Результат интеллектуальной деятельности: Способ непрерывной утилизации жидкой фракции навоза крупного рогатого скота

Изобретение относится к области мелиорации и охраны земельных и водных ресурсов, и может быть использовано для круглогодичной и непрерывной утилизации жидкой фракции навоза для повышения плодородия почв дождеванием.

Из уровня техники известен способ утилизации отходов свиноводческих стоков, в котором отходы свиноводческих стоков прессуют для разделения на твердую и жидкую фракции, осуществляют их дельмигизацию, затем жидкую фракцию отправляют в накопитель, где ее разбавляют водой в соотношении 1:10 и транспортируют на сельхозяйственные поля для орошения, патент РФ №2528024, кл. C05F 5/00, 2014 г.).

Известен способ утилизации жидкой фракции навозных отходов свиноводческих хозяйств включающий сепарацию навоза, введение химического реагента в жидкую фракцию навоза, перемешивание смеси, причем с целью утилизации жидкой фракции навозных отходов свиноводческих хозяйств, снижения концентрации загрязняющих веществ органической и неорганической природы вводят водный раствор гипохлорита натрия в концентрации по активному хлору, равной 185 г/л, эквивалентной сумме концентрации органических компонентов, после чего добавляют угольную кислоту до достижения нейтральной кислотности среды, а затем смешивают очищенную сточную воду с речной водой в соотношении 1:10 и осуществляют сброс ее в речной водоем (патент РФ №2628437, кл. C02F 3/00, 2017 г.).

Также известно техническое решение, в котором осуществляют получение жидкой фракции навоза и ее аэробную обработку в биореакторах (см. патент РФ №2600996, кл. C02F 11/02, 2016 г. - прототип). Общим недостатком известных технических решений являются сложные процессы переработки отходов для получения жидкой фракции к утилизации дождеванием, кроме того отсутствует возможность выполнять непрерывную переработку жидких отходов к круглогодичной утилизации дождеванием полей при выращивании сельскохозяйственных культур.

Техническим результатом является - упрощение процессов переработки отходов для получения жидкой фракции к утилизации дождеванием и обеспечение возможности выполнять непрерывную переработку жидких отходов к круглогодичной утилизации дождеванием плодородных почв для сохранения их земельных и водных ресурсов.

Технический результат достигается тем, что в способе непрерывной утилизации жидкой фракции навоза КРС, включающем получение жидкой фракции навоза и ее аэробную обработку в биореакторах, согласно изобретению осуществляют фильтрование навоза от мусора через сита с ячейками размером 2×2 см или 5×5 см, в зависимости от загрязнения навоза, затем его доводят до влажности 88-92% путем добавления воды, гомогенизируют и проводят сепарацию навоза для разделения его на твердую фракцию и жидкую, которую дезинфицируют и самотеком отправляют в биореакторы для аэробной обработки, затем после аэрации жидкую фракцию навоза смешивают с оросительной водой в соотношении 1:10 и осуществляют дождевание, при этом для обеспечения непрерывной утилизации жидкой фракции навоза, применяют, по крайней мере, не менее двух биореакторов, которые поочередно заполняют жидкой фракцией и осуществляют ее биоферментацию в течение 4-6 месяцев.

Новизна заявленного способа заключается в том, что за счет особенностей технологии обработки навоза, а именно использование нескольких биореакторов для аэрации предварительной обработанной жидкой фракции навоза, которую после биореакторов дозированно подают в смеситель для смешивания с оросительной воды для последующего дождевания - обеспечивается упрощение процессов переработки отходов для получения жидкой фракции к утилизации дождеванием и возможность выполнять непрерывную переработку жидких отходов для круглогодичной утилизации дождеванием плодородных почв для сохранения их земельных и водных ресурсов.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, обеспечивающая достижение технического результата, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Поскольку заявляемый способ непрерывной утилизации жидкой фракции навоза крупного рогатого скота широко используется в хозяйствах Краснодарского края, то можно утверждать, что он отвечает критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на рис. 1 представлена блок-схема системы для реализации способа непрерывной утилизации жидкой фракции навоза крупного рогатого скота.

Система для реализации способа непрерывной утилизации жидкой фракции навоза КРС дождеванием имеет элементы со следующими позициями:

1 - навозонакопитель; 2 - фильтровальные сита; 3 - карантинные площадки; 4 - емкость для увлажнения навоза; 5 - приемная емкость; 6 - фекальный насос с гомогенизатором; 7 - шнековый сепаратор; 8 - карантинный резервуар для жидкой фракции; 9 - биореакторы; 10 - воздуходувки с аэраторами; 11 - инжекторы для дозирования жидкой фракции; 12 - смеситель для смешивания жидкой фракции с оросительной водой; 13 - источник оросительной воды; 14 - дождевальные машины; 15 - оросительная система.

Навозонакопитель 1 имеет каналы (на рис. 1 не показано) с уклоном 5-10°, такой уклон обеспечивает медленное самотечное движение навоза в сторону фильтровальных сит 2, которые имеют ячейки от 2×2 см или 5×5 см. Сита 2 с ячейками 2×2 см используют для очищения навоза, который не имеет крупные твердые включения и соответственно сита 2 с ячейками 5×5 см для навоза с крупным мусором. Для дезинфекции навоза использованы карантинные площадки 3, в случае если он имеет патогенную микрофлору. Очищенный навоз от твердых включений направляется по каналу (на рис. 1 не показано) под уклоном 5-10° самотеком в емкость 4, где навоз увлажняется водой до влажности 88-92% для подготовки к гомогенизации, если влажность навоза будет меньше или больше установленной влажности, то гомогенизация пройдет не качественно. Далее увлажненный навоз по каналу (на рис. 1 не показано) с уклоном 5-10° самотеком поступает в приемную емкость 5 с гомогенизатором и фекальным насосом 6, который подает увлажненный навоз на шнековый сепаратор 7 для дополнительной очистки от крупных твердых включений в навозе, разделяя его твердую и жидкую фракции. За сепаратором установлен карантинный резервуар 8 для дезинфекции жидкой фракции, которая подается по трубопроводной сети, состоящей из самотечных труб (на рис. 1 не показано) в биореакторы 9, при этом предусмотрено использование двух и более биореакторов. В каждом биореакторе 9 установлены воздуходувки 10 с аэраторами, подающие воздух под уровень жидкой фракции навоза, обеспечивая ее аэрацию. Из биореакторов 9 жидкая фракция навоза через инжекторы 11 дозированно поступает в смеситель 12 для смешивания с оросительной водой. Источник оросительной воды 13 сообщен через трубопроводы (на рис. 1 не показано) с входами приемной емкости 5 с гомогенизатором и фекальным насосом 6 и смесителя 12 оросительной воды с жидкой фракцией навоза, который также через трубопровод сообщен с машинами дождевания 14 для оросительной системы 15.

Способ непрерывной утилизации жидкой фракции навоза КРС осуществляют следующим образом

Отходы жизнедеятельности животных в виде навоза накапливаются в навозонакопителе 1 (рис. 1), где выполняется его очистка от различных включений в виде твердых частиц и волокон шерсти фильтрованием на ситах 2, где устанавливается допустимый размер ячеек, который определяет качество дальнейшей переработки навоза. Очищенный навоз поступает в емкость 4, если навоз содержит патогенную микрофлору, то он направляется на карантинную площадку 3. В емкости 4 навоз доводится до влажности 88-92% водой источника 13, что позволяет навоз превращать в полидисперсную систему и обеспечивать ее движение по уклону в сторону емкости 5, где выполняется гомогенизация фекальным насосом 6, гомогенизированный навоз подается на шнековый сепаратор 7, который разделяет полидисперсную систему на твердую и жидкую фракции. Твердая фракция идет на дальнейшую переработку, а жидкая фракция подается в карантинный резервуар 8 и оттуда самотеком по трубопроводам направляется в биореакторы 9, при обнаружении патогенной микрофлоры выполняется дезинфекция. Биореакторы 9 обеспечивают круглогодичную и непрерывную подготовку жидкой фракции к утилизации дождеванием, это достигается тем, что в начале жидкая фракция поступает от шнекового сепаратора 7 через емкость 8 в пустой биореактор 9 до полного его заполнения, при этом в биореакторе 9 постоянно и непрерывно производится подача воздуха с помощью воздуходувки с аэратором 10, для выполнения процесса аэробной биоферментации жидкой фракции в течение 4-6 месяцев. Биофермитация обеспечивает образование полезной химической энергии для большинства микроорганизмов, для этого навоз подвергают гомогенизации для того, чтобы было достаточное количество гомогенного органического вещества. Далее из наполненных биореакторов 9, жидкая фракция направляется по самотечной трубе к инжектору 11, где осуществляется дозированная подача ее в смеситель 12 для смешивания с оросительной водой из источника 13, полученная удобрительная смесь воды с жидкой фракцией, направляется по трубам к дождевальным машинам 14, где утилизируется дождеванием на полях орошения 15.

Пример конкретного осуществления способа утилизации жидкой фракции навоза КРС.

Для подтверждения эффективности заявляемого способа были проведены производственные опыты в течение 2-х лет (2018-2020 гг.) в ООО Союз-Агро в Гулькевичском районе Краснодарского края на поле площадью 1100 га, засеянном семенами кукурузы, рядом с которым расположены животноводческий комплекс для содержания КРС и оросительные каналы.

Предварительно были сооружены два биоректора, имеющие объем 42 м³. Они были установлены в котлованы на глубину 10 м, стены и дно которых были выстланы геоматериалом, а сверху биореакторы были накрыты полиэтиленовой пленкой. Затем были установлены вспомогательные элементы, обеспечивающие гомогенизацию навоза и его разделение на жидкую и твердую фракции, дозированную подачу обработанной жидкой фракции навоза для смешивания с оросительной водой и полив. Объем полива смесью оросительной воды с жидкой фракцией навоза составил 3200 м³/га, а при поливе только оросительной водой расход был более 4000 м³/га, что составило 8% ее экономии.

Таким образом, получали мелкодисперсную жидкую фракцию для поочередного заполнения объем двух и более биореакторов, в которых жидкая фракция выдерживалась в течение 4-6 месяцев и непрерывно аэрировалась. За счет применения двух биореакторов круглогодично накапливалась и непрерывно утилизировалась жидкая фракция навоза КРС. Смешивание жидкой фракции с оросительной водой источника орошения позволяет получать необходимую концентрацию смеси для утилизации ее дождеванием на оросительной системе.