PL230823B1 - Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej. Wynalazek ma zastosowanie w branży rolniczej, najlepiej stosuje się go po wytworzeniu jako nawóz rolniczy do użyźniania pól. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej, powstałej z przetwarzania biomasy i/lub bioodpadów w procesie fermentacji metanowej w instalacjach biogazowych, polega na higienizacji pulpy pofermentacyjnej do postaci półproduktu, po uprzednim wyjałowieniu pulpy pofermentacyjnej dla zapewnienia stabilizacji biologicznej, po czym półprodukt poddaje się obróbce cieplnej i hydratacji przez wymieszanie go z dodatkami. W trakcie higienizacji podgrzewa się pulpę pofermentacyjną do temperatury 75°C w komorze higienizacyjnej przez co najmniej 1/2 h, przy czym uzyskany podczas higienizacji półprodukt w formie płynnej o zawartości suchej masy poniżej 10% miesza się z biopopiołem aż do uzyskania zmiany stanu skupienia ich mieszaniny z ciekłego na stały, po czym do mieszaniny dodaje się zmieloną słomę żytnią, gdzie dozowanie i mieszanie słomy z mieszaniną półproduktu z biopopiołem wykonuje się w temperaturze z zakresu od 40°C do 70° włącznie. W wyniku tego miał słomy nasyca się uprzednio sporządzoną mieszaniną jednocześnie pozostając substancją zdyspergowaną w otrzymanym produkcie gotowym, którym jest już nawóz rolniczy w gotowej postaci o konsystencji zestalonego ciała stałego. Może być po przesuszeniu nawozem sypkim, choć może także być lekko zbrylonym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej. Wynalazek ma zastosowanie w branży rolniczej, najlepiej stosuje się go po wytworzeniu jako nawóz rolniczy do użyźniania pól.

Wiadome jest powszechnie, że we wskazanych gałęziach przemysłu powstają znaczne ilości odpadów w postaci biomasy. Występuje znaczna niedogodność z ich zagospodarowaniem, gdyż nie zawsze istnieje możliwość przetworzenia jej na miejscu, np. w paliwo na własne potrzeby zakładu bądź gospodarstwa. Biomasa jest często po prostu jedynie spalana, nawet bez starań przy tym procesie odzyskania bądź spożytkowania energii, jaka w biomasie pozostaje.

Stąd znane są różne sposoby przetwarzania biomasy, np. jako paliwo w ciepłowniach, jako paliwo w zakładach produkujących energię elektryczną. Niedogodnością jest jednak doprowadzenie biomasy do postaci wystarczająco suchej, aby bądź transport na miejsce przetworzenia mógł zostać zrealizowany, bądź aby w postaci suchej lub półsuchej biomasa mogła zostać wykorzystana. Potrzeba na to znacznej ilości energii dostarczanej ze źródeł niezależnych, potrzebne są niezależne instalacje do zastosowania ich w niezależnym procesie suszenia celem przygotowania biomasy do procesu uzyskiwania z niej energii bądź paliwa energetycznego przydatnego w jeszcze innych instalacjach lub ewentualnie produktach o pewnej wartości energetycznej, np. dotyczy to pelletu, czy też ogniw węglowych jako paliwa wysokoenergetycznego.

Jednym z produktów biomasy poddanej obróbce jest pulpa pofermentacyjna, zwana też pofermentem. Drugim jest biogaz. Najczęściej powstają z przetwarzania biomasy i jednocześnie lub zamiennie przetwarzania bioodpadów w procesie fermentacji metanowej. Istnieją badania, które wskazują że poferment z biogazowni rolniczych jest wartościowym nawozem i wpływa korzystnie zarówno na wzrost roślin, jak i stan i właściwości gleby. Niedogodnością pozostaje jednak nadal zbyt płynny charakter pulpy pofermentacyjnej. Płyn pofermentacyjny z biogazowni, aby bowiem mógł być wykorzystany w rolnictwie musi spełniać warunki dotyczące zawartości substancji zanieczyszczających i wymogi sanitarne. Nie może on zawierać metali ciężkich w ilościach przekraczających określone wartości, jednak przede wszystkim zawartość zawiesiny ogólnej musi wynosić poniżej 70 mg/l.

Znany jest na przykład z polskiego opisu patentowego o numerze PL 169896 sposób higienizacji osadów pofermentacyjnych z jednoczesnym przeprowadzeniem toksycznych metali w trudno rozpuszczalne związki chemiczne. Dotyczy on co prawda osadów komunalnych, jednak ukazuje, że jest możliwość usunięcia niedogodności związanej z ostrymi kryteriami i warunkami utylizacji produktu pofermentacyjnego i jest możliwa higienizacja. Znany sposób polega na tym, że miesza się 10 części wagowych osadu pofermentacyjnego, o zawartości 18% wag. suchej masy, z 1 częścią wagową pyłu cementowego z elektrofiltru z cementowni zawierającego 34% wag. tlenku wapniowego, a następnie do powstałej mieszaniny dodaje się 1,1 część wagową wyprażonego dolomitu w temp. 873 K przez 2 h zawierającego 12% wagowych tlenku magnezowego. Opcją rozwiązania znanego jest to, że do mieszaniny dodaje się 1,5 części wagowej prażonej, w temp. 673 K przez 4 h, zwietrzeliny bazaltowej.

Ze zgłoszenia polskiego o numerze PL385987 znany jest sposób konwersji masy organicznej z osadów ściekowych i odpadów produkcji rolnej i rolno spożywczej m.in. na nawozy dla upraw roślinnych. Wskazane jest, że po zakończeniu procesu odgazowania, masę pofermentacyjną poddaje się odwodnieniu, np. wirówką, do zawartości od 20% do 30% suchej masy we frakcji stałej, po czym frakcję stałą poddaje się hydratacji przez wymieszanie jej z dodatkami mineralnymi o dużej absorpcji wody, np. wapnem hydratyzowanym, dolomitem, itp. Inną metodą wskazaną w tym znanym procesie jest zamiana procesu hydratyzacji na suszenie fluidalne. Frakcję płynną masy pofermentacyjnej o zawartości od 0,5% do 2% suchej masy poddaje się dalszemu oczyszczaniu po zawróceniu do procesu głównego.

Celem rozwiązania według wynalazku jest ominięcie różnych niedogodności związanych z wykorzystaniem pulpy pofermentacyjnej w formie jedynie płynnej poprzez uzdatnienie jej w taki sposób, aby mogła uzyskać postać o jak największej zawartości procentowej suchej masy w jednostce objętości, co do tej pory jest trudne do osiągnięcia ze względu na liczne zabiegi technologiczne i niezależnie nie zawsze jest to tak samo technicznie powtarzalny proces. Celem jest także wykorzystanie jej jako nawozu rolniczego spełniającego wszelkie kryteria techniczne dopuszczające jego stosowanie.

Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej, powstałej z przetwarzania biomasy i/lub bioodpadów w procesie fermentacji metanowej w instalacjach biogazowych, polega według wynalazku na higienizacji pulpy pofermentacyjnej do postaci półproduktu, po

PL 230 823 Β1 uprzednim wyjałowieniu pulpy pofermentacyjnej dla zapewnienia stabilizacji biologicznej, po czym półprodukt poddaje się obróbce cieplnej i hydratacji przez wymieszanie go z dodatkami. Wynalazek charakteryzuje się tym, że w trakcie higienizacji podgrzewa się pulpę pofermentacyjną do temperatury 75°C w komorze higienizacyjnej przez co najmniej % h, przy czym uzyskany podczas higienizacji półprodukt w formie płynnej o zawartości suchej masy poniżej 10% miesza się z biopopiołem aż do uzyskania zmiany stanu skupienia ich mieszaniny z ciekłego na stały, po czym do mieszaniny dodaje się zmieloną słomę żytnią, gdzie dozowanie i mieszanie słomy z mieszaniną półproduktu z biopopiołem wykonuje się w temperaturze z zakresu od 40°C do 70° włącznie. W wyniku tego miał słomy nasyca się uprzednio sporządzoną mieszaniną jednocześnie pozostając substancją zdyspergowaną w otrzymanym produkcie gotowym, którym jest już nawóz rolniczy w gotowej postaci o konsystencji zestalonego ciała stałego. Może być po przesuszeniu nawozem sypkim, choć może także być lekko zbrylonym.

Korzystnie do podgrzania pulpy pofermentacyjnej wykorzystuje się ciepło wyprodukowane w trakcie spalania biogazu.

Korzystnie popiół dozuje się w takiej ilości, aby stanowił on od 15% do 40% masy półproduktu, z którym jest mieszany.

Korzystnie o ile ilość popiołu jest mniejsza niż 25% masy półproduktu, z którym jest mieszany, domieszkuje się flokulant, korzystnie siarczan żelazowy.

Korzystnie domieszkuje się do mieszaniny materię organiczną, korzystnie torf.

Korzystnie torf stanowi od 15% do 30% objętości gotowego produktu, przy czym tym więcej im większe posiada nasycenie wodą.

Korzystnie dozowanie i mieszanie słomy z mieszaniną półproduktu z biopopiołem wykonuje się w temperaturze z zakresu od 50°C do 60°.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że nawóz wytworzony wg wskazanego sposobu jest środkiem poprawiającym właściwości gleby. Wpływa korzystnie na żyzność gleby poprzez dostarczanie składników pokarmowych niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin takich jak azot, potas i wapń. Wzbogaca glebę w substancję organiczną. Przeznaczony jest do stosowania pod wszystkie rośliny uprawy polowej, w warzywnictwie, sadownictwie, w uprawie roślin ozdobnych i na trawniki.

Wynalazek został zrealizowany w poniżej przedstawionym przykładzie wykonania.

Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej, powstałej z przetwarzania biomasy i/lub bioodpadów w procesie fermentacji metanowej w instalacjach biogazowych, polega na higienizacji pulpy pofermentacyjnej do postaci półproduktu, po uprzednim wyjałowieniu pulpy pofermentacyjnej dla zapewnienia stabilizacji biologicznej, po czym półprodukt poddaje się obróbce cieplnej i hydratacji przez wymieszanie go z dodatkami. W trakcie higienizacji podgrzewa się pulpę pofermentacyjną do temperatury 75°C w komorze higienizacyjnej przez 40 minut, przy czym uzyskany podczas higienizacji półprodukt w formie płynnej o zawartości suchej masy 8% miesza się z biopopiołem aż do uzyskania zmiany stanu skupienia ich mieszaniny z ciekłego na stały, po czym do mieszaniny dodaje się zmieloną słomę żytnią w ilości 25% objętości mieszaniny, gdzie dozowanie i mieszanie słomy z mieszaniną półproduktu z biopopiołem wykonuje się w temperaturze 60°. W wyniku tego miał słomy nasyca się uprzednio sporządzoną mieszaniną jednocześnie pozostając substancją zdyspergowaną w otrzymanym produkcie gotowym, którym jest już nawóz rolniczy w gotowej postaci o konsystencji zestalonego ciała stałego. Po przesuszeniu jest on nawozem sypkim, choć lekko zbrylonym.

Do podgrzania pulpy pofermentacyjnej wykorzystuje się ciepło wyprodukowane w trakcie spalania biogazu. Popiół stanowi 24% masy półproduktu, z którym jest mieszany. Domieszkuje się flokulant, w postaci siarczanu żelazowego w ilości kolejnych 5%. Domieszkuje się do mieszaniny materię organiczną w postaci torfu, przy czym torf stanowi 22,5% objętości gotowego produktu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej, powstałej z przetwarzania biomasy i/lub bioodpadów w procesie fermentacji metanowej w instalacjach biogazowych, polegający na higienizacji pulpy pofermentacyjnej do postaci półproduktu, po uprzednim wyjałowieniu pulpy pofermentacyjnej dla zapewnienia stabilizacji biologicznej, po czym półprodukt poddaje się obróbce cieplnej i hydratacji przez wymieszanie go z dodatkami, znamienny tym, że w trakcie higienizacji podgrzewa się pulpę pofermentacyjną do temperatury 75°C w komorze higienizacyjnej przez co najmniej % h, przy czym uzyskany podczas

   PL 230 823 Β1 higienizacji półprodukt w formie płynnej o zawartości suchej masy poniżej 10% miesza się z biopopiołem aż do uzyskania zmiany stanu skupienia ich mieszaniny z ciekłego na stały, po czym do mieszaniny dodaje się zmieloną słomę żytnią, gdzie dozowanie i mieszanie słomy z mieszaniną półproduktu z biopopiołem wykonuje się w temperaturze z zakresu od 40°C do 70° włącznie, w wyniku czego miał słomy nasyca się uprzednio sporządzoną mieszaniną jednocześnie pozostając substancją zdyspergowaną w otrzymanym produkcie gotowym.
2. 2. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej według zastrz. 1, znamienny tym, że do podgrzania pulpy pofermentacyjnej wykorzystuje się ciepło wyprodukowane w trakcie spalania biogazu.
3. 3. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej według zastrz. 1 albo zastrz. 2, znamienny tym, że popiół dozuje się w takiej ilości, aby stanowił on od 15% do 40% masy półproduktu, z którym jest mieszany.
4. 4. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej według zastrz. 3, znamienny tym, że dla ilości popiołu mniejszej niż 25% masy półproduktu, z którym jest mieszany, domieszkuje się fiokulant, korzystnie siarczan żelazowy.
5. 5. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej według zastrz. 1 albo zastrz. 2, albo zastrz. 3, albo zastrz. 4, znamienny tym, że domieszkuje się do mieszaniny materię organiczną, korzystnie torf.
6. 6. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej według zastrz. 5, znamienny tym, że torf stanowi od 15% do 30% objętości gotowego produktu, przy czym tym więcej im większe posiada nasycenie wodą.
7. 7. Sposób wytwarzania nawozu organiczno-mineralnego z pulpy pofermentacyjnej według zastrz. 1, albo zastrz. 2, albo zastrz. 3, albo zastrz. 4, znamienny tym, że dozowanie i mieszanie słomy z mieszaniną półproduktu z biopopiołem wykonuje się w temperaturze z zakresu od 50°C do 60°.