способ утилизации отходов спиртового производства для сельскохозяйственных целей и система для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей, включающий подачу отходов в накопители, их обработку и накопление в прудах-накопителях, отличающийся тем, что в качестве отходов используют лютерную воду и барду, последнюю прессуют для отделения фугата от органической массы, плотный остаток которой используют для получения компоста, а фугат смешивают с лютерной водой, затем полученную смесь жидкостей нейтрализуют до рН 7,0-7,5 посредством известкового раствора и подают в пруды-накопители для горячей, холодной и теплой воды, которую непрерывно используют для орошения полей и получения биогумуса при различных температурах окружающей среды.

2. Система для осуществления способа утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей, включающая накопитель для жидких отходов, сообщенный через насосную станцию с транспортирующим трубопроводом, соединенным с прудами-накопителями, имеющими распределительные трубопроводы, соединенные с оросительными трубопроводами для полива полей, отличающаяся тем, что имеет дополнительный накопитель для густой массы отходов, пресс, дополнительные насосные станции первого и второго подъема, усреднитель для смешивания жидких отходов, промежуточный усреднитель для нейтрализации смеси жидких отходов, площадку с дренажными каналами для выращивания вермикультуры и площадку для компоста, при этом дополнительный накопитель для густой массы отходов сообщен через насосную станцию с прессом, который соединен с усреднителем для смешивания жидких отходов, соединенным с выходом накопителя жидких отходов, а также с насосной станцией первого подъема, которая через насосную станцию второго подъема и промежуточный усреднитель для нейтрализации смеси жидких отходов сообщена с прудами-накопителями, имеющими дополнительные оросительные трубопроводы, соединенные с дренажными каналами площадки для выращивания вермикультуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к утилизации отходов спиртового производства для сельскохозяйственных целей.

Известен способ утилизации отходов спиртового производства, в частности спиртовой барды для получения удобрения для кислых почв (см. патент РФ № 2282605, Кл. C05F 5/00, 2006).

Недостатком изобретения является отсутствие возможности использования всех отходов спиртового производства, необходимы бардохранилища, из которых в атмосферу поступают продукты гниения, что ухудшает экологию окружающей среды.

Также известен способ утилизации жидких отходов, например сточных вод, где осуществляют подачу жидких отходов в накопители, их обработку и накопление в прудах-накопителях (см. «Оросительные системы с использованием сточных вод». Нормы проектирования ВСН 33-2.2.02.-86. Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР. М., 1986, с.56 - прототип).

Известно техническое решение (см. патент РФ № 2282606, Кл. C05F 11/00, 2006), где для полива солонцовых почв используют жидкие отходы гальванического, металлургического производств, которые переработаны с помощью устройства, содержащего циклонные камеры с емкостями и патрубками для ввода компонентов и вывода готового продукта для полива почв.

Также известна оросительная система, использующая жидкие отходы, например сточные воды (см. «Оросительные системы с использованием сточных вод». Нормы проектирования ВСН 33-2.2.02.-86. Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР. М., 1986, с.56 - прототип), включающая накопитель для жидких отходов, сообщенный через насосную станцию с транспортирующим трубопроводом, соединенным с прудами-накопителями, имеющими распределительные трубопроводы, соединенные с оросительными трубопроводами для полива полей.

Общим недостатком известных технических решений является отсутствие возможности использования всех отходов спиртового производства.

Техническим решением задачи является повышение эффективности утилизации отходов спиртового производства.

Поставленная задача достигается тем, что в способе утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей, включающем подачу отходов в накопители, их обработку и накопление в прудах-накопителях, согласно изобретению в качестве отходов используют лютерную воду и барду, последнюю прессуют для отделения фугата от органической массы, плотный остаток которой используют для получения компоста, а фугат смешивают с лютерной водой, затем полученную смесь жидкостей нейтрализуют до рН, равной 7,0-7,5, посредством известкового раствора и подают в пруды-накопители для горячей, холодной и теплой воды, которую непрерывно используют для орошения полей и получения биогумуса при различной температуре окружающей среды, а система для осуществления способа утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей, включающая накопитель для жидких отходов, сообщенный через насосную станцию с транспортирующим трубопроводом, соединенным с прудами-накопителями, имеющими распределительные трубопроводы, соединенные с оросительными трубопроводами для полива полей, согласно изобретению имеет дополнительный накопитель для густой массы отходов, пресс, дополнительные насосные станции первого и второго подъема, усреднитель для смешивания жидких отходов, промежуточный усреднитель для нейтрализации смеси жидких отходов, площадку с дренажными каналами для выращивания вермикультуры и площадку для компоста, при этом дополнительный накопитель для густой массы отходов сообщен через насосную станцию с прессом, который соединен с усреднителем для смешивания жидких отходов, соединенным с выходом накопителя жидких отходов, а также с насосной станцией первого подъема, которая через насосную станцию второго подъема и промежуточный усреднитель для нейтрализации смеси жидких отходов сообщена с прудами-накопителями, имеющими дополнительные оросительные трубопроводы, соединенные с дренажными каналами площадки для выращивания вермикультуры.

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что его эффективность проявляется в следующем: 1) на земледельческих полях при орошении жидкими отходами спиртового производства получают дополнительную продукцию, которую можно использовать, например, для дальнейшего получения спирта на этом же заводе; 2) с помощью плотного остатка органической массы (кег) выращивают вермикультуру для производства биогумуса, стоимость которого покроет издержки на создание данной технологии в течение нескольких лет; 3) улучшается экологическая обстановка вокруг места утилизации отходов; 4) повышается и сохраняется плодородие почв; 5) ликвидируются бардохранилища, в воздух не поступают продукты гниения, атмосфера улучшается, вместо бардохранилища применяются поля орошения.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, обеспечивающая решение поставленной задачи, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Промышленная применимость заявляемого предложения подтверждается актом внедрения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема системы для осуществления способа утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей.

Способ утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей осуществляется следующим образом.

Предварительно осуществляют подачу отходов в накопители. В качестве отходов используют лютерную воду и барду, последнюю прессуют для отделения фугата от органической массы. Полученный плотный остаток органической массы (кег) используют для получения компоста, а фугат смешивают с лютерной водой, затем полученную смесь жидкостей нейтрализуют до рН, равной 7,0-7,5, посредством известкового раствора и подают в пруды-накопители для горячей, холодной и теплой воды, которую непрерывно используют для орошения полей и получения биогумуса при различной температуре окружающей среды.

Система для осуществления способа утилизации отходов спиртовой промышленности для сельскохозяйственных целей содержит накопители 1 и 2 для барды и лютерной воды, сообщенные с насосной станцией 3, которая соединена с прессом 4, соединенным с усреднителем 5 для смешивания жидких отходов. При обработке барды прессом 4 получают фугат и плотный остаток органической массы (кег) 6. Усреднитель 5 соединен с дополнительным насосом 7 первого подъема, который соединен с промежуточным усреднителем 8 для нейтрализации смеси жидких отходов сообщенного с насосной станцией 9 второго подъема, подводящей обработанную воду к прудам-накопителям 10. Пруд 11 предназначен для горячей воды, пруд 12 для теплой и пруд 13 для холодной. Оросительные трубопроводы прудов подают воду на земледельческие поля 14. Пруды накопители 11 и 12 подают воду на площадку для выращивания вермикультуры через дренажные каналы 16. Плотный остаток органической массы (кег) 6 поступает на площадку 17, где расположен компост, для получения которого используют компрессор 18 и измельчитель 19 для измельчения растений, используемых в качестве органической добавки. Для нейтрализации смеси фугата и лютерной воды использовано реагентное хозяйство 20 и воздуходувка 21.

Предлагаемая технология полной утилизации отходов спиртзавода состоит из 3 блоков: блок I - подготовка воды к транспортировке по трубопроводу; блок II - подготовка воды к утилизации; блок III - утилизация отходов.

Блок I. Отходы производства спирта спиртзавода барда и лютерная вода поступают в накопительные емкости 1 и 2 соответственно, где происходит предварительная их утилизация и хранение. С помощью насосной станции 3 лютерная вода подается в усреднитель 5. Барда из бардоприемника 1 насосной станцией 3 подается на пресс 4, где происходит отделение фугата от органической массы. Температура фугата после ректификационного процесса имеет температуру около 96 градусов по Цельсию. Плотный остаток органической массы (кег) должен содержать влажность не менее 75%. Степень содержания влаги органической массы контролируется усилием в прессе 4, которую можно изменять в зависимости от требуемого режима утилизации кега. Плотный остаток органической массы из разгрузочной части пресса 4 транспортируют на площадку 17 для компоста. Транспортировка возможна различными способами.

Блок II. Жидкая часть барды (фугат) после отделения органической массы в прессе 4 попадает самотеком в усреднитель 5. В усреднителе 5 фугат смешивается с лютерной водой и с помощью насосной станции первого подъема 7 подается в промежуточный усреднитель 8. В усреднителе 8 происходит нейтрализация кислотности жидкой среды с помощью реагентого хозяйства 20, где в качестве повышения водородного показателя рН применяется известковый раствор. Кислая среда доводится до нейтральной или близкой к ней с рН 7,0. Объем усреднителя 8 согласуется с объемом усреднителя 5. Это вызвано тем, что поступивший объем жидкости (кег + лютерная вода) должны находиться в усреднителе 8 определенное время для повышения среды рН до 7,0. При смешивании водной среды до требуемого рН подача жидкости из усреднителя 5 в усреднитель 8 прекращается. Для перемешивания раствора используется воздуходувка 21.

Блок III. Полная утилизация отходов спиртзавода. После достижения нейтральной среды в емкости 8 раствор подается с помощью насосной станции второго подъема 9 на пруды-накопители 10, где пруды 11, 12, 13 предназначены для горячей, теплой и холодной воды, температура которой соответствует температурному режиму окружающей среды, для того, чтобы можно было получать воду требуемого качества с различной температурой для утилизации отходов спиртзавода. Объем подаваемой воды со спиртзавода на блок III утилизации отходов производства через блоки 1 и 2 определяет размеры земледельческих полей орошения (ЗПО) 14, площадки под биокомпост (вермикультуры) 15 и площадки под приготовления компоста 17 для выращивания червей.

Холодная вода из пруда 13 подается и утилизируется на земледельческих полях орошения 14. Большая часть воды из прудов 10 используется для выращивания технических культур, где в состав севооборота входят бобовые для улучшения структуры почвы полей. Режим орошения подбирается таким образом, чтобы часть воды оставалась для охлаждения вермикультуры 15 в летний период, а также для подачи воды на площадку 17 для приготовления компоста для выращивания вермикультуры 15 и получения биогумуса или биокомпоста.

Площадка 17 используется для приготовления компоста. Компост готовится из плотного остатка (кег, органическая масса) 6, который является продуктом барды. Кег транспортом доставляется на площадку 17, где из него формируются бурты для приготовления компоста. Для повышения качества компоста используются органические добавки в виде измельченной массы растений или, например, животноводческого навоза. Для приготовления измельченной органической массы используется измельчитель 19. Для ускорения процесса ферментации в буртах применяется компрессор 18. Созревший компост отправляется на площадку 15 для вермикультуры. Оставшаяся часть компоста может быть утилизирована в качестве удобрения.

Вермикультура 15 выращивается круглый год в открытом грунте в специальных контейнерах, устроенных в земле. Для выращивания вермикультуры 15 и утилизации отходов спиртзавода круглый год устраиваются каскад прудов 10 с горячей 11, теплой 12 и холодной 13 водой.

Утилизация отходов начинается с теплого периода года и продолжается далее непрерывно. Для снижения температуры в теплый период и поддержания заданной влажности в компосте используется холодная вода из пруда 13, которая с помощью дождевания подается на площадку 15. При незначительном понижении температуры окружающей среды из пруда 12 подается теплая вода в дренажные каналы 16, расположенные по периметру площадки 15, процесс утилизации в данном случае не прекращается. В холодный период года в дренажные каналы 16 подается горячая вода, в контейнерах поддерживается оптимальная температура для вермикультуры 15, процесс утилизации в данном случае продолжается.

Пример конкретного осуществления способа утилизации отходов спиртового производства для сельскохозяйственных целей и системы для его осуществления

Технология утилизации проводилась на спиртзаводе ООО «Хуторок-2», г.Новокубанск, Краснодарский край.

С каждым годом возрастают объемы отходов производства, расширяются их состав и области их отрицательного воздействия. Создание и внедрение замкнутых систем производства и безотходной технологии - одно из направлений природоохранной деятельности. Лучший способ избавиться от загрязнений - исключить отходы, превратить их загрязнителей в ценное сырье, что оказывается возможным при внедрении в производство замкнутой безотказной технологии. При этом сохраняется от загрязнений жизненная среда и получается дополнительная продукция. При производстве спирта от ректификационной колонны (на чертеже не показано) получают следующие отходы:

лютерная вода - 30 т/сутки, 10950 т/год,

свежая барда - 800 т/сутки, 292080 т/год.

Свежая барда представляет собой водянистую массу светло-коричневого цвета с хлебным запахом и незначительным количеством сухого вещества (из анализа проб барды - сухого вещества 6-8%, влаги 92-94%). Лютерная вода собирается в накопителе 1 объемом 6 м³ , а свежая барда в накопителе 2 - 290 м³, откуда свежая барда 3 насосной станцией 3 производительностью 60 м³ /чac подается на высокоэффективный шнековый пресс 4 - сепаратор модели СМ-300, установленный согласно коммерческому предложению ЗАО «Биокомплекс» («Переработка и утилизация отходов»), производительностью 40 м³/час, откуда выходит твердая фракция - кег - 130 т/день (47450 т/год).

Кег направляется на площадку 17 переработки компоста.

Фугат в количестве 670 м³/день (244550 м³ /год) соединяется с лютерной водой - 30 м³/день (10950 м3/год) в усреднительном резервуаре 5, где смесь усредняется и направляется насосной станцией 7 производительностью 30 м ³/чac по нержавеющему трубопроводу d=159 мм в усреднительный резервуар 8, где происходит раскисление смеси (лютерная вода pH=5.3 и фугат pH=4.2) добавлением гашеной извести (250-300 кг) и доведением pH до 6-7,5. Хорошо вымешанная смесь насосной станцией 9 подается на бывшую площадку полей фильтрации - 3-секционный водоем общей емкостью, т.е. пруды-накопители 10, 56000 м ³, в которых происходит охлаждение смеси.

В пруду 11 (первая секция) снижается температура смеси с t=90°С до 60°С, откуда она переливается в пруд 12 (во вторую секцию), где снижается с t 60°С до 25°С, откуда она переливается в пруд 13 (третью секцию), где смесь при t=20-25°С хранится.

Распределение годового количества воды осуществляется следующим образом:

1) орошение кега и червей - 36500 м³,

2) ЗПО - 141994 м³ ,

3) уплотнительно-охладительный канал - 34110 м³.

Площадка для переработки кега.

Размер площадки - 3 га.

Количество кега - 130 т/день (47450 т/год).

Кег доставляется на площадку автотранспортом. Кег используется для приготовления субстрата для червей, поэтому его нужно раскислять до pH=6-7,5 добавлением гашенной извести.

Кроме того, субстрат должен содержать грубую клетчатку, подверженную компостированию. Солома пшеницы размельчается на дробильно-измельчительной машине КДУ-2 производительностью 0,53-1 т/час. Компостная смесь состоит из:

соломы пшеницы - 13 т/день; должна быть измельчена;

свиной навоз - 13 т/день,

кег - 130 т/день;

известь гашеная - 100 кг/день.

Площадка разбита на 6 карт:

1-я карта - прием и промежуточное хранение кега,

3-я карта - приготовление субстрата в буртах высотою h=2м в виде пирамиды. Бурты готовят бульдозером. Чтобы поддерживать влажность не менее 60% (60-85%), его регулярно раз в неделю поливают дождевальной машиной с мелкодисперсным разбрызгивателем. Аэрирование осуществляется воздухом через перфорированные трубы. Процесс компостирования - разрыв 7 дней (уничтожение сорняков, яиц гельминтов, патогенной микрофлоры) и биохимический процесс 60 суток.

2-я карта - для промышленного культивирования червей. Культивируем их в наземном культиваторе - грядке шириной 1,5 м, которую подготавливаем грядкообразователем. Компост на грядке через каждые 2 недели добавляется механизированным способом.

Компост - часть идет на реализацию как удобрение, часть на корм червям.

Компоста получается - 28470 т/год

1. Вермиудобрения - 10000 т/год

2. Остаток компоста - 8470 т/год.

Приготовление компоста и вермиудобрения требует соблюдения влажности 60-75% при t=23°С, поэтому вокруг площадки и по периметру карт прокладывается нагревательно-охладительный канал, который наполняется:

летом холодной водой из пруда 13, где t=20-25°С,

зимой горячей водой из пруда 11, где t=60-90°С,

весной и осенью средней водой из пруда 12, где t=25-60°С.

Это обеспечивает круглогодичное компостирование кега и промышленное культивирование червей.

Земледельческие поля орошения

Размер поля - 7.5 га.

Остатки воды в количестве 141994 м³/год используются на орошение. Поливание осуществляем дождевальной установкой с мелкодисперсным разбрызгивателем.

В севооборот приняты культуры: клевер одно- и двухлетний и овес озимый. Описанная технологическая схема позволяет комплексно использовать свежую барду:

1. Осветленную барду - фугат -

а) для создания микроклимата для приготовления компоста и культивирования червей;

б) для орошения севооборотных культур - люцерна - урожай - 150 т/га,

озимая пшеница - 53 т/га.

2. Кег

а) кег в сыром виде можно использовать как корм домашним животным;

б) вермиудобрения (ценнейшее удобрение) - 10000 т/год;

в) остаток компоста - 8440 т/год.

Данный способ обеспечивает полную утилизацию всех отходов спиртзавода с наименьшими затратами.

Экономическая эффективность способа состоит в следующем: 1) на ЗПО получается при орошении дополнительная продукция, которую можно использовать, например, для дальнейшего получения спирта на этом же заводе; 2) с помощью вермикультуры производится биогумус, стоимость которого покроет издержки на создание данной технологии в течение нескольких лет;

Экологический эффект способа: 1) улучшается экологическая обстановка вокруг места утилизации отходов; 2) повышается и сохраняется плодородие почв; 3) ликвидируются бардохранилища, в воздух не поступают продукты гниения, атмосфера улучшается, вместо бардохранилища применяются поля орошения.