способ получения органического удобрения

Формула изобретения

1. Способ получения органического удобрения, включающий обработку гумусосодержащего вещества щелочным реагентом, выделение твердой фракции и комплекса гумусовых кислот, отличающийся тем, что из комплекса гумусовых кислот выделяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот и высокомолекулярную фракцию фульвокислот, растворяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот в щелочном растворе гидроксида кальция с получением щелочного раствора гумата кальция, в последнем растворяют ионный сорбент с получением суспензии, которую смешивают с содержащими органические компоненты сточными водами в смесителе с вращающимся рабочим органом, причем ионный сорбент получают путем последовательного осуществления при отсутствии воздушной среды термической обработки твердой балластной фракции и формирования слоя гранул, который проливают щелочным раствором гумата кальция, затем промывают водным раствором высокомолекулярной фракции фульвокислот и проводят аэрацию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя поддерживают постоянной во времени.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя изменяют во времени.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя изменяют во времени по полигармоническому закону.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя изменяют во времени по гармоническому закону.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что скорости подаваемых в смеситель потоков сточных вод и суспензии задают равными друг другу.

7. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что скорости подаваемых в смеситель потоков сточных вод и суспензии задают отличными друг от друга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства органических удобрений и может быть использовано в сельском хозяйстве, а также при восстановлении характеристик окружающей среды, загрязненной техногенными продуктами различного происхождения.

Известен способ получения органического удобрения, при котором обезвоженные осадки сточных вод смешивают с обработанными бытовыми отходами и затем компостируют в специальных ферментационных установках или полевым компостированием /а.с. 342850, кл. С 05 F 9/ 02, 1972, СССР/.

Недостатками известного способа получения органического удобрения являются необходимость наличия значительного количества бытовых отходов, высокая себестоимость технологического процесса и недостаточно высокие характеристики качества получаемых удобрений. Осадки сточных вод содержат больше питательных веществ, чем бытовые отходы, а основные затраты при производстве рассматриваемых удобрений приходятся на сортировку, дробление и обеззараживание бытовых отходов. Увеличению доли осадков в этих удобрениях и уменьшению доли бытовых отходов препятствует высокая влажность осадков сточных вод, усложняющая процессы компостирования, хранения, транспортировки и внесения удобрений в почву.

Также известен способ получения органических удобрений, состоящий в том, что смешивают осадки сточных вод и бытовые отходы, при этом осадки сточных вод предварительно обрабатывают коагулянтами, обезвоживают и добавляют фосфорсодержащий компонент, а смешение ведут в соотношениях, обеспечивающих содержание в продукте 60-70% осадка сточных вод и 30-40% бытовых отходов. В качестве коагулянтов используют хлорное железо, сернокислое железо или хлористый алюминий, в качестве фосфорсодержащего компонента - суперфосфат. Также в смесь дополнительно вводят калийсодержащий компонент, например хлористый калий /а.с. 717016, кл. C 05 F 15/00, 1975, СССР/.

Недостатком известного способа получения органического удобрения являются недостаточная степень связывания тяжелых металлов, низкие показатели питательных свойств получаемого органического удобрения, а также высокий уровень остаточной влажности.

Также известен способ производства органоминеральных удобрений, в соответствии с которым предварительно сгущенный и обезвоженный осадок сточных вод смешивают с гуминовым концентратом. Органические компоненты осадков активно адсорбируются гуминовым концентратом и совместно с минеральными компонентами осадков образуют стабильное органоминеральное сырье. Гуминовый концентрат придает связность, высокую влагоемкость, устойчивость к ветровой и водной эрозии, что определяет возможность использования осадков в качестве добавок, улучшающих водно-эрозионные водоудерживающие и адсорбционные свойства грунтов при их рекультивации /патент 2125039, С 07 С 63/33, RU/.

Недостаток известного способа состоит в том, что его использование не позволяет получить высокие характеристики произведенных органоминеральных удобрений.

Также известен способ получения органического удобрения, включающий в себя обработку гумусосодержащих веществ щелочным реагентом, выделение твердой фракции и комплекса гумусовых кислот /Кравченко Р.Н. и др. "Технологический режим получения гуматов из торфа и некоторые характеристики препарата ". Сборник "Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения". Изд. Днепропетровский сельскохозяйственный институт, 1983, с.62-67/.

Недостатком известного способа является то, что в результате его реализации не обеспечиваются высокие характеристики произведенных органоминеральных удобрений.

Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является связывание присутствующих в осадках сточных вод тяжелых металлов, инициирование процесса гумификации с получением продукта, имеющего низкие показатели влажности и обеспечивающего выполнение функции структурообразования при внесении его в почву.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе получения органического удобрения, включающем обработку гумусосодержащего вещества щелочным реагентом, выделение твердой фракции и комплекса гумусовых кислот, из комплекса гумусовых кислот выделяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот и высокомолекулярную фракцию фульвокислот, растворяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот в щелочном растворе гидроксида кальция с получением щелочного раствора гумата кальция, в последнем растворяют ионный сорбент с получением суспензии, которую смешивают с содержащими органические компоненты сточными водами в смесителе с вращающимся рабочим органом, причем ионный сорбент получают путем последовательного осуществления при отсутствии воздушной среды термической обработки твердой балластной фракции и формирования слоя гранул, который проливают щелочным раствором гумата кальция, затем промывают водным раствором высокомолекулярной фракции фульвокислот и проводят аэрацию.

Кроме того, при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя поддерживают постоянной во времени.

Кроме того, при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя изменяют во времени.

Кроме того, при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя изменяют во времени по полигармоническому закону.

Кроме того, при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя изменяют во времени по гармоническому закону.

Кроме того, скорости подаваемых в смеситель потоков сточных вод и суспензии задают равными друг другу.

Кроме того, скорости подаваемых в смеситель потоков сточных вод и суспензии задают отличными друг от друга.

Способ получения органического удобрения состоит в том, что проводят обработку гумусосодержащего вещества щелочным реагентом, выделение твердой фракции и комплекса гумусовых кислот, из комплекса гумусовых кислот выделяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот и высокомолекулярную фракцию фульвокислот, растворяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот в щелочном растворе гидроксида кальция с получением щелочного раствора гумата кальция, в последнем растворяют ионный сорбент с получением суспензии, которую смешивают с содержащими органические компоненты сточными водами в смесителе с вращающимся рабочим органом. При этом ионный сорбент получают путем последовательного осуществления при отсутствии воздушной среды термической обработки твердой балластной фракции и формирования слоя гранул, который проливают щелочным раствором гумата кальция, затем промывают водным раствором высокомолекулярной фракции фульвокислот и проводят аэрацию. При смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя поддерживают постоянной или изменяют во времени по полигармоническому или гармоническому законам. Скорости подаваемых в смеситель потоков сточных вод и суспензии задают равными друг другу или отличными друг от друга. В качестве рабочего органа смесителя используют лопасти, профили которых образованы прямыми линиями или участками циклических кривых.

Способ получения органического удобрения реализуется следующим образом.

Исходное, например торфяное, сырье или сапропель обрабатывают щелочным реагентом с последующим выделением твердой балластной фракции и комплекса гумусовых кислот, из которого выделяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот и высокомолекулярную фракцию фульвокислот. После этого растворяют низкомолекулярную фракцию гуминовых кислот в 10%-ном щелочном растворе гидроксида кальция с получением щелочного раствора гумата кальция. В щелочном растворе гумата кальция растворяют ионный сорбент и перемешивают не менее 5 минут с образованием суспензии. Ионный сорбент получают, последовательно осуществляя при отсутствии воздушной среды термическую обработку твердой балластной фракции и формирование слоя гранул. При термической обработке нагрев ведут со скоростью 10^oС/мин до достижения максимальной температуры 450-500^oC, выдерживают продукт в течение 20-22 минут с последующим охлаждением в течение одного часа до температуры 60-70^oC. После этого его обрабатывают струей водяного пара с температурой 830-850^oC в течение 6 минут. Гранулирование производят одним из известных способов, в частности методом формовки с получением гранул с диаметром не более 0,4-3,0 мм. Слой гранул толщиной не более 5,0 мм проливают 3-8%-ным щелочным раствором гумата кальция и промывают водным раствором высокомолекулярной фракции фульвокислот с последующей аэрацией. Сечения гранул отвечают кривым второго порядка, а интервалы времени и температурные диапазоны процессов аэрации и термической обработки выбираются в соответствии с требованиями, предъявляемыми к характеристикам ионного сорбента. Управление величиной ионно-сорбционной емкости обеспечивается посредством изменения толщины гранулированного слоя, концентрации раствора обработанной щелочным реагентом низкомолекулярной фракции гуминовых кислот или путем совместного изменения этих параметров. Концентрация ионного сорбента в растворе гумата кальция составляет 3-5%. Полученную суспензию смешивают в смесителе, имеющем емкость 5-6 м³, с поступающими в него и содержащими органические компоненты сточными водами. Сорбция осуществляется при температурах 4-18^oC в течение 10-30 минут. Качество получаемых органических удобрений, в частности, определяется кинематическими характеристиками рабочего органа смесителя. Так, например, при смешивании суспензии со сточными водами угловую скорость вращения рабочего органа смесителя поддерживают постоянной или изменяют во времени по полигармоническому закону, позволяющему получить достаточно широкий спектр угловых скоростей вращения рабочего органа смесителя. В частном случае спектр угловых скоростей рабочего органа смесителя может быть представлен моногармоникой. Лопасти рабочего органа смесителя выполняют с профилями в виде прямых линий или участков циклических кривых. Также характеристики получаемого органического удобрения могут изменяться за счет выбора соотношения скоростей поступающих в смеситель потоков сточных вод и суспензии. В зависимости от требуемых характеристик органических удобрений скорости потоков формируют равными друг другу или отличными друг от друга. Процесс компостирования продолжается в течение 3-4 недель, при этом снабжение кислородом и воздухом компоста осуществляется за счет присутствующего в нем структурообразователя - ионного сорбента.

Использование рассмотренного способа получения органических удобрений позволило осуществить связывание присутствующих в осадках сточных вод тяжелых металлов, снизить влажность получаемого продукта и провести инициирование процесса гумификации с получением органического удобрения, в котором ионный сорбент выполняет функцию структурообразователя (транспортирование воздушной и водной среды) при внесении его в составе удобрения в почву. Кроме того, обеспечивается восстановление характеристик почв, загрязненных техногенными продуктами различного происхождения.