СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ БОЕНСКИХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к сбору, утилизации и уничтожению биологических отходов, конкретно к способам утилизации боенских отходов.

Известно техническое решение Чуричев С.Д. Патент RU 2098972 С1. МПК⁶ А22В 7/00. 20.12.1997. Технологический комплекс для убоя и глубокой переработки сельскохозяйственных животных, преимущественно северного оленя.

Изобретение относится к конструкции передвижных убойных пунктов, предназначенных для убоя и первичной переработки животных. Технологический комплекс содержит модуль производственных отходов.

Недостаток технического решения состоит в отсутствии мер утилизации вещества из модуля производственных отходов, что обусловливает экологическую и санитарно-эпидемиологическую опасность практического использования.

Известно техническое решение Артюшкин А.А., Артюшкин Андр. А., Артюшкина Ю.А. Патент RU 2493876 С1. МПК A61L 11/00 (2006.01). 27.09.2013. Комплекс термического обеззараживания, переработки и утилизации медицинских, биологических, бытовых и промышленных отходов. Утилизация производится в камере с электронагревателем. Применение термического способа уничтожения продуктов, полученных в результате переработки биологических объектов, обусловливает высокие затраты энергии и утрату биологического материала. В результате применения технического решения в атмосферу поступают продукты с повышенным содержанием углерода и азота, являющиеся опасными для биосферы. Также эти продукты повышают вероятность парникового эффекта на Земле. Эти продукты могут быть безопасно переработаны в почве естественным путем и использованы в биосфере для повышения уровня ее биологической продуктивности.

Известен Федеральный Закон о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения. Закон предусматривает осуществление мер по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации, соблюдение гигиенических нормативов.

Известны Ветеринарно-санитарные правила сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов (с изменениями на 16 августа 2007 года). Правила предусматривают следующее. Биологические отходы перерабатывают на мясокостную, костную, мясную, перьевую муку и другие белковые кормовые добавки, исходя из следующих технологических операций и режимов: прогрев измельченных отходов в вакуумных котлах до 130°C, собственно стерилизация при 130°C в течение 30-60 мин и сушка разваренной массы под вакуумом при давлении 0,05-0,06 МПа при температуре 70-80°C в течение 3-5 час. Биологические отходы могут быть проварены в открытых или закрытых котлах в течение 2 час с момента закипания воды. Полученный вареный корм используют только внутри хозяйства в течение 12 час с момента изготовления для кормления свиней или птицы в виде добавки к основному рациону. Закон предусматривает также захоронение в земляные ямы, сжигание.

Боенские отходы, полученные в животноводческих хозяйствах, не имеющих утилизационных цехов, не могут быть переработаны на мясокостную, костную, мясную, перьевую муку и другие белковые кормовые добавки или проварены на корм. Значительная часть боенских отходов не является поименованными в Ветеринарно-санитарных правилах видами биологических отходов, поскольку, например, экскременты животных, выделенные непосредственно на боенском пункте, содержимое желудка, кишечника нет смысла перерабатывать на мясокостную муку или переваривать на корм.

Недостатками существующих технических решений являются:

отсутствие мер утилизации боенских отходов в конструкции передвижных убойных пунктов;

высокие энергетические затраты на производство мясокостной, костной, мясной, перьевой муки и других белковых кормовых добавок, проваривание боенских отходов на корм, сжигание;

отсутствие возможности сохранить биологический материал в биосфере для питания растений в случае использования сжигания или захоронения боенских отходов;

отсутствие регламента утилизации части боенских отходов, непригодных для производства мясокостной, костной, мясной, перьевой муки и других белковых кормовых добавок, а также для проваривания боенских отходов на корм;

отсутствие мер использования боенских отходов для повышения продуктивности земель, что позволяет получить дополнительные корма без энергетических затрат, имеющих место при производстве мясокостной, костной, мясной, перьевой муки и других белковых кормовых добавок, проваривании боенских отходов на корм.

Известен Федеральный Закон «Об обращении с отходами производства и потребления и вторичными ресурсами» (вступает в силу с 1 января 2014 года). Закон предусматривает регламент технических решений утилизации биологических, бытовых и промышленных отходов, в частности боенских отходов, обусловленный предписанным порядком обращения с биологическими отходами: запрещается сброс биологических отходов на почву, водные объекты, места сбора и накопления отходов, вывоз их в места размещения и захоронения отходов (п. 2. Статья 36), предусмотрен приоритет переработки вторичных ресурсов над их захоронением (Статья 4).

Известно техническое решение Калиниченко В.П. Патент на изобретение RU №2387115 С2. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 апреля 2010 г. Устройство для внесения вещества при ротационном внутрипочвенном рыхлении. Патентообладатель Институт плодородия почв юга России. МПК А01В 33/02 (2006.01), А01С 23/00 (2006.01). Заявка №2008124500/12 (029710) от 16.06.2008. Опубликовано 27.04.2010. Бюл. №12. 6 с. Техническое решение обеспечивает внесение вещества в почву в процессе ротационного рыхления с перемешиванием (фрезерованием) внутренних слоев почвы. Конструктивное исполнение позволяет исключить поступление вносимого в почву вещества на поверхность почвы.

Технической задачей, для решения которой служит предлагаемое изобретение, является создание условий, при которых обеспечиваются следующие преимущества.

1. Утилизация боенских отходов в почве на глубине 30...40-50…80 см в процессе механической роторной фрезерной обработки указанного слоя почвы, причем при обработке почвы одновременно выполняют ее перемешивание с биологическим материалом. Биологический материал вносят в почву в измельченном до размера 2-5 мм состоянии с водой в виде пульпы;

2. Разрыв трофических цепей распространения в биосфере опасных биологических объектов и возбудителей инфекций, содержащихся в утилизируемом биологическом материале или способных развиться на этом материале в условиях его пребывания в биосфере за счет захоронения на глубине минимум 30-40 см.

3. Ускорение разложения утилизируемого биологического материала за счет увеличения мощности активного слоя почвы, дисперсного распределения биологического материала в дисперсной системе почвы, увеличения поверхности контакта биологического материала в дисперсной системе почвы, стимулирования за счет этого деятельности редуцентов - аборигенных сапрофитов.

4. Исключение опасности распространения опасных биологических продуктов и инфекций, содержащихся в утилизируемом биологическом материале.

5. Исключение опасности распространения продуктов биологического разложения утилизируемого биологического материала ввиду уменьшения вирулентности материала за счет эффекта разбавления в почве и подавления вирулентности внесенного материала почвенными сапрофитами.

6. Исключение опасности распространения продуктов биологического разложения утилизируемого биологического материала ввиду разрыва трофических цепей за счет недоступности биологического материала, размещенного внутри почвы, наземным консументам.

7. Снижение опасности распространения утилизируемого биологического материала почвенными консументами ввиду их малой скорости перемещения.

8. Использование внесенного в почву биологического материала для повышения плодородия почвы.

9. Увеличение степени утилизации боенских отходов.

10. Уменьшение вероятности неполной утилизации боенских отходов.

11. Уменьшение энергетических затрат на утилизацию боенских отходов.

12. Исключение потребности в отводе земель под пункты сосредоточенной утилизации боенских отходов и продуктов их сжигания, что обеспечивает повышение экологического потенциала и рекреационных возможностей биосферы.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является повышение степени переработки боенских отходов; ускорение разложения утилизируемого биологического материала в почве; разрыв трофических цепей распространения в биосфере опасных биологических объектов и возбудителей инфекций, содержащихся в утилизируемом биологическом материале или способных развиться на этом материале в условиях его пребывания в биосфере; повышения плодородия почвы за счет обеспечения участия внесенного в почву биологического материала для питания растений.

Для решения поставленной технической задачи предлагаемый способ предусматривает измельчение утилизируемых боенских отходов, роторную внутрипочвенную механическую обработку рыхлителем с фрезами на горизонтальном вале и его механический привод в виде роторного щелереза, подачу пульпы из боенских отходов и воды внутрь почвы, распределение пульпы из боенских отходов и воды внутри почвы в процессе ее роторного внутрипочвенного рыхления.

Способ отличается тем, что утилизируемые боенские отходы измельчают до размера частиц 2-5 мм, смешивают с водой или с водой, содержащей дезинфицирующее вещество, в соотношении 1:3…1:5, вносят образовавшуюся пульпу в почву на глубину 30…40-50…80 см, при этом почву измельчают до размера частиц 1-25 мм и перемешивают с пульпой в соотношении 1:6…1:20, обрабатывают верхний слой почвы по следу прохода роторного щелереза дезинфицирующим веществом.

Изобретение поясняется фиг., где показана блок-схема реализации предлагаемого способа.

Источник боенских отходов 1, измельчитель боенских отходов 2, источник воды 3, смеситель 4, роторный внутрипочвенный рыхлитель с фрезами на горизонтальном вале 5 и его механический привод в виде роторного щелереза 6, тракт подачи пульпы из боенских отходов и воды внутрь почвы 7, блок дезинфицирующего вещества 8, тракт подачи дезинфицирующего вещества 9 на поверхность почвы по следу прохода роторного щелереза 6, дезинфицированный слой почвы 10, перемешанная с пульпой почва 11 (вертикальное сечение почвы после выполнения предлагаемого способа). Гидравлический канал 12 для подачи дезинфицирующего вещества в смеситель 4 по показаниям свойств боенских отходов.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

По ходу выполнения забоя животных боенские отходы накапливают в источнике боенских отходов 1. Затем боенские отходы подают в измельчитель боенских отходов 2, где их дисперсность доводят до заданного размера частиц 2-5 мм. Размер частиц задан не более 5 мм из соображений того, чтобы биологические объекты большего размера не привлекли наземных консументов, не стали доступны им в качестве пищи и содержащиеся в продуктах убоя инфекции не были распространены по трофическим цепям путем наземного переноса. Размер частиц задан не менее 2 мм как техническое условие параметров измельчителя боенских отходов 2. Размер частиц не менее 2 мм отражает не критичность меньшего размера по отношению к большему размеру 5 мм, что упрощает проектирование измельчителя боенских отходов 2. В результате измельчения, а также в силу свойств боенских отходов, в них могут содержаться также и частицы меньшего размера, чем указанный диапазон 2-5 мм, что не критично, поскольку размер этих частиц удовлетворяет главному условию - обеспечению непривлекательности и недоступности вносимого в почву биологического материала наземным консументам.

Вторым обстоятельством выбора размера частиц 2-5 мм является обеспечение максимального контакта вносимого материала со структурными отдельностями почвы, которые имеют примерно такой же поперечный размер. Это обеспечивает быстрое воздействие сапрофитов почвы на внесенный материал и его переработку.

Третье обстоятельство выбора размера частиц 2-5 мм состоит в том, чтобы исключить разложение биологического материала элементов отходов большого размера аутолитическими ферментами и микробными ферментами, содержащимися в этом материале, что при неконтролируемом разложении биологического материала ведет к синтезу неблагоприятных и опасных биологических объектов вплоть до трупного яда. Наоборот, при заданном размере частиц и дисперсном распределении в дисперсной системе почвы преобладает контролируемый процесс разложения биологического материала сапрофитами, в результате которого образуются питательные вещества для растений.

После измельчения боенские отходы из измельчителя 2 вместе с водой из источника воды 3 подают в смеситель 4. В смесителе 4 получают пульпу. При необходимости по показаниям свойств боенских отходов пульпу дезинфицируют. Для этого из блока дезинфицирующего вещества 8 в смеситель 4 подают, кроме боенских отходов и воды, также и дезинфицирующее вещество по гидравлическому каналу 12. В качестве дезинфицирующего вещества можно применить, например, активированную надуксусную кислоту в концентрации 1%. Утилизируемые боенские отходы смешивают с водой или с водой, содержащей дезинфицирующее вещество, в соотношении 1:3... 1:5. Соотношение утилизируемых боенских отходов и воды или воды, содержащей дезинфицирующее вещество, критично только с точки зрения обеспечения подвижности пульпы по каналам устройства внесения и высокого качества ее перемешивания с почвой. Чем более жидкая консистенция конкретной партии утилизируемых боенских отходов, тем меньше значение соотношения следует выбирать, и наоборот. Полученную в смесителе 4 пульпу подают в зону смешения. В этой зоне работает роторный внутрипочвенный рыхлитель с фрезами на горизонтальном вале 5, его привод выполняют механическим приводом в виде роторного щелереза 6.

По тракту подачи пульпы из боенских отходов и воды внутрь почвы 7 в обрабатываемый слой почвы поступает пульпа. Обработку почвы и внесение пульпы выполняют на глубину 30…40-50…80 см. Глубину обработки почвы выбирают с точки зрения максимального агромелиоративного эффекта последующего использования почвы. Чем мощнее исходная почва, тем больше глубина обработки (Мищенко Н.А., Громыко Е.В., Калиниченко В.П., Черненко В.В., Ларин С.В. Эколого-рекреационный рециклинг фосфогипса в черноземе на примере Краснодарского края // Плодородие. 2009. №6. С. 25-26., Калиниченко В.П., Шаршак В.К., Безуглова О.С, Ладан Е.П., Генев Е.Д., Илларионов В.В., Зинченко В.Е., Морковской Н.А., Черненко В.В., Ильина Л.П. Изменение почв солонцового комплекса за 30-летний период после отвальной, трехъярусной и нового приема роторно-фрезерной обработки // Почвоведение. 2011. №8, с. 1010-1022). Глубину обработки не следует назначать менее 30 см с точки зрения обеспечения недоступности внесенных отходов наземным консументам. При этом почву измельчают до размера частиц 1-25 мм.

Размер частиц назначен из реально полученных данных об агрегатном устройстве почвы после внутрипочвенной роторной обработки (Калиниченко В.П., Шаршак В.К., Миронченко С.Ф., Черненко В.В., Ладан Е.П., Генев Е.Д., Илларионов В.В., Удалов А.В., Удалов В.В., Киппель Е.В. Изменение свойств почв солонцового комплекса через 30 лет после мелиоративных обработок // Почвоведение. 2014. №4. С. 490-506. DOI: 10.7868/S0032180X14040029). Агрегаты такого размера обеспечивают достаточный контакт почвы и внесенного вещества и протекание заданного процесса преобразования внесенных в почву боенских отходов. Перемешивают почву с пульпой в соотношении 1:6…1:20. Такое соотношение обеспечивает требуемый дисперсный контакт боенских отходов и почвы. С другой стороны, при таком соотношении содержание органического вещества в почве небольшое и соответствует известным максимальным значениям содержания органического вещества в почве 5-15%. При таком содержании органического вещества в почве исключена его избыточная минерализация и, соответственно, утрата элементов питания растений из почвы. С другой стороны, при таком соотношении почвы с пульпой для утилизации боенских отходов нет необходимости обрабатывать значительную земельную площадь. Однако если стоит задача обеспечить приоритет внутрипочвенной обработки почвы с точки зрения агромелиорации, то соотношение почвы с пульпой можно увеличить вплоть до 1:100, что обеспечит безопасную утилизацию отходов и их роль в качестве источника дополнительного питательного вещества для растений.

В процессе работы роторный внутрипочвенный рыхлитель с фрезами на горизонтальном вале 5 поступательно перемещают по земельному участку, отведенному для утилизации боенских отходов. После выполнения механической обработки почвы по следу прохода роторный внутрипочвенный рыхлитель с фрезами на горизонтальном вале 5 остается слой 30…40-50…80 см равномерно перемешанной с пульпой почвы 10.

В щель в почве, которую оставляет механический привод в виде роторного щелереза 6, из блока дезинфицирующего вещества 8 по тракту подачи дезинфицирующего вещества 9 подают дезинфицирующее вещество. В процессе обработки почвы дезинфицирующее вещество перемешивается с почвой в щели. По мере поступательного перемещения роторного внутрипочвенного рыхлителя 5 дезинфицированная почва по следу прохода роторного щелереза 6 осыпается. Создается равномерно перемешанный с дезинфицирующим веществом слой почвы 10.

Использование новых элементов в виде

измельчения утилизируемых боенских отходов до размера частиц 2-5 мм, смешивания измельченных утилизируемых боенских отходов с водой или с водой, содержащей дезинфицирующее вещество, в соотношении 1:3…1:5, внесения образовавшейся пульпы в почву на глубину 30…40-50…80 см, при этом измельчения почву до размера частиц 1-25 мм и перемешивания с пульпой в соотношении 1:6…1:20, обработки верхнего слоя почвы по следу прохода роторного щелереза дезинфицирующим веществом, позволяет утилизировать боенские отходы, причем будут обеспечены:

1. Утилизация биологических, бытовых и промышленных отходов, в частности, боенских отходов в почве на глубине 30…40-50…80 см в процессе механической роторной фрезерной обработки указанного слоя почвы, причем при обработке почвы одновременно выполняют ее перемешивание с биологическим материалом. Биологический материал вносят в почву в измельченном до размера 2-5 мм состоянии с водой в виде пульпы;

2. Разрыв трофических цепей распространения в биосфере опасных биологических объектов и возбудителей инфекций, содержащихся в утилизируемом биологическом материале или способных развиться на этом материале в условиях его пребывания в биосфере за счет захоронения на глубине минимум 30-40 см.

3. Ускорение разложения утилизируемого биологического материала за счет увеличения мощности активного слоя почвы, дисперсного распределения биологического материала в дисперсной системе почвы, увеличения поверхности контакта биологического материала в дисперсной системе почвы, стимулирования за счет этого деятельности редуцентов - аборигенных сапрофитов.

4. Исключение опасности распространения опасных биологических продуктов и инфекций, содержащихся в утилизируемом биологическом материале.

5. Исключение опасности распространения продуктов биологического разложения утилизируемого биологического материала ввиду уменьшения вирулентности материала за счет эффекта разбавления в почве и подавления вирулентности внесенного материала почвенными сапрофитами.

6. Исключение опасности распространения продуктов биологического разложения утилизируемого биологического материала ввиду разрыва трофических цепей за счет недоступности биологического материала, размещенного внутри почвы, наземным консументам.

7. Снижение опасности распространения утилизируемого биологического материала почвенными консументами ввиду их малой скорости перемещения.

8. Использование внесенного в почву биологического материала для повышения плодородия почвы и приоритетного развития продуцентов биомассы, кислорода, утилизирующих из почвы и атмосферы источники вероятного избыточного потепления климата Земли в результате парникового эффекта - метан и углекислый газ.

9. Увеличение степени утилизации боенских отходов.

10. Уменьшение вероятности неполной утилизации боенских отходов.

11. Уменьшение энергетических затрат на утилизацию боенских отходов.

12. Исключение потребности в отводе земель под пункты сосредоточенной утилизации боенских отходов и продуктов их сжигания, что обеспечивает повышение экологического потенциала и рекреационных возможностей биосферы.