PL244473B1 - Sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia z wykorzystaniem odcieków ściekowych. Sposób, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że w pierwszej kolejności ciecz powstałą podczas mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków filtruje się, po czym higienizuje się ją poprzez ogrzanie do temperatury z przedziału od 60 do 100°C oraz utrzymanie w tej temperaturze przez co najmniej 30 minut, następnie ciecz stabilizuje się poprzez jej pozostawienie w zbiorniku technologicznym przez co najmniej 12 godzin, następnie cykl obejmujący higienizację oraz stabilizacje powtarza się co najmniej jednokrotnie, przy czym w ostatnim cyklu podczas higienizacji cieczy dodaje się związki potasu w ilości od 0,4 g/litr cieczy do 3,0 g/litr cieczy, a po przereagowaniu ciecz pozostawia się do schłodzenia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia, mającego zastosowanie do wzbogacania gleby w substancje organiczne i mineralne w celach nawozowych.

W ostatnim czasie na znaczeniu zyskują produkty wytwarzane z surowców odpadowych. Dotyczy to niemal wszystkich gałęzi gospodarki. Odzyskiwanie składników nawozowych z odpadów staje się aktualnie istotnym elementem gospodarki o obiegu zamkniętym i zrównoważonego rozwoju. Umożliwia to pozyskiwanie pierwiastków nawozowych - N, P i K. Znane są nawozy wieloskładnikowe w postaci stałej, granulowanej. Znane są również płynne nawozy wieloskładnikowe otrzymywane na bazie fosforanu amonu lub odpadów z produkcji związków fosforu.

Analiza tematu wskazuje na możliwość wykorzystania różnych odpadów do produkcji płynnych nawozów lub preparatów o właściwościach nawozowych.

Z opisu patentowego PL 160363 B1 znane jest rozwiązanie wytwarzania nawozu ciekłego z mikroelementami i substancją organiczną bazujące na organicznym hydrolizacie białkowym otrzymanym przez hydrolizę alkaliczną białka zwierzęcego.

W opisie patentowym PL 188937 B1 przedstawiono sposób wytwarzania nawozu płynnego z mieszaniny roztworu nawozowego i torfu lub węgla brunatnego.

W opisie patentowym PL 185159 przedstawiono sposób obróbki płynów zawierających osad ściekowy cechujący się tym, że w procesie ciągłym w celu jego odwodnienia stosuje się kwas i amoniak.

Z opisu patentowego PL 219239 B1 znany jest nawóz wieloskładnikowy w postaci jednorodnej zawiesiny wodnej, która zawiera fosfor w postaci superfosfatu lub mączki fosforytowej o uziarnieniu poniżej 0,5 mm w ilości zapewniającej udział składnika fosforowego w przedziale 3-20% mas. P2O5 oraz makroelementy wybrane z grupy, m.in. azot w łącznej ilości do 20% mas. N, potas w łącznej ilości do 25% mas. K2O.

Z publikacji „Production of compound mineral fertilizers as a method of utilization of waste products in chemical company Alwernia S.A.” autorstwa Malinowski P., Olech M., Sas J., Wańtuch W., Biskupski A., Urbańczyk L., Borowik M. i Kotowicz J. (Polish Journal of Chemical Technology, vol.12, no.3, 2010, pp.6-9) znane są sposoby wytwarzania nawozów zawiesinowych z osadów chemicznych oraz minerałów ilastych.

Z opisu patentowego PL 221186 B1 znany jest sposób otrzymywania płynnego nawozu z osadów ściekowych, węgla organicznego i kwasu siarkowego, przy czym mieszanina poddawana jest podgrzewaniu oraz higienizacji jonami Fe²⁺ i działaniu promieniowania mikrofalowego.

Z opisu zgłoszeniowego WO 2013109153 A1 znany jest sposób otrzymywania płynnego nawozu bioorganicznego, polegający na przeprowadzeniu wodnej ekstrakcji składników odżywczych, minerałów i substancji biologicznie czynnych zawartych w surowej substancji wyjściowej i oddzielenie nierozpuszczalnego w wodzie osadu, alkaliczną ekstrakcję substancji humusowych, neutralizację i połączenie ekstraktu alkalicznego z otrzymanym ekstraktem wodnym, gdzie wodną ekstrakcję przeprowadza się w temperaturze 20-40°C przez czas 1-3 godzin, a ługowanie prowadzi się w temperaturze 20-40°C przez czas 10-16 godzin, mieszając i pozostawiając mieszaninę do uzyskania produktu reakcji docelowej.

W opisie patentowym PL 230067 B1 przedstawiono sposób przekształcania suchego pofermentu w płynny nawóz organiczny zawierający kwasy humusowe, przy czym płynną masę poddaje się procesowi dojrzewania w warunkach kontrolowanego napowietrzania przez okres od 3 do 6 tygodni.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku P.351461 znany jest nawóz naturalny zawierający gnojowicę zwierząt parzystokopytnych w ilości 25-75% w stosunku do górnej masy nawozu oraz otręby pszennożytnie w ilości 25-75% w stosunku do ogólnej masy nawozu.

W opisie patentowym PL 235867 B1 przedstawiono sposób wytwarzania nawozu organicznego stanowiącego płynną mieszaninę składników organicznych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, uzdatnionego na drodze fermentacji metanowej, przy czym mieszanina jest sterylizowana w temperaturze 80-99°C,a następnie mieszana z osadkami kukurydzy i odpadami z przetwórstwa mleka i warzyw.

Według opisu patentowego PL 236167 B1 znany jest sposób wytwarzania nawozów organicznych, płynnych i półpłynnych, których masę organiczną stanowi gnojówka, gnojowica, osady denne lub osady ściekowe, przy czym do składnika organicznego w postaci płynnej masy organicznej, stanowiącej 90-95% wagowych, dodaje się zagęszczacze w postaci słomy i/lub węgla brunatnego oraz opoki kal cynowanej, rozdrobnione do postaci mikronizatu, o wielkości cząstek nie większych niż 200 μm, a następnie mieszaninę miesza się aż do uzyskania jednorodności i osiągnięcia wilgotności półpłynnej masy 75-85% lub wilgotności stałej masy do 25%.

Z opisu zgłoszeniowego KR 102012648 A znany jest sposób wytwarzania nawozów płynnych ze ścieków, przy czym ścieki wcześniej były poddawane procesom biologicznego oczyszczania w komorze nitryfikacji i denitryfikacji.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania preparatu do nawożenia, który będzie pozwalał na zagospodarowanie płynnych cieczy (odcieków) powstających podczas mechanicznego odwadniania osadów ściekowych, a także będzie zawierał przyswajalne formy substancji organicznych oraz azotu, fosforu i potasu, a jednocześnie będzie bezpieczny sanitarnie.

Sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia, z wykorzystaniem odcieków ściekowych, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że w pierwszej kolejności ciecz powstałą podczas mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków filtruje się, po czym higienizuje się ją poprzez ogrzanie do temperatury z przedziału od 60 do 100°C oraz utrzymanie w tej temperaturze przez co najmniej 30 minut, następnie ciecz stabilizuje się poprzez jej pozostawienie w zbiorniku technologicznym przez co najmniej 12 godzin, następnie cykl obejmujący higienizację oraz stabilizację powtarza się co najmniej jednokrotnie, przy czym w ostatnim cyklu podczas higienizacji cie czy dodaje się związki potasu w ilości od 0,4 g/litr cieczy do 3,0 g/litr cieczy, a po przereagowaniu ciecz pozostawia się do schłodzenia.

Korzystnie filtrację prowadzi się za pomocą filtra siatkowego nylonowego albo filtra tkaninowego. Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli stosuje się filtr o średnicy oczka poniżej 0,5 mm.

Następne korzyści uzyskiwane są, jeśli do ogrzewania cieczy stosuje się zbiornik technologiczny zamknięty z mieszadłem mechanicznym albo spiralną wężownicę zanurzoną w czynniku grzewczym wewnątrz zbiornika.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli stabilizację prowadzi się w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym.

Dalsze korzyści uzyskuje się, jeśli związki potasu dawkuje się w postaci roztworu wodnego.

Następne korzyści uzyskiwane są, jeżeli jako związek potasu stosuje się węglan potasu K2CO3 w ilości od 0,4 do 2,5 g/litr cieczy albo jako związek potasu stosuje się wodorofosforan potasu K 2HPO4 w ilości od 1 do 3 g/litr cieczy.

Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeśli cykl obejmujący higienizację oraz stabilizację realizuje się trzykrotnie.

Preparat do nawożenia otrzymany sposobem wg wynalazku posiada w swoim składzie związki organiczne oraz mikroelementy przydatne w celach nawozowych. W zależności od składu chemicznego cieczy powstającej podczas mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków oraz ilości aplikowanych związków potasu możliwy jest do uzyskania preparat o następującym składzie: co najmniej 0,08% (m/m) zawartości azotu całkowitego (N), co najmniej 0,05% (m/m) fosforu w przeliczeniu na pięciotlenek fosforu P2O5 oraz co najmniej 0,12% (m/m) potasu w przeliczeniu na tlenek potasu K2O.

Obróbka termiczna cieczy z mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków powoduje higienizację, efektem czego jest uzyskanie w pełni bezpiecznego pod względem sanitarnym preparatu płynnego do nawożenia. W uzyskanym preparacie brak jest bakterii chorobotwórczych i jaj pasożytów jelitowych. W porównaniu do innych nawozów naturalnych lub produktów o dpadowych do nawożenia, stosowanie preparatu płynnego wytworzonego wg wynalazku nie spowoduje zagrożenia dla zdrowia lub życia człowieka i zwierząt. Zawarte związki organiczne w wyniku działania kilkuetapowej obróbki termicznej są łatwiej przyswajalne dla roślin aniżeli w przypadku stosowania naturalnych nawozów organicznych.

Wynalazek przyczynia się do poprawy jakości środowiska i do rozwoju gospodarki o obiegu zamkniętym, dzięki możliwości wykorzystania do wytwarzania płynnego preparatu cieczy z mechanicznego odwadniania przefermentowanych osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków, które stanowią odpad z procesów technologicznych oczyszczalni ścieków.

Opracowany sposób wytwarzania preparatu płynnego pozwala na optymalizację składu gotowego produktu w zależności od składu surowej cieczy z mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków.

Zastosowanie preparatu płynnego wg wynalazku w celach nawozowych może przynieść wiele korzyści w postaci: zwiększenia udziału materii organicznej w glebie, dostarczenia związków biogennych azotu i fosforu, poprawy odczynu pH gleby oraz wzrostu odporności roślin na niekorzystne czynniki środowiska.

Preparat płynny może być aplikowany do gleby ręcznie lub za pomocą urządzeń mechanicznych dedykowanych do aplikacji nawozów w postaci ciekłej.

Możliwe jest zastosowanie w tym zakresie wozów asenizacyjnych lub aplikatorów doglebowych, np. płozowych lub talerzowych.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach realizacji.

Sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia w pierwszym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że w pierwszej kolejności 100 litrów cieczy z mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków o pH=8,7 i parametrach: N-NH4 = 1940 mg N/litr, Nog=3287 mg N/litr, Pog=632 mg P/litr i zawartości potasu na poziomie 540 mg K/litr filtruje się przez filtr tkaninowy o średnicy oczka 0,2 mm. Następnie w pierwszym cyklu w pierwszej kolejności prowadzi się higienizację, w ramach której ciecz ogrzewa się w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym do temperatury 80°C oraz utrzymuje w niej przez 60 minut, po czym ciecz pozostawia się do stabilizacji przez 24 godziny w zbiorniku technologicznym zamkniętym, dalej w drugim cyklu w ramach higienizacji, ciecz ogrzewa się do temperatury 80°C i utrzymuje w niej przez 60 minut, a następnie ciecz pozostawia się do stabilizacji przez 24 godziny w zbiorniku technologicznym zamkniętym, dalej w trzecim cyklu ciecz ogrzewa się w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym do temperatury 80°C przez 45 minut. W trzecim cyklu pod koniec higienizacji dodaje się 112 g węglanu potasu K2CO3 w postaci roztworu wodnego. Następnie całość pozostawia się do schłodzenia. Po przereagowaniu i schłodzeniu uzyskano 100 litrów preparatu płynnego do nawożenia o pH = 9,1 i zawartości 0,19% wag. azotu amonowego NH4+, 0,33% wag. azotu całkowitego, 0,14% wag. fosforu w przeliczeniu na pięciotlenek fosforu P2O5 oraz 0,14% wag. potasu w przeliczeniu na tlenek potasu K2O.

Sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia w drugim przykładzie realizacji prowadzi się tak, że w pierwszej kolejności 100 litrów cieczy z mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków o pH=8,7 i parametrach: N-NH4 = 1940 mg N/litr, Nog=3287 mg N/litr, Pog=632 mg P/litr i zawartości potasu na poziomie 540 mg K/litr przefiltrowano przez filtr tkaninowy o średnicy oczka 0,2 mm. Następnie w pierwszym cyklu w pierwszej kolejności prowadzi się higienizację, w ramach której ciecz ogrzewa się w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym do temperatury 90°C i utrzymuje w tej temperaturze przez 45 minut, po czym ciecz pozostawia się do stabilizacji przez 24 godziny w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanic znym, dalej w drugim cyklu w ramach higienizacji, ciecz ogrzewa się do temperatury 90°C i utrzymuje w niej przez 45 minut, a następnie pozostawia się ją do stabilizacji przez 24 godziny w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym, dalej w trzecim cyklu ciecz ogrzewa się w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym do temperatury 90°C i utrzymuje w niej przez 60 minut. W trzecim cyklu pod koniec higienizacji dodaje się 145,2 g wodorofosforanu potasu K2HPO4 w postaci roztworu wodnego. Następnie całość pozostawia się do schłodzenia. Po przereagowaniu i schłodzeniu uzyskano 100 litrów preparatu płynnego do nawożenia o pH=9,2 i zawartości 0,19% wag. azotu amonowego NH4+, 0,33% wag. azotu całkowitego, 0,26% wag. fosforu w przeliczeniu na pięciotlenek fosforu P2O5 oraz 0,15% wag. potasu w przeliczeniu na tlenek potasu K2O.

Sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia w trzecim przykładzie realizacji prowadzi się tak jak w przykładzie pierwszym, przy czym do filtrowania stosuje się filtr siatkowy nylonowy, zaś do ogrzewania cieczy w ramach higienizacji stosuje się spiralną wężownicę zanurzoną w czynniku grzewczym wewnątrz zbiornika.

Claims (11)

1. Sposób otrzymywania preparatu płynnego do nawożenia, z wykorzystaniem odcieków ściekowych, znamienny tym, że w pierwszej kolejności ciecz powstałą podczas mechanicznego odwadniania osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków filtruje się, po czym higienizuje się ją poprzez ogrzanie do temperatury z przedziału od 60 do 100°C oraz utrzymanie w tej temperaturze przez co najmniej 30 minut, następnie ciecz stabilizuje się poprzez jej pozostawienie w zbiorniku technologicznym przez co najmniej 12 godzin, następnie cykl obejmujący higienizację oraz stabilizacje powtarza się co najmniej jednokrotnie, przy czym w ostatnim cyklu podczas higienizacji cieczy dodaje się związki potasu w ilości od 0,4 g/litr cieczy do 3,0 g/litr cieczy, a po przereagowaniu ciecz pozostawia się do schłodzenia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że filtrację prowadzi się za pomocą filtra siatkowego nylonowego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że filtrację prowadzi się za pomocą filtra tkaninowego.

4. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że stosuje się filtr o średnicy oczka poniżej 0,5 mm.

5. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że do ogrzewania cieczy stosuje się zbiornik technologiczny zamknięty z mieszadłem mechanicznym.

6. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że do ogrzewania cieczy stosuje się spiralną wężownicę zanurzoną w czynniku grzewczym wewnątrz zbiornika.

7. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że stabilizację prowadzi się w zbiorniku technologicznym zamkniętym z mieszadłem mechanicznym.

8. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że związki potasu dawkuje się w postaci roztworu wodnego.

9. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że jako związek potasu stosuje się węglan potasu K2CO3 w ilości od 0,4 do 2,5 g/litr cieczy.

10. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że jako związek potasu stosuje się wodorofosforan potasu K2HPO4 w ilości od. 1 do 3 g/litr cieczy.

11. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 10, znamienny tym, że cykl obejmujący higienizację oraz stabilizację realizuje się trzykrotnie.