393, МПК: ний конічним днищем зі встановленим в ньому

СО5ЕЗ3/06, опубл. в Бюл. Мов, 1996р.|. розподільчим пристроєм, при цьому верхня час-

В цій установці водний розчин подрібненої тина біореактора з'єднана з баком посвітління вихідної сировини ферментується в біореакторі - продукту. метантенку, до якого він надходить через ерліф- Поставлена задача досягається також за ра- тний аератор. До недоліків установки слід віднес- хунок того, що в установці для виготовлення біо- ти відсутність в ній конструктивних елементів, логічного добрива, до складу якої входить нако- здатних забезпечити подрібнення сировини до пичувальна ємність, зв'язана зі шнековим мілкодисперсного стану. Цей фактор є причиною екструдером та біореактором, з'єднаним зі стру- того, що процес ферментації в біореакторі відбу- минним аератором, згідно другого варіанту вико- вається недостатньо інтенсивно. нання, вихідний трубопровід шнекового екстру-

В основу винаходу поставлена задача підви- дера з'єднаний з диспергатором, облаштованим щення експлуатаційних можливостей установки зовнішнім контуром рециркуляції, до складу якого для виготовлення біологічного добрива шляхом входить відцентровий насос та гідродинамічний удосконалення її конструктивного виконання, кавітаційний змішувач або роторно-пульсаційний зокрема, оснащення диспергатором із зовнішнім апарат, який через вихідний трубопровід з'єдна- контуром рециркуляції, а також оптимізацією ний з вхідним трубопроводом шнекового екстру- зв'язків між основними конструктивними елемен- дера, і через струминний аератор - з біореакто- тами установки, що забезпечує мінімізацію розмі- ром, який оснащений конічним днищем зі рів твердих часточок біогумусу до стану, при яко- встановленим в ньому розподільчим пристроєм, му водна суспензія, яка містить ці часточки, при цьому верхня частина біореактора з'єднана з являє собою стабільну, гомогенну, стійку до роз- двома сполученими між собою баками посвітлін- шарування субстанцію, а також забезпечується ня продукту, крім цього, установка облаштована збільшення загальної площі твердих часточок, на буферним баком мілкодисперсної суспензії, вхід- яких іммобілізуються мікроорганізми, що призво- ний трубопровід якого зв'язаний з вихідним тру- дить до їх інтенсивного розвитку, крім того, ство- бопроводом диспергатора, а вихідний трубопро- рюються умови для безперешкодного прохо- від - з вхідним трубопроводом біореактора. дження добрива через канали розпилювальних Оснащення установки диспергатором, з'єд- пристроїв. наним із зовнішнім контуром рециркуляції, забез- печує можливість утворення у диспергаторі міл-

кодисперсної суспензії біогумусу, тверді вклю- продукту 18 і вентилями ВЗ і В4, які з'єднують чення якої є прекрасним субстратом для культи- баки 15 і 18 з біореактором 11. Баки посвітління вування на них біофлори біогумусу. Позитивні продукту 15 і 18 дозволяють сполучити в часі результати цього описані вище. процеси заповнення баків і посвітління продукту в

Слід зазначити, що роторно-пульсаційний одному баку із процесом розливу продукту із дру- апарат є альтернативою кавітаційного змішувача гого бака. Із цією метою вони обладнані додатко- - обидва пристрої виконують одну і ту ж функцію вими вентилями В5 і Вб, виходи яких підключені у складі зовнішнього контуру рециркуляції, і в до трубопроводу розливу. конструкції запропонованої установки можуть Для повторного використання грубодисперс- бути взаємозамінними. ної фази, що являє собою біологічно активний

До складу установки, описаної у другому ва- продукт, який відділяється в баках посвітління ріанті винаходу, введений буферний бак мілкоди- продукту, установка може бути обладнана додат- сперсної суспензії та два сполучені між собою ковим трубопроводом з вентилями В7 і В8, входи баки посвітління продукту. Це забезпечує безпе- яких підключені до патрубків, встановлених у рервність технологічного циклу приготування нижній частині відповідно першого 15 і додатко- добрива за рахунок поєднання у часі процесу вого 18 баків посвітління продукту. Вихід трубоп- підготовки мілкодисперсної емульсії і відновлен- роводу через насос 19 підключений до нижньої ня біологічної флори: виготовлена в диспергаторі частини бака біореактора 11. порція суспензії перед надходженням до біореак- Установка працює у такий спосіб. тора накопичується в буферному баку, а в цей У вихідному стані диспергатор б заповнений час диспергатор оброблює чергову порцію проду- водою, а конічна частина біореактора 11 запов- кту. При цьому його не потрібно зупиняти на пе- нена вихідним біологічно активним продуктом. ріод роботи біореактора, як це має місце при ро- Вентиль В1 відкритий, а вентиль В2 - закритий. боті установки, описаної у першому варіанті її Для приготування рідкого біологічно активного виконання. продукту включається відцентровий насос 7 і

Наявність двох баків посвітління продукту за- шнековий екструдер 2. При цьому вихідний про- безпечує поєднання у часі процесу заповнення дукт подрібнюється екструдером 2 і надходить у баків і процесу посвітління продукту в одному вихідну камеру 3, звідки потоком води контуру баку із процесом розливу продукту із другого ба- рециркуляції виноситься в диспергатор 6. Грубо- ка. дисперсна фаза вихідного продукту, осідаючи в

Винахід пояснюють креслення, на яких зо- диспергаторі б, всмоктується гідродинамічним бражено: кавітаційним змішувачем (або роторно- - на Фіг.1 - блок-схема першого варіанту ус- пульсаційним апаратом) 9, де під дією кавітацій- тановки; них ефектів подрібнюється, утворюючи стійку до - на Фіг.2 - блок-схема другого варіанту уста- осідання завись (емульсію). новки. Час роботи шнекового екструдера 2 визнача-

Запропонована установка для виготовлення ється необхідною концентрацією вихідного про- комплексного рідкого добрива (Ффіг.1) містить на- дукту в готовій суміші. Після одержання необхід- копичувальну ємність 1, з'єднану зі шнековим ної концентрації розчину шнековий екструдер 2 екструдером 2, за допомогою якого здійснюється відключається і відбувається процес рециркуляції попереднє здрібнювання вихідного продукту і суміші через гідродинамічний кавітаційний змішу- відділення від нього сторонніх домішок. Вихід вач (або роторно-пульсаційний апарат) 9 до оде- шнекового екструдера 2 обладнаний вихідною ржання гомогенної суспензії, стійкої до розшару- камерою 3, що оснащена вихідним 4 і вхідним 5 вання. Час рециркуляції визначається об'ємом трубопроводами. Вихідний трубопровід 4 камери диспергатора 6. шнекового екструдера 2 з'єднаний з диспергато- Під час процесу диспергування бактеріальна ром 6, що у вихідному стані заповнений водою. флора вихідного продукту гине. Для її відновлен-

Диспергатор 6 обладнаний зовнішнім контуром ня після завершення процесу диспергування вен- рециркуляції, який містить віддентровий насос 7. тиль ВІ1 закривається, а вентиль В2 відкриваєть-

Всмоктувальний трубопровід 8 відцентрового ся. Це приводить до подачі отриманої насоса 7 з'єднаний з диспергатором 6, а його мілкодисперсної суспензії в біореактор 11 через напірний трубопровід з'єднаний із входом гідро- струминний аератор 12. Потік мілкодисперсної динамічного кавітаційного змішувача (або ротор- суспензії, насичений дрібними бульбашками пові- но-пульсаційного апарату) 9. Вхід всмоктувально- тря в струминному аераторі 12, надходячи через го патрубка 10 кавітаційного змішувача (або розподільний пристрій 13 у шар вихідного біоло- роторно-пульсаційного апарату) 9 з'єднаний з гічно активного продукту, спушує останній. нижньою частиною диспергатора 6, а вихід через Конструкція розподільного пристрою 13 за- вентиль ВІ із вхідним трубопроводом 5 шнеково- безпечує розподілене тангенціальне уведення го екструдера 2 і з біореактором 11 через вен- потоку суспензії в біореактор 11, а насичення тиль В2 і струминний аератор 12. Бак біореакто- потоку повітряними бульбашками приводить до ра 11 виконаний з конічним днищем, в якому утворення в біореакторі 11 ерліфтних потоків, що встановлений розподільний пристрій 13. Верхня забезпечує ефективний контакт підготовленої частина біореактора 11 з'єднана трубопроводом суспензії з вихідним продуктом. 14 з баком посвітління продукту 15. В результаті контакту з біологічно активним

Установка згідно другого варіанту виконання вихідним продуктом в мілкодисперсній суспензії (Фіг.2) обладнана додатковим баком посвітління відбувається активний розвиток бактеріальної флори, що досягає оптимальної концентрації концентрацією вихідного продукту в готовій сумі- протягом певного часу. Виходячи із цього, вхід- ші, яка становить близько 5-7 хвилин. Після оде- ний потік мілкодисперсної суспензії в біореактор ржання необхідної концентрації розчину шнеко- 11 ї об'єм біореактора вибираються з орієнтацією вий екструдер відключається і відбувається на контакт протягом цього часового терміну. Це процес рециркуляції суміші через гідродинаміч- дозволяє з верхнього рівня біореактора 11 відво- ний кавітаційний змішувач (або роторно- дити через трубопровід 14 готовий продукт у бу- пульсаційний апарат) до одержання гомогенної ферний бак посвітління продукту 15 для наступ- суспензії, стійкої до розшарування. Час рецирку- ного розливання у транспортну тару. ляції визначається об'ємом диспергатора і для

Грубодисперсна частина вихідного продукту, що діючої установки продуктивністю до 1т продукту являє собою біологічно активну фазу, може по- за годину становить 40-45хв. Оптимальна конце- вертатися до біореактора 11 для повторного ви- нтрація бактеріальної флори у біореакторі дося- користання. гається протягом 35-40хв. Виходячи із цього, вхі-

При роботі другого варіанту установки (Фіг.2), дний потік мілкодисперсної суспензії в біореактор яка забезпечує безперервний технологічний і об'єм біореактора вибираються з розрахунку 40- цикл, відбувається безперервний процес підгото- хвилинного контакту. У діючій установці при по- вки мілкодисперсної суспензії і подача останньої тоці суспензії тмЗ/год об'єм біореактора стано- спочатку в буферний бак 16, а потім насосом 17 - вить 0,8м3. З верхнього рівня біореактора готовий в біореактор 11. За час, поки одна порція суспен- продукт відводиться через трубопровід у буфер- зії обробляється в біореакторі 11, диспергатор 6 ний бак посвітління продукту для наступного роз- встигає підготувати другу порцію продукту. Це ливання у транспортну тару. Грубодисперсна дозволяє сполучити в часі процес підготовки міл- частина вихідного продукту може повертатися до кодисперсної суспензії і процес відновлення біо- біореактора для повторного використання. логічної флори. Біологічне добриво, що виготовляється згідно

З біореактора 11 суспензія надходить до до- запропонованого технічного рішення, являє со- даткового баку посвітління продукту 18, де вона бою мілкодисперсну стійку водяну суспензію, що відстоюється протягом певного часу, якого доста- містить збалансовані сполуки азоту, калію, фос- тньо для заповнення баку 15. Після заповнення фору, мікроелементів і активну бактеріальну баку 15 вже освітлений готовий продукт з баку 18 флору біогумусу. Рідка форма комплексного доб- може направлятись до розфасування. рива дозволяє знизити витрати на його внесення,

Приклад виготовлення добрива використовуючи метод обприскування. Крім того,

Вихідною сировиною для виготовлення біо- рідка форма дозволяє оптимізувати дозування логічного добрива є біогумус, якісний і кількісний внесення добрива шляхом розведення вихідного склад якого обумовлений ТУУ 3336496.001-94. продукту водою до необхідної концентрації.

Для запропонованої установки час роботи шнекового екструдера визначається необхідною уч І йо | 14 нен і ЕЕ дк | І в 8 Що! ї ї-у йо сх Ме щ т 7 я я | | т 7» т

Н пава о яки -й ї

Ви Ї ва

Фе.

ріс о р то 6 з | в Щі а рр ві

ЗО, й КЕ

Е7НА-- осей Г 15 ів 5. 12 Я -- І 12 ря

Я дя М й й В ж, ше 7 (з) 57 У 8 У і, т а ву

ВІ ваг А ван ру, сі є) «жи 18

Фа

Комп'ютерна верстка 0. Гапоненко Підписне Тираж 28 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601