Способ переработки птичьего помета

Способ переработки птичьего помета

Реферат

Изобретение относится к области переработки органических отходов сельского хозяйства, в частности птицеводства, и может быть использовано при производстве высококачественных органических удобрений.

Известен способ получения гранул из птичьего помета при термической сушке помета в сушилках барабанного типа (В.И.Малафеев. Технология безотходного производства в птицеводстве. М., Агропромиздат, 1986. С 57-59).

Главным недостатком этого способа является то, что для снижения влажности помета с 70-75% до 12-14% в барабанной сушилке требуется большое количество затрат энергии (природного газа или мазута), а последующая грануляция птичьего помета с влажностью 12-14% приводит к низкому качеству гранул (малая прочность). Вместе с птичьим пометом на стадию сушки поступают и перья, что повышает пожароопасность процесса в целом.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению (и поэтому выбранному нами за прототип) является способ производства сухого органического удобрения из бесподстилочного помета кур (патент РФ №2220123, МПК⁷ С05F 3/00, 2002 г.).

Согласно прототипу, бесподстилочный помет подвергают механическому обезвоживанию с 70 до 50% и менее влаги, затем формуют гранулы с помощью экструдера, обдувают горячим теплоносителем, опудривают гранулы тонкомолотым сухим порошком органического удобрения с целью получения сыпучего продукта, а затем обрабатывают гранулы электромагнитным полем в СВЧ-камере с непрерывным перемещением обрабатываемого продукта и обдувом гранул потоком горячего теплоносителя. В качестве недостатков прототипа следует отметить следующие:

- механическое обезвоживание приводит к появлению токсичных, неутилизируемых и дурнопахнущих стоков, загрязняющих окружающую среду;

- обработка электромагнитным полем в камерах СВЧ не обеспечивает полную стерильность органического удобрения (наличие яиц гельминтов и др. патогенных микроорганизмов), а также не решает проблему всхожести семян сорняков.

Задачей настоящего изобретения является повышение экологической безопасности как технологии переработки птичьего помета, так и конечного продукта, который может быть использован в качестве экологически чистого высококачественного органического удобрения или как кормовая протеиновая добавка для животноводства и птицеводства.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом, который, как и прототип, включает снижение влажности исходного помета до 50% и менее, сушку птичьего помета в поле СВЧ в камере с непрерывным перемещением обрабатываемого продукта, грануляцию и подсушивание гранул. В отличие от прототипа снижение влажности исходного помета осуществляют за счет рециркуляции части высушенного продукта и смешения его с исходным птичьим пометом, последующую гомогенизацию смеси с образованием рыхлого пористого продукта, а высушенный продукт делят на рециркулирующую часть (ретур), которую направляют на стадию смешения с исходным птичьим пометом, и на продукционную часть, которую подвергают дополнительной стерилизации посредством обработки в аппарате вихревого слоя, при этом количество ретура с влажностью 25-30% варьируют в пределах 80-230% от массы исходного птичьего помета, а влажность гранул готового продукта поддерживают в пределах 10-22%.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что исключается стадия механического отжима избыточной жидкой фазы с образованием неутилизируемых, токсичных и опасных, в экологическом плане, стоков. Снижение влажности перерабатываемого птичьего помета с одновременным повышением рыхлости, сыпучести и развитием поверхности сушки по заявляемому способу осуществляется за счет смешения исходного птичьего помета с сухим ретуром и последующей гомогенизацией смеси. Ограничение влажности ретура и полупродукта после сушки в СВЧ-камере в пределах 25-30% обусловлено тем, что при влажности менее 25% ухудшаются физико-механические условия гранулирования полупродукта и свойства гранул готового продукта, а именно возрастают энергозатраты на формовку гранул и снижаются прочностные свойства гранул. При влажности ретура и полупродукта выше 30% количество ретура, необходимое для снижения влажности исходного птичьего помета, возрастает, а следовательно, возрастают и энергозатраты на организацию рецикла, кроме того, ухудшаются условия стерилизации полупродукта в аппарате вихревого слоя из-за возможности образования нетехнологичных мажущихся продуктов. При ретурности менее 80% (от массы исходного птичьего помета) ухудшаются свойства смеси птичьего помета и ретура, как объекта сушки СВЧ-полем (снижаются рыхлость, пористость, а следовательно, и поверхность испарения влаги), что ведет к повышению энергозатрат на удаление влаги. При повышении ретурности более 230% от массы исходного птичьего помета резко возрастают затраты на организацию рецикла, а также энергозотраты на нагрев продукта в камере СВЧ и тепловые (диссипативные) потери в целом. Влажность гранул готового продукта в пределах 10-22% обусловлена тем, что готовый продукт по предлагаемому нами способу может быть использован:

- как органическое удобрение (оптимальная влажность для условий длительного хранения 20-22%);

- как протеиновая добавка к кормам в птицеводстве и животноводстве (оптимальное содержание влаги 10-15%);

- как топливные пеллеты (оптимальная влага 10-12%).

В связи с возможным использованием готового продукта в качестве протеиновой добавки к кормам нами введена дополнительная стерилизация продукта в аппарате вихревого поля, которая предусматривает идеальный сверхтонкий помол, при котором механичеси уничтожаются все виды патогенной микрофлоры, яйца гельминтов, бактерии и вирусы, а также семена сорных трав. Кроме того, размалываются перья, что улучшает условия формования гранул. Тонкомолотый стерильный продукт легче формуется, а образующиеся гранулы более прочные (за счет армирования тонкими волокнами перьев). Аппарат вихревого слоя (АВС) представляет из себя транспортную трубу, вставленную в электромагнитный индуктор, который формирует внутри нее бегущее электромагнитное поле (скорость до 3000 об/с). Труба снабжена опорной решеткой, загрузкой из ферромагнитных игл и узлами ввода обрабатываемого материала и вывода размолотого стерилизованного продукта. Обработка может производиться как в потоке, так и циклически. Поступающий в аппарат АВС материал тонко размалывается хаотично вращающимися в электромагнитном поле ферромагнитными иглами.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Это означает, что завяленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства, какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижения при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);

- увеличение однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Осуществление заявляемого способа переработки птичьего помета производят следующим образом: птичий помет с влажность около 70% по транспортеру с защитным покрытием поступает в смеситель-гомогенизатор, в который также поступает и высушенный до влажности 25-30% ретур. Масса ретура варьируется в пределах 80-230% от массы исходного птичьего помета. Смеситель - гомогенизатор (корытообразной формы) снабжен горизонтальным валом, на котором по винтовой линии наварены штыри. При вращении вала штыри перемешивают смесь исходного птичьего помета и ретура с образованием однородной, рыхлой и пористой массы, имеющей влажность 35-50%, которая перемещается от точки ввода реагентов до выхода из смесителя. Из смесителя сыпучий продукт поступает на транспортер (выполненный из специального диэлектрического материала), который проходит через СВЧ-камеру. В СВЧ-камере за счет поглощения энергии электромагнитного поля птичий помет высушивается до остаточной влаги 25-30%. Для предотвращения конденсации испаренной воды в камеру подают нагретый теплоноситель (воздух), а смесь теплоносителя и испаренной влаги вентилятором выбрасывается в атмосферу. Количество и параметры теплоносителя определяются мощностью технологической линии по перерабатываемому продукту (т.е. по удаляемой влаге). Высушенный полупродукт делится на рециркулирующую часть - ретур, которую направляют на стадию смешения с исходным птичьим пометом, и на продукционную часть, которую подвергают дополнительной стерилизации посредством обработки в аппарате вихревого слоя. В результате сверхтонкого помола (в том числе и примесей: перьев) происходит дополнительная более глубокая стерилизация птичьего помета за счет механического разрушения патогенной микрофлоры, бактерий, микроорганизмов и вирусов, а также семян сорных трав и злаков. Тонкомолотый птичий помет с влажностью 25-30% подвергают гранулированию в экструдере. Полученный стерильный гранулированный готовый продукт обрабатывают в пневможелобе (по пути транспортирования на склад готовой продукции) нагретым воздухом с целью подсушивания до остаточного влагосодержания 10-22%. На складе готовой продукции органическое удобрение может храниться длительное время (без ухудшения качества) навалом или в фасованном виде: в БигБегах, а также в пластиковых мешках по 1, 3, 5, 10, 20 и 30 кг. Кормовая протеиновая добавка (в связи с более низким влагосодержанием) обязательно фасуется с целью предотвращения ухудшения ее качества (повышения влаги, загрязнения патогенной микрофлорой и пр.) в пластиковые мешки по 10, 20 и 30 кг.

Топливные пеллеты фасуются в пластиковые мешки с целью предотвращения набора ими избыточной влаги.

Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие заявляемый нами способ переработки птичьего помета.

Пример 1

12.500 кг птичьего помета с влажностью 70% смешивают в смесителе-гомогенизаторе с 10.000 кг (ретурность = 80%) сухого птичьего помета с влажностью 25%. После гомогенизации получают однородную рыхлую массу в количестве 22.500 кг с влажностью 50%, которую сушат в СВЧ-камере до остаточной влаги 25%. Из СВЧ-камеры удаляют с теплоносителем 7.500 кг воды. Высушенный продукт в количестве 15.000 кг делится на две части, а именно ретур в количестве 10.000 кг и продукционную часть в количестве 5.000 кг. Ретур направляют на стадию смешения с исходным птичьим пометом в «голову» процесса. Продукционную часть в количестве 5000 кг подвергают стерилизации в аппарате вихревого слоя, а получающийся тонкомолотый продукт формуют в экструдере, получая гранулированный птичий помет, который подвергают подсушиванию нагретым теплоносителем в пневможелобе. С теплоносителем удаляют 192 кг влаги, а готовое органическое удобрение в количестве 4.808 кг (влажность 22%) поступает на склад готовой продукции, где складируется или фасуется в БигБеги или пластиковые мешки.

Пример 2

12.500 кг птичьего помета с влажностью 70% смешивают в смесителе-гомогенизаторе с 18.750 кг (ретурность = 150%) сухого птичьего помета с влажностью 27%. После гомогенизации получают однородную рыхлую массу в количестве 31.250 кг с влажностью 44%, которую сушат в СВЧ-камере до остаточной влаги 27%. Из СВЧ-камеры удаляют с теплоносителем 7.364 кг воды. Высушенный продукт в количестве 23.886 кг делится на две части, а именно ретур в количестве 18.750 кг и продукционную часть в количестве 5.136 кг. Ретур направляют на стадию смешения с исходным птичьим пометом в «голову» процесса. Продукционную часть в количестве 5.136 кг подвергают стерилизации в аппарате вихревого слоя, а получающийся тонкомолотый продукт формуют в экструдере, получая гранулированную протеиновую добавку, которая подвергается подсушиванию нагретым теплоносителем в пневможелобе. С теплоносителем удаляют 724 кг влаги, а готовая протеиновая добавка в количестве 4.412 кг (влажность 15%) поступает на склад готовой продукции, где фасуется в пластиковые мешки.

Пример 3

12.500 кг птичьего помета с влажностью 70% смешивают в смесителе-гомогенизаторе с 28.750 кг (ретурность = 230%) сухого птичьего помета с влажностью 30%. После гомогенизации получают однородную рыхлую массу в количестве 41.250 кг с влажностью 35%, которую сушат в СВЧ-камере до остаточной влаги 30%. Из СВЧ-камеры удаляют с теплоносителем 7.143 кг воды. Высушенный продукт в количестве 34.107 кг делится на две части, а именно ретур в количестве 28.750 кг и продукционную часть в количестве 5.357 кг. Ретур направляют на стадию смешения с исходным птичьим пометом в «голову» процесса. Продукционную часть в количестве 5.357 кг подвергают стерилизации в аппарате вихревого слоя, а получающийся тонкомолотый продукт формуют в экструдере, получая гранулированный птичий помет, который подвергают подсушиванию нагретым теплоносителем в пневможелобе. С теплоносителем удаляют 1.607 кг влаги, а готовые топливные пеллеты в количестве 4.166 кг (влажность 10%) поступают на склад готовой продукции, где фасуются в пластиковые мешки.

Изложенные выше описание способа переработки птичьего помета и иллюстрирующие заявляемый способ примеры свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:

- заявляемый способ при его осуществлении позволяет значительно улучшить экологическую обстановку вокруг птицеферм за счет исключения токсичных, неутилизируемых и дурнопахнущих стоков, загрязняющих окружающую среду, а также за счет получения экологически более чистых конечных продуктов;

- примерно в три раза снизить количество отходов птицеводства с одновременным получением (при минимальных потерях питательных веществ) высококачественного органического удобрения, содержащего азот, фосфор и калий в сбалансированной форме, и протеиновой добавки;

- получить экологически чистые топливные пеллеты;

- перерабатывать все виды подстилочного помета (смеси птичьего помета с опилками, торфом и т.д.) на органическое удобрение и топливные пелеты;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

1. Способ переработки птичьего помета, включающий снижение влажности исходного помета до 50% и менее, сушку птичьего помета в поле СВЧ в камере с непрерывным перемещением обрабатываемого продукта, грануляцию и подсушивание гранул, отличающийся тем, что снижение влажности исходного помета осуществляют за счет рециркуляции части высушенного продукта и смешения его с исходным птичьим пометом, последующую гомогенизацию смеси с образованием рыхлого пористого продукта, а высушенный продукт делят на рециркулирующую часть - ретур, которую направляют на стадию смешения с исходным птичьим пометом, и на продукционную часть, которую подвергают дополнительной стерилизации посредством обработки в аппарате вихревого слоя, при этом количество ретура с влажностью 25-30% варьируют в пределах 80-230% от массы исходного птичьего помета, а влажность гранул готового продукта поддерживают в пределах 10-22%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовый продукт используют в качестве органического удобрения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, готовый продукт используют в качестве кормовой добавки в птицеводстве и животноводстве.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что готовый продукт используют в качестве топливных пеллет.