Способ переработки иловых отложений полей аэрации

Изобретение относится к области сельского хозяйства и экологии и может быть использовано для окультуривания земель, ранее занятых полями аэрации и получения продукта, повышающего плодородие и качество растительной продукции.

Иловые отложения полей аэрации, содержащие значительное количество гумуса, занимают огромные территории, а их переработка практически не производится из-за дороговизны и засоренности семенами сорняков и патогенными организмами.

Их пытались осушать и сжигать, но затраты на эти операции не окупались.

Известен способ переработки твердых бытовых отходов и отложений сточных вод, включающий удаление из отходов неорганических включений, измельчение, смешивание с осадком сточных вод городских станций аэрации, насыщение кислородом воздуха и дальнейшее биотермическое разложение органики, высушивание полученного компоста при 75-105°С до воздушно-сухого состояния, смешивание в сухом виде с основными минеральными удобрениями и микроэлементами в зависимости от потребности в них сельскохозяйственных культур и их содержания в почве в сухом компосте, уплотнение до объемной массы 0,6-0,8 т/м³ и укладывание в тару. (Патент РФ 2032646, приор. 22.12.92, МПК C05F 9/00).

В этом способе получают из отходов удобрение.

Недостаток этого способа состоит в большой длительности биотермического разложения и наличии в конечном продукте вредных микроорганизмов, которые не удаляются из сырья.

По получаемому продукту и операциям близок к предлагаемому способ получения концентрированного почвенного раствора, состоящий в том, что в изолированных емкостях создают систему дренажа, размещают над ней горизонтальный слой, содержащий органоминеральную смесь, в горизонтальный слой вносят экочернозем, содержащий черноземообразующие организмы, в количестве 5-20% от общего объема слоя. Поддерживают оптимальные условия для переработки, а после завершения переработки проливают горизонтальный слой водой и собирают фильтрат (патент РФ 2433109, приор. 05.08.2009 г., МПК C05G 3/08).

Получаемый этим способом концентрированный почвенный раствор (КПР) воспроизводит природный почвенный раствор в виде концентрата. Он не содержит вредных микроорганизмов и более ценен для растений, чем любое удобрение.

В природе водонерастворимый гумус, в виде вкраплений, рассредоточен в верхнем гумусосодержащем слое плодородной почвы. Растение своим корешком касается этого сгустка жизненно необходимых питательных и регуляторных веществ. Корешок содержит бактерии, поедающие органическую часть гумуса, а минеральные вещества поступают в почвенный раствор и усваиваются растением. Таким образом, почвенный раствор обогащен минеральными составляющими, полученными в результате деструкции гумуса почвенными бактериями. КПР также содержит споры бактерий, выполняющих деструкцию гумуса.

Однако способ получения КПР не может быть использован для непосредственной переработки иловых отложений.

По операциям ближе всего к предложению способ получения препарата жидкого вермикомпоста (биогумуса) из гумусосодержащих веществ, состоящий в том, что вермикомпост предварительно смешивается с водой в соотношении 70% воды и 30% вермикомпоста, прогоняется через роторный импульсный аппарат, в результате интенсивного диспергирования и гомогенизации вермикомпоста в воде при такой обработке образуется однородная смесь с мелкодисперсными частицами вермикомпоста в воде, обогащенная питательными элементами NPK, гумусовыми веществами и полезной почвенной микрофлорой в виде стабильной суспензии (патент РФ 2558920, приоритет 20.12.2012, МПК C05F 11/00).

Этот способ использует глубокое дробление твердого вещества в смеси с водой для образования устойчивой суспензии, являющейся качественным биологическим удобрением.

Его недостаток состоит в том, что роторно-импульсный аппарат не только измельчает биогумус, но и убивает природную микрофлору биогумуса, Замещение природной микрофлоры биогумуса искусственной микрофлорой неравноценно, снижает разнообразие и не восстанавливает природные целебные свойства биогумуса.

Цель предлагаемого способа состоит не только в окультуривании земли, но и в получении полезного продукта, повышающего плодородие почвы и качество растительной продукции.

Эта цель достигается тем, что иловые отложения полей аэрации измельчают в молотковой мельнице до размера не более 2 мм, смешивают с водой, подают в дезинтегратор, где измельчают до размера не более 1 мкм, перемещают измельченный продукт в отстойник, охлаждают до температуры 35°С, производят мелкодисперсное обрызгивание содержимого отстойника концентрированным почвенным раствором и выдерживают в течение не менее 48 часов при температуре 20-25°С, после чего сливают готовый жидкий продукт.

При измельчении в дезинтеграторе смеси иловых отложений с водой до размера не более 1 мкм происходит уничтожение семян сорняков и всех микроорганизмов, содержавшихся в сырье, а также дробление полимолекул гумуса на более мелкие молекулы, вследствие чего водонерастворимый гумус, содержащийся в сырье, переходит в водорастворимую форму, которая усваивается растениями. После этого раствор необходимо заселить почвенными микроорганизмами, которые способны блокировать размножение в нем вредных бактерий. Для этой цели лучше всего подходит мелкодисперсное обрызгивание концентрированным почвенным раствором, содержащим набор микроорганизмов, характерный для девственных черноземов.

Мелкодисперсное распыление способствует активации спор аэробных бактерий (сенная палочка и др.), содержащихся в концентрированном почвенном растворе, и которые доизмельчают частицы гумуса до усваиваемых растением размеров.

При использовании способа в иловые отложения добавляют воду в количестве до 50% от объема отложений, в качестве дезинтегратора можно использовать кавитатор, описанный в Интернете на сайте www.technosonic-ntc.com, а для обрызгивания используют концентрированный почвенный раствор в количестве 1…3% от обрабатываемого раствора на выходе дезинтегратора.

На чертеже показано устройство для реализации способа, где 1 - молотковая мельница, 2 - емкость смесителя, 3 - насос, соединенный выходом с входом кавитатора 4, под выходом которого расположен отстойник 5 для созревания готового продукта. Отстойник 5 снабжен краном 6 на уровне 5…10 см от дна для слива готового концентрированного почвенного раствора.

Устройство используют следующим образом:

Твердые иловые отложения подают в молотковую мельницу 1, через сито на выходе которой проходят частицы размером не более 2 мм и падают в емкость смесителя 2. В ту же емкость 2 в необходимой пропорции, до 50% по объему, подается вода. Образовавшаяся смесь насосом 3 подается в кавитатор 4, где при воздействии гидравлических ударов частицы дробятся до размеров менее 1 мкм. При этом гибнут все микроорганизмы, находившиеся в иловых отложениях, а также разрываются полимолекулы гумуса. Образовавшиеся молекулы углеводородов растворимы в воде. В кавитаторе 4 получившийся раствор нагревается до 70°С и выше. Этим раствором заполняется отстойник 5, после чего его выдерживают, пока температура раствора не достигнет 30°С, при которой можно безопасно заселять раствор полезными микроорганизмами. Для этого над отстойником 5 разбрызгивают мелкодисперсный концентрированный почвенный раствор в количестве 1…3% от обрабатываемого раствора. Далее заполненный отстойник 5 выдерживают в течение не менее 48 часов при температуре 20…25°С. За это время микроорганизмы доизмельчают гумус, взвеси осаждаются и устанавливается равномерная концентрация микроорганизмов во всем объеме отстойника 5. Затем готовый продукт сливают через кран 6.

Полученный продукт по составу и свойствам аналогичен концентрированному почвенному раствору, описанному в патенте РФ 2431309. Таким образом обеспечивается безотходная переработка иловых отложений в полезный продукт.

Предложенный способ пригоден также для переработки в концентрированный почвенный раствор любых субстратов, содержащих гумус.