CS264824B1 - Organické lignocelulózové hnojivo - Google Patents

Abstract

Organické lignocelulózové hnojivo sa vyrába z kalov čistiarní odpadových vód obsahujúcich odpadné celulózové a lignocelulózové vlákna, zo stromovej kóry a močoviny alebo inej dusík obsahujúcej látky. Konverzia lignocelulózových materiálov na žiadané hnojivo sa dosahuje biologickým procesom prebiehajúcim v tzv. bioreaktoroch, v ktorých sa materiál súčasne hygienizuje. Po opuštění bioreaktora materiál ešte 3 až 5 týždňov dozrieva na hromadách. Organické lignocelulózové hnojivo zlepšuje štruktúru půdy a obohacuje ju humusotvornými látkami. Podlá požiadaviek odberatelov sa móže hno- jívo obohatit tiež niektorými stopovými prvkami. Riešenie sa móže využívat v celu- lózopapierenskom priemysle, v závodooh s vSčším výskytom vláknitých odpadov. Produkt sa bude využívat v polnohospodárskej velkovýrobě i malovýrobe.

Description

Vynález sa týká organického lignocelulózového hnojivá vyrobeného z netradičných, na tento účel doteraz nevyužívaných materiálov - odpadných celulózových a lignocelulózových vlákien.

Pri výrobě celulózy a papiera, ako aj pri spraoovávani zberového papiera vzniká poměrně velké množstvo rózných odpadov celulózového a lignocelulózového charakteru. Spomedzi nich velký podiel tvoria krátké, na výrobu papiera vSčšinou nepoužitelné celulózové vlákna, prechádzajúce cez šitá papierenských strojov. Poměrně velké množstvo takýchto krátkých celulózových vláken vzniká pri spracování zberového papiera. Uvedené krátké celulózové vlákna preohádzajú do odpadových vůd. Xch vypúšťanie do prírodných relipientov je značné obmedzené. Z toho důvodu sa musia zachytit, vSčšinou v mechanických čistiarňach odpadných vdá. Kaly z čistiarní odpadných vůd obsahujúce krátké celulózové vlákna sa odvodňuj ú a v tejto fonňe sa prakticky vžáy vyvážajú na skládky, kde sú na závadu z ekologického hlediska, pretože zaberajú úžitkové plochy a podliehajú biologickému rozkladu doprevádzanému často nepříjemným zápachom.

Z chemickéno hladiska můžeme odpadně celulózové vlákna považovat za zdroj organicky vřazeného uhlika, t.j. za cennú sekundárnu surovinu. Na využitie tohoto materiálu bolo navrhnutých viacero postupov. Uvažovalo sa pri nich s priamou konverziou na bielkovinnú bicmasu alúžiaciu ako krmivo pre hospodářské zvieratá prostredníctvom mikrobiálnej kultúry Chaetomium cellulolyticum (tzv. postup Waterloo - M. Moo-Young, A. Ling, D.G. Mc Donald :Pulp and Paper Canada 81, T 123 (1980), ako aj s priamym skrmovaním hospodářskými zvieratami po termickej úpravě a eventuálnom přídavku močoviny slúžiacej na zvýšenie nutričnej hodnoty pri výkrme prežúvavcov (taxz. postup STAKE - Compagnie Frangaise ďEtudes et de Construction Technic : Firemně propagačně materiály). obidva navrhnuté postupy však neboli priemiselne realizované a v súčastnosti existujú iba v poloprevádzkovom měřítku.

V případe, že uvedené krátké celulózové vlákna obsahujú vSčšie množstvo papierenského plnidla kaolinu, je možné ich špeciálnym postupom spalovat, pričom sa regeneruje papierensky použitelný kaolín (tzv. proces ZIMPRO - U FENCHEL : Deutche Papierwirtschaft č.3, 129 (1978) a U.Fenchel : Das Papier 32 (č. 10A) V 34 (1978). Tento proces ako sa ukázalo je však ekonomicky velmi náročný.

Spalovanie tohoto materiálu vzhladom na jeho vysokú vlhkost taktiež nie je vhodné a vyžaduje přívod přídavného paliva.

V literatúre sú uvedené tiež návrhy na pridávanie celulozových vlákien (vo formě kalov z čistiarní odpadových vůd) do půdy, kde by mali slúžit ako organické hnojivo (A.Z.Jevilevič : Využitie kalu z odpadných vfid, SNTL Praha 1984). Tento postup má však nevýhodu v poměrně dlhej humifikácii celulozových vlákien a preto je výhodnejšie ich podrobit biologickému spracovaniu, pri ktorom ich písmena na polnohospodársky cenné organické látky prebiehá rýchlejšie.

Jednoduché kompostovánie kalov tvořených krátkými celulozóvýmí vláknami však prakticky nie je možné, nakolko sa jedná o kompaktný, mechanicky značné pevný materiál, ktorý nie je něžné účinné prevzdúšnit ani mechanickým prevzdušňovaním, ani zavádzaním stlačeného vzduchu. Úspěšnému kompostovániu bráni tiež vysoký obsah vody. Z toho důvodu je potřebné přidat k celulózovým vláknem materiál schopný odoberať nadbytočnú vlhkost a dodat zmesi mechanické vlastnosti umožňujúce priebeh žiaducioh biologických procesov. Z hladiska výskytu v podnikoch celulózo-papierenského priemyslu je na tento účel najvhodnejšia stromová kůra, ktorá je v celulózkách odpadová, s problematickými možnosťami využívania. Jej využitie spalováním v špeciálnych kotloch nie je totiž vo všetkých pripadoch optimálnym riešením.

Namiesto kůry je však možné použit aj materiál s podobnými vlastnosťami, například piliny, odpadky zo slamy a pod.

«

V miestach s velkou konoentráciou kůrového odpadu je ekonomicky zaujímavé aj kompostovánie samotnej kůry, připadne s prídavkom biokalu, alebo dómových odpadov (Prospektové materiály SZP Stětí) čo si však vyžaduje jej mechanická úpravu, hlavně drtením. Takéto spracovanie samotnej' kóry však nerieši problematiku ostatných papierenských odpadov. Z hladiska komplexného spracovania odpadových materiálov a tým realizácie bezodpadovej technologie pri výrobě celulózy a papiera je preto žiadúce spraoovávať kóru s inými samostatné nevyužitelnými materiálmi.

úloha kóry (resp. pilin) pri kompostovaní kalov tvořených krátkými celulózovými vláknami je iné ako pri kompostovaní biokalu (t.j. kalu z biologických čistiarní odpadových vód obsahujúceho hlavně buňky rozmnožených mikroorganizmov), alebo iného materiálu chudobného na uhlík.

V tomto případe kóra pósobí ako tzv. nosič uhlíka, bez ktorého nie je možný život mikroorganizmov spósobujúcích humifikáciu.

Pri kompostovaní celulózových materiálov nie je kóra potřebná ako nosič uhlíka, pretože celulóza (resp. lignin, samotná obsahuje dostatočné množstvo uhlíka. V tomto případe je však nevyhnutné ako zložka upravujúca štruktúru materiálu do takého stavu, aby mohl kompostovací proces úspěšně probehnúť.

Na úspěšný priebeh biologického procesu, ktoróho výsledkom je organické hnojivo, je potřebné dodržať poměrné zastúpenie obsahu uhlíka a dusíka v spracovávanom materiáli. Ani kóra ani kaly obsahujúce celulózové vlákna však dusík prakticky neobsahujú, a preto je potřebné ku zynesi přidat dusík vo formě niektorej premyselne vyrábanej dusíkatej slúčeniny, alebo vo formě polnohospodárskych dusíkatých odpadov, například hnojovice.

Klasické kompostovanie na hromadách je proces náročný na plochy, ako aj na pracovně sily a proto je výhodné realizovat celý proces v špeciálnom zariadení, tzv. bioreaktore.

Bioreaktor je kontinuálně tunelové, alebo věžové zariadenie, cez ktoré spracovávaný materiál prechádza za intenzívneho prevzdušňovania.

Bioreaktory sa v^súčastnosti používajú na spracovánie polnohospodárskych a komunálnych odpadov. Na spracování odpadkov z celulčzo-papierenského priemyslu sa doteraz nevyužívali.

Tento spósob využitia si vyžiada niektoré úpravy ich súčesnej konštrukcie. Získaný produkt obsahuje 50 - 60 % sušiny a v sušině 14 - 20 % popola a 37 - 45 % uhlíka.

Podstatou předloženého vynálezu je organické lignocelulózové hnojivo. Surovinou na jeho výrobu sú kaly z odpadových vód celulózo-papierenského priemyslu. Hnojivo obsahuje 54 až 66 % · hmot. kalu tvořeného celulózovými vláknami s obsahom sušiny 20 až 25 % hmot._t33 až 44 % hmot. stromovej kóry a/alebo dřevených pilin s obsahom sušiny 55 až 70 % hmot. a 1 až 2 % hmot. močoviny alebo ekvivalentně množstvo inej dusíkatej látky.

Kaly z odpadových vód používané na výrobu tohoto hnojivá obsahujú v sušině 10 až 20 % popola, 30 až 45 % uhlíka a dalšie zložky (vodík,kyslík).

Organické lignocelulózové hnojivo neobsahuje volný amoniakálny dusík a je vhodné na zlepšenie obsahu jej humusotvornej zložky.

Příklady:

1. 15,6 t a.s. krátkých vlákien (kaly z čistiarne odpadových vód obsahujúce odpadně celulózové vlákna) sa po odvodněni na dvojsitovom lise, alebo na inom vhodnom zariadení zmiešajú s 9,6 t a.s. odpadovej kóry a 0,5 t a.s. kryštalickej močoviny a nadávkujú sa do bioreaktora.

Před vstupom do bioreaktora sa sušina upraví na 40 % prídavkom hotového produktu vystupujúceho z bioreaktora, čím sa materiál súčasne obohatí potřebnou mikroflórou. Po výstupe z bioreaktora sa materiál navrství na dozrievacie hromady, kde sa skladuje ešte 3 až 4 týždne. Dozretý produkt sa expeduje prostriedkami hromadnej nákladnej dopravy, pre drobnopestovatelov sa plní do malospotrebitelských obalov.

2. 12,5 t a.s. krátkých vlákien (kaly z čistiarne odpadových vód obsahujúce odpadně celulózové vlákna) sa po odvodnění zmiešajú s 7,7 t a.s. dřevených pilin a 4,6 t a.s. hnojovice. Po úpravě sušiny' na 40 % pomocou hotového produktu sa materiál nadávkuje do bioreaktora a postupuje sa dalej rovnako ako v příklade 1. Kóra a piliny sú navzájom zaměnitelné materiály, móže sa použit aj ich zmes. Produkt sa móže podlá požiaďaviek odberatelov obohatit mikroprvkami potřebnými pre rast polnohospodárskych kultúr.

3. Lignocelulózové organické hmojivo v množstvech potřebných na overenie účinnosti a nezávadnosti je možné připravit aj na vhodnom laboratórnom zariadení. Vyšetrenie takto připravených vzoriek na autorizovaných polnohospodárskych pracoviskách potvrdilo, že lignocelulózové hnojivo je možné kvalifikovat ako organický substrát s prídavkom minerálnych živin.

Dusík přidávaný v priebehu procesu je čiastočne mineralizovaný a čiastočne imobilizovaný do organických vázieb, ako výsledek postupnej premeny organických látok spracovávaných surovin. Z biochemického hodnotenia vyplývá, že materiál vykazuje stredne vysokú bazálnu respiráciu so schopnostou převodu obsiahnutých organických látok na látky s vyššou stabilitou. Zvolená substrátová skladba a spósob výroby umožňuje vyrobit organické hnojivo resp. pestovatelský substrát zodpovedajúci akostným znakom minimálně podlá ČSN 46 5735.

Výhodou navrhovaného postupu voči klasickému kompostovanou je možnost spracovat odpady celulózo-papierenského priemyslu priamo na mieste ich vzniku, bez velkých priestorových nárokov a bez vHčšich nárokov na pracovné sily. Vyrobené organické hnojivo sa vSčšinou uplatní v najbližšom okolí výrobných závodov, Čím sa ušetria náklady na dopravu.

Claims (2)

1. Organické lignocelulózové hnojivo na báze kalov z čistenia odpadových vód z celulózopapierenského priemyslu vyznačené tým, že obsahuje 54 až 66 % hmot. kalu tvořeného celulózovými a lignocelulózovými vláknami s obsahom sužiny 20 až 25 % hmot/, 33 až 44 » hmot. stromovej kóry a/alebo dřevných pilin s obsahom sužiny 55 až 70 % hmot. a 1 až 2 % močoviny alebo ekvivalentně množstvo inej dusíkatej látky.

2. Organické lignocelulózové hnojivo podlá bodu 1 vyznačené tým, že kal tvořený eelulózovými a lignocelulózovými vláknami obsahuje v sušině okrem dalších zložiek 10 až 20 % hmot. popola a 30 až 45 % uhlíka.