CS253081B1

CS253081B1 - A method for producing organic fertilizers and apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: CS253081B1
Application number: CS85704A
Authority: CS
Inventors: Antonin Stranak; Vladimir Sevcik; Pavel Uher; Milos Chalupa; Leopold Venkrbec
Original assignee: Antonin Stranak; Vladimir Sevcik; Pavel Uher; Milos Chalupa; Leopold Venkrbec
Priority date: 1985-02-04
Filing date: 1985-02-04
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS70485A1

Abstract

Řešení se týká zpracování výkalů hospodářských zvířat, zejména prasat, na hodnotné organominerální hnojivo. Toho je dosaženo tím, že původní tekuté výkaly o nízkém obsahu sušiny, jsou zahuštovány doplňkový látkami, jako jsou čistírenské a saturační kaly, příp. výkaly jiných hospodářských zvířat o vyšší sušině, minerálními sorbenty a jinými látkami s vysokým obsahem koloidů na obsah sušiny nejméně 8%, vzájemně spolu promíchány a homogenizovány a takto vzniklá suspenze je dávkována v poměru 1 až 13 hmotnostních dílů k 1 hmotnostnímu dílu organické hmoty tak, aby poměr C:N byl v rozmezí 10 až 25:1 a pH upraveno na hodnotu 6,4 až 7,4, přičemž tyto komponenty jsou vzájemně promíseny v organominerální substrát, který je ukládán na fermentační složiště, kde vlivem fermentačního procesu a zvýšené teploty se odstraní úplně fekální zápach a za současného odpaření části vody vzniká do 10 dnů soudržné organominerální hnojivo. zařízení k provádění tohoto způsobu sestává z manipulační nádrže se zabudovaným homogenizátorem. Do manipulační nádrže je zaústěn dopravník doplňkových látek a potrubí výkalů, napojené kalovým čerpadlem na sběrnou jímku výkalů. Do spodní části manipulační nádrže zasahuje potrubí upravených výkalů, opatřené dávkovacím čerpadlem a je zaústěno do směšovače upravených výkalů a organické hmoty, do kterého je zaústěn dopravník dávkovače organické hmoty a je od něho vyveden dopravník substrátu.The solution concerns the processing of livestock excrement, especially pig excrement, into a valuable organomineral fertilizer. This is achieved by thickening the original liquid excrement with a low dry matter content with additives such as sewage sludge and saturation sludge, or excrement of other farm animals with higher dry matter, mineral sorbents and other substances with a high colloid content to a dry matter content of at least 8%, are mixed together and homogenized, and the suspension thus formed is dosed in a ratio of 1 to 13 parts by weight to 1 part by weight of organic matter so that the C:N ratio is in the range of 10 to 25:1 and the pH is adjusted to a value of 6.4 to 7.4, while these components are mixed together into an organomineral substrate, which is stored in a fermentation tank, where the fermentation process and increased temperature completely remove the fecal odor and, with the simultaneous evaporation of part of the water, a cohesive organomineral fertilizer is formed within 10 days. The equipment for carrying out this method consists of a handling tank with a built-in homogenizer. A conveyor of additives and a feces pipeline are connected to the handling tank, connected by a sludge pump to a feces collection tank. The treated excrement pipeline, equipped with a dosing pump, extends into the lower part of the handling tank and opens into the treated excrement and organic matter mixer, into which the organic matter dosing conveyor opens and the substrate conveyor is led out from it.

Description

Řešení se týká způsobu výroby organického hnojivá z upravených tekutých výkalů s doplňkovými látkami a zařízení k provádění tohoto způsobu.The invention relates to a process for the production of organic fertilizer from treated liquid feces with additives and to an apparatus for carrying out the process.

U vyšších koncentrací prasat a skotu se využívají tekuté výkaly zpravidla přímým rozvozem na pole. Tento způsob je však v průběhu roku omezen vegetací, případně povětrnostními vlivy, kdy přímá aplikace na pozemky není možná a v důsledku čehož nejsou živiny z tekutých výkalů efektivně využívány. Dochází však k zamořování životního prostředí nepříjemným zápachem, k znečištování spodních vod, pramenů a zdrojů pitné vody, zejména smyvem lehce rozpustných živin po aplikaci tekutých výkalů, k systematickému zaplevelování pozemků při současné úrovni aplikace, hlavně prasečí kejdy, čímž se zvyšují nároky na další použití herbicidů.For higher concentrations of pigs and cattle liquid feces are usually used by direct distribution to the field. However, this method is limited during the year by vegetation or weather, when direct application to land is not possible and as a result nutrients from liquid feces are not used efficiently. However, the environment is contaminated by an unpleasant odor, contamination of groundwater, springs and sources of drinking water, especially by the washing of slightly soluble nutrients after liquid feces application, systematic weeding of land at the current level of application, mainly pig slurry, thus increasing demands for further use herbicides.

V důsledku nemožnosti aplikovat tekuté výkaly v průběhu celého roku se zvyšují požadavky na investiční prostředky na výstavbu potřebných skladovacích prostorů. Koncentrace tekutých výkalů v poměrně malých lokalitách vytvořila problémy nejen při jejich zpracování a využití, ale též při jejich dopravě, což v posledních letech také nepříznivě ovlivňuje ekonomiku výroby, zejména vepřového masa. Vzhledem k obtížnosti aplikace tekutých výkalů a celkově větším problémům než při manipulaci s chlévským hnojem, snaží se zemědělské závody separovat organický podíl od tekuté složky pomocí různých způsobů, jako je sedimentace, filtrace, dekantace, lisováni, centrifugaoe, sítová separace apod. Oddělená pevná frakce je výborné organické hnojivo, tekutá složka se dá použít po přechozím provzdušnění k závlahám, ovšem jen v omezených oblastech a s řadou nedořešených problémů. Všechny způsoby separace jsou nákladné a energeticky náročné. Zpracování tekutých výkalů na principu čištění s městskými odpadními vodami nachází velmi omezené uplatnění a klade značné nároky na investice, přičemž využiti živin není vždy nejvýhodnější. Při systematické přímé aplikaci tekutých výkalů do půdy dochází ke zhoršování fyzikálního stavu půdy v důsledku omezeného přísunu organické hmoty, která je v nich obsažena v nedostatečné míře.Due to the impossibility to apply liquid feces throughout the year, the investment requirements for the construction of the necessary storage space are increasing. Concentration of liquid feces in relatively small localities has created problems not only in their processing and use, but also in their transport, which in recent years has also adversely affected the economy of production, especially pork. Due to the difficulty of applying liquid excrement and the overall problems of handling manure, farms attempt to separate organic fraction from the liquid component by various means such as sedimentation, filtration, decantation, pressing, centrifugation, sieve separation, etc. Separate solid fraction is an excellent organic fertilizer, the liquid component can be used after previous aeration to irrigation, but only in limited areas and with a number of unresolved problems. All separation methods are costly and energy intensive. The treatment of liquid excrement on the principle of urban wastewater treatment finds very limited application and places considerable demands on investment, while the use of nutrients is not always the most advantageous. The systematic direct application of liquid feces to the soil deteriorates the physical condition of the soil due to the limited supply of organic matter, which is contained in them inadequately.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem výroby organického hnojivá a zařízením k prováděni tohoto způsobu podle vynálezu. Podstata způsobu spočívá v tom, že původní tekuté výkaly o nízkém obsahu sušiny, např. vepřové, jsou zahuštovány doplňkovými látkami na minimální obsah sušiny 8 %. Těmito látkami jsou např. čistírenské a saturační kaly, univerzální sorbenty a jiné látky s vysokým obsahem koloidů, dále výkaly jiných hospodářských zvířat o vyšší sušině a jiné. Po vzájemném promíchání a homogenizaci je vzniklá suspenze dávkována v poměru 1 až 13 hmotnostních dílů k 1 hmotnostnímu dílu organické hmoty, jako např. sláma, piliny, papírenské a dřevní odpady a jiné. Tyto komponenty jsou vzájemně proraíseny v organominerální substrát, který je ukládán na fermentačni složiště. Vlivem fermentačniho procesu a zvýšení teploty až na cca 65 °C se úplně odstraní fekální zápach a za současného odpařeni části vody vzniká do 10 dnů soudržné organominerální hnojivo.These disadvantages are overcome by the process for producing organic fertilizer and by the apparatus for carrying out the process according to the invention. The essence of the method is that original liquid feces of low dry matter content, such as pork, are thickened with additives to a minimum dry matter content of 8%. These substances are eg sewage and saturation sludge, universal sorbents and other substances with a high colloid content, feces of other livestock with higher dry matter and others. After mixing and homogenization, the resulting suspension is dosed in a proportion of 1 to 13 parts by weight to 1 part by weight of organic matter, such as straw, sawdust, paper and wood waste and others. These components are intermixed in an organomineral substrate which is deposited on the fermentation broth. Due to the fermentation process and the temperature increase to about 65 ° C, the faecal odor is completely eliminated and a coherent organomineral fertilizer is formed within 10 days with the evaporation of some water.

Podstata zařízení spočívá v manipulační nádrži se zabudovaným nejméně jedním homogenizátorem, do níž je zaústěn jednak dopravník doplňkových látek a jednak potrubí tekutých výkalů napojené kalovým čerpadlem na sběrnou jímku výkalů. Ze spodní části manipulační nádrže je vyvedeno potrubí upravených výkalů opatřené dávkovacim čerpadlem a zaústěno do směšovače upravených výkalů a organické hmoty. Do směšovače je současně zaústěn dávkovač organické hmoty. Od směšovače upravených výkalů a organické hmoty je vyveden dopravník substrátu. Potrubí upravených výkalů může být také zaústěno mezi dávkovač organické hmoty a směšovač upravených výkalů s organickou hmotou. Do potrubí upravených výkalů je současně vřazen průtokoměr.The essence of the device consists in a handling tank with a built-in at least one homogenizer, into which the additive conveyor and the liquid feces piping connected to the sludge collecting sump are connected. From the lower part of the handling tank, the treated feces piping provided with a metering pump is routed to the mixer of the treated feces and organic matter. At the same time, an organic material dispenser opens into the mixer. The substrate conveyor is led from the mixer of treated feces and organic matter. The treated faeces pipe may also be connected between the organic matter dispenser and the treated faeces mixer with organic matter. At the same time, a flowmeter is integrated into the treated feces piping.

Způsob výroby organického hnojivá a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu přináší řadu výhod, z nichž nejpodstatnější spočívá zejména v tom, že umožňuje efektivní využití biologického potenciálu termofilních celulolytických baktérií z hlediska jejich optimální činnosti. Vhodné podmínky pro rozvoj těchto baktérií jsou vytvořeny především úpravou úživného poměru C:N a aerobním prostředím daným strukturou organominerálního substrátu. Při rozvoji termofilních celulolytických baktérií dochází k rychlé asimilaci látek vytvářejících typický fekální zápach, který rychle mizí, přičemž je asimilován dusík z vepřových výkalů s uhlíkatými látkami z přidané organické hmoty i výkalů na bílkovinnou hmotu baktérií. V průběhu fermentace se při vytvoření vhodných podmínek zvyšuje teplota již po několika hodinách až na 65 °C. Zpracování tekutých výkalů je vhodné pro bezstelivové technologie chovu hospodářských zvířat a má průmyslový charakter. Řeší problém efektivního zpracování stelivové slámy v rámci koloběhu organické hmoty s minimálními ztrátami. Opravou tekutých výkalů v manipulační nádrži pomocí minerálních sorbentů se zvyšuje jejich sorpce a tím značně snižuje potřeba nasávacího organického materiálu. Aplikací organického hnojivá obohacujeme půdu vhodnou formou organické hmoty pro tvorbu a zvyšování obsahu humusu v půdě. Z hlediska životního prostředí dochází k poměrně rychlé dezodorizaci tekutých výkalů a zamezení znečišťování spodních vod a pramenů, čímž tento způsob přispívá k řešení světového problému využití tekutých výkalů. Ve vhodné formě se vrací do půdy, kromě organické hmoty, velké množství živin z výkalů především N, P, K. Při průmyslovém zpracování výkalů lze konečný produkt obohacovat o další minerální živiny a mikroelementy v takovém množství, aby byl komplexním organominerálním hnojivém. Při nedostatku rašeliny může sloužit vyrobené organominerální hnojivo také pro výrobu dalších pěstebních substrátů.The process for producing the organic fertilizer and the apparatus for carrying out the process according to the invention have a number of advantages, the most important of which is that it enables the biological potential of thermophilic cellulolytic bacteria to be used efficiently for optimum activity. Suitable conditions for the development of these bacteria are created primarily by adjusting the nutrient ratio C: N and the aerobic environment given by the structure of the organomineral substrate. The development of thermophilic cellulolytic bacteria rapidly assimilates substances generating a typical faecal odor, which disappears rapidly, assimilating nitrogen from pork feces with the carbonaceous substances from added organic matter and feces to the proteinaceous matter of the bacteria. During the fermentation, the temperature rises to 65 ° C after several hours under suitable conditions. Liquid excrement processing is suitable for litter-free livestock technology and has an industrial character. It solves the problem of efficient processing of litter straw within the organic matter cycle with minimal losses. By the repair of liquid feces in the handling tank by means of mineral sorbents, their sorption increases and thus significantly reduces the need for suction organic material. The application of organic fertilizer enriches the soil with a suitable form of organic matter for creating and increasing the humus content in the soil. From the environmental point of view, the deodorization of liquid feces is relatively fast and the pollution of groundwater and springs is avoided, which contributes to solving the world problem of liquid feces utilization. In a suitable form, in addition to organic matter, large amounts of nutrients from feces, especially N, P, K, are returned to the soil. In the absence of peat, the produced organomineral fertilizer can also serve for the production of other growing substrates.

Zařízení pro výrobu organického hnojivá podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojeném výkresu.The plant for producing organic fertilizer according to the invention is schematically shown in the attached drawing.

Zařízení sestává z manipulační nádrže 2» ^v níž je uložen nejméně jeden homogenizátor 2·The device consists of a handling tank 2 ⁱⁿ which at least one homogenizer 2 is housed.

Do manipulační nádrže 2 3^e zaústěn dopravník 6_ doplňkových látek, vedoucí od zásobníku 7_ doplňkových látek. Do manipulační nádrže 2 3^e rovněž zaústěno potrubí 2 výkalů, které je přes kalové čerpadlo 2 propojeno se sběrnou jímkou £. Ze spodní části manipulační nádrže 2 3^€ vyvedeno potrubí 9 upravených výkalů, do něhož je vřazeno dávkovači čerpadlo 2 upravených výkalů a průtokoměr 15 upravených výkalů, přičemž potrubí 2 j^e zaústěno do směšovače 12 upravených výkalů a organické hmoty, do něhož je zaústěn i dopravník 11 organické hmoty, jehož druhý konec je napojen na dávkovač 10 organické hmoty a/nebo na směšovač 12 upravených tekutých výkalů a organické hmoty navazuje dávkovač 10 organické hmoty přímo. Na směšovač 12 upravených výkalů a organické hmoty navazuje dopravník 13 substrátu vyústěný na fermentační složiště 14.To handling tank 2 ^e 3 mouthed 6_ additives conveyor leading from the reservoir 7_ additives. To handling tank 2 ^e 3 2 Conduits also faeces, which is connected via slurry pump 2 connected to the sink for £. From the bottom of the handling container 2 ^€ 3 led out pipe 9 arranged excrement, into which the interposed feed pump 2 adapted feces and flowmeter 15 adapted feces, wherein pipe 2 j ^e discharges into mixer 12 adapted excrements and organic matter, into which a and conveyor 11, the other end of which is connected to the organic matter dispenser 10 and / or to the mixed liquid feces and organic material mixer 12, directly connecting the organic material dispenser 10. The mixer 12 of treated feces and organic matter is followed by a substrate conveyor 13 leading to a fermentation bed 14.

Do manipulační nádrže 2 ^se dopraví původní výkaly hospodářských zvířat, jako vepřové, hovězí, drůběží trus a jiné, které lze doplnit jinými látkami o vyšším obsahu sušiny, jako čistírenské kaly, rybniční bahno apod., tak, aby bylo dosaženo standardizace sušiny v tekutých výkalech. Pro zvýšení jímavosti je možno tekuté výkaly doplnit doplňkovými látkami typu sorbentů, jako např. bentonit, saturační kaly a jiné, dopravníkem 6. Obsah manipulační nádrže 2 se intenzívně promíchá homogenizátory 2» čímž vznikne homogenní suspenze. Vzniklá suspenze upravených výkalů se čerpá a dávkuje dávkovacím čerpadlem 2 upravených výkalů do směšovače 12 upravených výkalů a organické hmoty. Sem je současně dávkována přesná dávka organické hmoty jako je řezená sláma obilní, řepková a jiné organické hmoty dávkovačem 10 organické hmoty, kterým je např. dávkovači stůl, samosběrací a vyprazdňovací vůz apod. Směšovačem 12 organické hmoty a upravených tekutých výkalů je např. stacionární kontinuální bubnová míchačka, směšovací vřetenové čerpadlo nebo mobilní směšovač. Nadávkovaná organická hmota s upravenými výkaly se ve směšovači 12 organické hmoty a upravených tekutých výkalů rovnoměrně promíchá a výsledný produkt, organominerální substrát, se ukládá na fermentační složiště 14 do vrstvy asi 2 cm vysoké. Ze substrátu zmizí samovolnou fermentací celulolytickými baktériemi, nejpozději po 2 dnech fekální zápach. Za současného odpaření části vody zvýšenou teplotou, vznikne soudržné organické hnojivo.To handling tank 2 ^is conveyed original excreta of farm animals such as pork, beef, poultry droppings and other, which can be supplemented by other substances with a higher dry matter content, such as sewage sludge, pond sludge, etc., So as to achieve standardization of the solids in the liquid excrements . To increase the holding capacity, the liquid feces can be supplemented with sorbent additives such as bentonite, saturating sludge and others by a conveyor 6. The contents of the handling tank 2 are intensively mixed with homogenizers 2 to form a homogeneous suspension. The resulting treated feces suspension is pumped and dosed by the treated feces dosing pump 2 into the treated feces and organic matter mixer 12. At the same time, an accurate dose of organic matter such as cut cereal, rapeseed and other organic matter is dosed by an organic matter dispenser 10, such as a dosing table, self-loading and emptying wagon, etc. The organic material mixer 12 is a stationary continuous drum mixer, mixing screw pump or mobile mixer. The metered organic matter with treated feces is mixed evenly in the organic matter mixer 12 and treated liquid feces and the resulting product, an organomineral substrate, is deposited on the fermentation broth 14 in a layer approximately 2 cm high. It disappears from the substrate by spontaneous fermentation with cellulytic bacteria, at the latest after 2 days fecal odor. When a part of the water evaporates at an elevated temperature, a coherent organic fertilizer is produced.

Příklad 1Example 1

Bylo použito 2,6 hmotnostního dílu vepřových výkalů o obsahu 3% sušiny a 1 díl drůbežích výkalů o sušině 21 %, k tomu byly přidány 4 hmotnostní procenta saturačních kalů. Mícháním a homogenizací vzniklá suspenze obsahovala 8 % sušiny. Suspenze upravených výkalů v dávce 11 hmotnostních dílů byla smíchána s 1 hmotnostním dílem řezané pšeničné slámy o obsahu 85 % sušiny a vzniklý organominerální substrát o pH 6,9 byl podroben několikadenní fermentaci,2.6 parts by weight of pork feces having a dry matter content of 3% and 1 part by weight of poultry feces having a dry matter content of 21% were used, to which 4% by weight of saturating sludge was added. The resulting suspension contained 8% solids by stirring and homogenization. The treated slurry slurry in a batch of 11 parts by weight was mixed with 1 part by weight of cut wheat straw containing 85% dry matter and the resulting organomineral substrate at pH 6.9 was subjected to several days of fermentation,

Čímž vzniklo organominerální hnojivo, u něhož poměr C:N byl 14:1. Z uvedeného vyplývá, že 1 hmotnostní díl řezané pšeničné slámy pojme 11 hmotnostních dílů upravených vepřových výkalů.This gave an organomineral fertilizer with a C: N ratio of 14: 1. It follows that 1 part by weight of cut wheat straw holds 11 parts by weight of treated pork feces.

Příklad 2Example 2

Bylo použito 1,4 hmotnostního dílu vepřových výkalů o obsahu 3 Ϊ sušiny a 1 hmotnostního dílu drůběžích výkalů o sušině 21 %, k tomu byly přidány 2 hmotnostní procenta bentonitu. Mícháním a homogenizací vzniklá suspenze obsahovala 10 % sušiny. Suspenze upravených výkalů v dávce 13 hmotnostních dílů byla smíchána s 1 hmotnostním dílem pšeničné řezané slámy o obsahu 85 % sušiny a vzniklý organominerální substrát o pH 6,7 byl podroben několikadenní fermentaci, čímž vzniklo organominerální hnojivo, u něhož poměr C:N byl 17:1.1.4 parts by weight of pork feces containing 3 Ϊ dry matter and 1 part by weight of poultry feces having a dry matter content of 21% were used, to which 2% by weight of bentonite was added. The resulting suspension contained 10% solids by stirring and homogenization. The treated slurry slurry at 13 parts by weight was mixed with 1 part by weight of wheat cut straw of 85% dry matter and the resulting organomineral substrate at pH 6.7 was fermented for several days to produce an organomineral fertilizer having a C: N ratio of 17: 1.

Claims

Process for producing organic fertilizer, characterized in that the original liquid feces of low dry matter content, eg pork, are thickened with additives such as sewage sludge and saturation sludge, eventually feces of other livestock of higher dry matter, mineral sorbents and other substances with low dry matter content. a high colloid content to a dry matter content of at least 8%, mixed and homogenized with each other, and the resulting suspension is dosed in a ratio of 1 to 13 parts by weight to 1 part by weight of organic matter such that the C: N ratio is in the range 10 to 25: 1; The pH is adjusted to 6.4 to 7.4, the components being mixed together in an organomineral substrate which is deposited on the fermentation broth, fermented for 10 days at a temperature of up to 65 ° C while evaporating some of the water and removing the faecal odor.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a handling tank (1) with at least one homogenizer (2), into which handling tank (1) the additive conveyor (6) and the piping (5) are connected. feces connected by a sludge pump (3) to the feces collecting sump (4), wherein the bottom of the handling tank (1) reaches a treated feces pipe (9) provided with a metering pump (8) and is connected to the treated feces mixer (12); the organic material into which the organic material dispenser (10) opens and from which the substrate conveyor (13) and / or the treated feces (9) is led out between the organic material dispenser (10) and the mixer (12) ) treated feces and organic matter.

Apparatus according to claim 2, characterized in that a flow meter (15) is inserted into the treated feces pipe (9).