способ получения гумифицированной почвы

Формула изобретения

Способ получения гумифицированной почвы, включающий использование целлюлозосодержащих отходов и почвы, введение микроорганизмов, увлажнение и инкубацию, отличающийся тем, что отходы сортируют и измельчают до частиц 1-2 см, затем послойно укладывают их в ферментатор, чередуя с почвой, высота каждого слоя 2-3 см, после чего обрабатывают суспензией, полученной культивацией микроорганизмов препарата Тамир без доступа воздуха при температуре 20-30°С при перемешивании один раз в сутки в течение 1-2 мин с добавлением воды, сахара и препарата Ургаса в соотношении вода:концентрат Тамира:сахар:препарат Ургаса 30:0,3:1:0,5; и гумифицируют в мезофильных условиях при температуре 30-40°С в течение 120 дней.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии и может быть использовано при переработке и утилизации целлюлозосодержащих промышленных отходов с получением гумифицированной почвы.

Известен способ получения биогаза и удобрения из органических отходов (пат. РФ № 2372155, В09В 1/00, В09В 3/00), включающий подготовку основания из гидроизолирующего материала, монтаж системы газового дренажа, послойную укладку отходов, отвод и сбор биогаза и фильтрата. На подготовленном основании устанавливают газодренажную конструкцию из жестко связанных труб, совмещающую функции вертикального и горизонтального газового дренажа; перед укладкой на основание органические отходы сортируют, измельчают, засевают метаногенными микроорганизмами, увлажняют и укладывают их насыпкой с верхней части газодренажной конструкции послойно в несколько этапов до проектной высоты бурта, с пересыпкой каждого слоя отходов слоем глины; для герметизации слоев отходов слои глины орошают обеззараженным фильтратом или водой и подсушивают до образования твердой корки; при достижении проектной высоты бурта последний слой отходов герметизируют глиной, как и нижние слои отходов; биогаз отводят через газодренажную конструкцию, а фильтрат - гидродренажной системой, вмонтированной в гидроизолирующее основание, и обеззараживают; после прекращения выделения биогаза переработанную микроорганизмами биомассу удаляют и используют в качестве удобрения; далее цикл переработки органических отходов повторяют.

Основными недостатками этого способа являются использование гидроизолирующего материала для основания установки анаэробной ферментации и метаногенных микроорганизмов для осуществления переработки удобрений, сложность и длительность процесса ферментации.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу относится способ получения органического удобрения путем утилизации целлюлозосодержащих промышленных отходов (пат. РФ № 2257366, С05F 11/08 С05F 11/00, С05F 15/00), включающий смешивание целлюлозосодержащих промышленных отходов с почвой, введение в приготовленную смесь микроорганизмов, увлажнение смеси и ее инкубацию. Перед введением в смесь микроорганизмов в нее дополнительно вводят биокомпост, полученный переработкой птичьего помета, навоза крупного рогатого скота, торфа и опилок, причем почву, целлюлозосодержащие промышленные отходы и биокомпост смешивают в соотношении 4:1:1. В качестве микроорганизмов в приготовленную смесь вводят термофильные целлюлолитические микроорганизмы Clostridium thermocellum и Streptomyces sp. В качестве целлюлозосодержащих промышленных отходов используют бумажный скоп - отход целлюлозобумажной промышленности. Приготовленную смесь увлажняют до влажности 60-65% ПВ.

Недостатками данного способа являются:

1) использование определенного штамма термофильных целлюлолитических микроорганизмов Clostridium thermocellum и Streptomyces sp., процесс получения которых достаточно сложный и требует стерильности;

2) необходимость предварительной стадии приготовления биокомпоста из смеси птичьего помета, навоза крупного рогатого скота, торфа и опилок;

3) длительные сроки получения органического удобрения.

Задача изобретения - упрощение технологии получения и сокращение сроков получения гумифицированной почвы.

Поставленная задача решается за счет того, что способ получения гумифицированной почвы включает использование целлюлозосодержащих отходов и почвы, введение микроорганизмов, увлажнение и инкубацию. Отходы сортируют и измельчают до частиц 1-2 см, затем послойно укладывают их в ферментатор, чередуя с почвой, высота каждого слоя 2-3 см, после чего обрабатывают суспензией, полученной культивацией микроорганизмов препарата Тамир без доступа воздуха при температуре 20-30°С при перемешивании один раз в сутки в течение 1-2 мин с добавлением воды, сахара и препарата Ургаса в соотношении вода:концентрат Тамира:сахар:препарат Ургаса 30:0,3:1:0,5; и гумифицируют в мезофильных условиях при температуре 30-40°С в течение 120 дней.

Новые существенные признаки

1. Отходы сортируют и измельчают до частиц 1-2 см, затем послойно укладывают их в ферментатор, чередуя с почвой.

2. Высота каждого слоя 2-3 см.

3. Обрабатывают суспензией.

4. Суспензию изготовляют культивацией микроорганизмов препарата Тамир без доступа воздуха при температуре 20-30°С при перемешивании один раз в сутки в течение 1-2 мин с добавлением воды, сахара и препарата Ургаса.

5. Состав суспензии в соотношении вода:концентрат Тамира:сахар:препарат Ургаса 30:0,3:1:0,5.

6. Почву, отходы и суспензию гумифицируют в мезофильных условиях при температуре 30-40°С в течение 120 дней.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технических результатов во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат, заключающийся в упрощении технологии приготовления и сокращении сроков получения из техногенной почвы гумифицированной почвы, достигается за счет того, что целлюлозосодержащие отходы сортируют и измельчают в измельчителе до размера частиц 1-2 см для увеличения удельной поверхности контакта микроорганизмов с частицами субстрата, оптимизации теплообмена и массообмена.

Затем отходы загружают в ферментатор шнеком, послойно чередуя с почвой, высота каждого слоя 2-3 см для наиболее полного использования элементов питания, которыми служат целлюлозосодержащие отходы, и обрабатывают суспензией для ускорения процесса и сокращения сроков гумификации.

Состав суспензии в соотношении вода:концентрат Тамира:сахар:препарат Ургаса 30:0,3:1:0,5 обеспечивает активизацию микроорганизмов, перевод из стадии анабиоза в активную стадию активного размножения.

Процесс гумификации в ферментаторе осуществляется в мезофильных условиях при температуре 30-40°С в течение 120 дней. Заданные условия наиболее благоприятны для функционирования мезофильных видов, входящих в состав суспензии.

На фиг.1 схематично изображено устройство для получения гумифированной почвы.

Устройство для получения гумифицированной почвы содержит измельчитель 1, соединенный через шнек 2 с загрузочным отверстием ферментатора 3, в котором установлена мешалка 4 с возможностью ее поочередного вертикального перемещения и вращения (не показано).

Емкость 5 с почвой через шнек 6 соединена через загрузочное отверстие ферментатора 3. Вход инокулятора 7 соединен с дозаторами 8, 9, 10 для подачи ургасы, тамира, сахара, а также насосом 11 через теплообменник 12 подогретая вода подается в инокулятор 7. Полученная смесь перемешивается мешалкой 13.

Выход инокулятора 7 через насос 14 соединен с загрузочным отверстием ферментатора 3, выходное отверстие которого соединено с разгрузочным шнеком 15. Ферментатор 3 соединен с газгольдером 16.

В измельчителе 1 происходит измельчение отсортированных отходов до размера частиц 1-2 см. После чего порция измельченного материала при помощи шнека 2 подается в загрузочное отверстие ферментатора 3 и мешалкой 4 разравнивается слоем 2-3 см. Затем подают порцию почвы шнеком 5 в загрузочное отверстие ферментатора 3. Мешалкой 4 слой почвы разравнивают также до высоты 2-3 см. Процесс продолжается до полной загрузки ферментатора 3.

В инокуляторе 7 изготавливают суспензию культивацией микроорганизмов препарата Тамир без доступа воздуха при температуре 20-30°С при перемешивании мешалкой 13 один раз в сутки в течение 1-2 мин с добавлением дозаторами 8-10 воды, сахара, и препарата Ургаса, и воды насосом 11, предварительно нагретой до 30°С в теплообменнике 12 для наращивания биомассы эффективных микроорганизмов.

Полученную суспензию из инокулятора 7 насосом 14 подают в ферментатор 3. Получаемый биогаз собирается в газгольдере 16, а гумифицированная почва выгружается шнеком 15 в мешки.