Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при комплексной переработке и утилизации рыбных отходов и отходов других гидробионтов в органические удобрения и для организации безотходного рыбоперерабатывающего производства. Сущность изобретения: способ предусматривает смешивание компостируемого субстрата с органическим наполнителем и последующее компостирование исходной смеси путем аэробной обработки. Новым является то, что в качестве компостируемого субстрата используют смесь предварительно измельченного рыбного сырья и/или других гидробионтов, избыточного активного ила сооружений биологической очистки производственных и коммунальных стоков, плотного осадка первичных отстойников очистных сооружений, а в качестве органического наполнителя - гофрокартон из отходов использованной гофротары и/или волокнистый скоп из отходов целлюлозно-бумажного производства, при этом влажность исходной смеси выдерживают в диапазоне 40-60%, а содержание рыбного сырья составляет не менее 60-65 мас.% от общей массы исходной смеси. 19 з.п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094412
Класс(ы) патента: C05F9/04, C05F11/00, A22C25/00
Номер заявки: 95111120/13
Дата подачи заявки: 06.07.1995
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота "Гипрорыбфлот"
Автор(ы): Мухина Л.Б.; Рыбошлыков А.Г.; Коготков С.М.; Баймаганбетова Г.С.
Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота "Гипрорыбфлот"
Описание изобретения: Изобретение относится к области рыбной промышленности, а более конкретно к способам комплексной переработки и утилизации рыбных отходов и отходов других гидробионтов в органическое удобрения, и может быть использовано для организации безотходного рыбоперерабатывающего производства совместно с одновременной утилизацией отходов целлюлозно-бумажной, хлопчатобумажной, лесной и других отраслей промышленности в зависимости от регионального расположения соответствующих производств.
Известен способ переработки рыбных отходов и утилизации конечного продукта в кормовой рыбный гидролизат (Борисочкина Л.Н. Технология приготовления и использования кормовых рыбных гидролизатов. Информационный пакет III(II). Обработка рыбы и морепродуктов. Минрыбхоз, ВНИЭРХ, М. 1990, с.3,5), заключающийся в подкислении гидролизуемого рыбного сырья кислотой для получения оптимального для действия ферментов pH среды и обеспечения стерильности и проведения гидролизного процесса при повышенной температуре.
Недостатком указанного способа является невозможность его применения для утилизации всех видов рыбных отходов, например рыбокомбината, вследствие того, что на производство рыбных гидролизатов необходимо направлять только свежее сырье, из-за присутствия в испорченной рыбе токсичных аминов, а также трудность транспортирования гидролизатов из-за высокого содержания в них влаги.
Известен также способ переработки рыбных отходов и утилизации конечного продукта в виде рыбного силоса в качестве кормовой добавки или удобрения (Борисочкина Л.Н. Современная зарубежная технология производства силосов из рыбы и других гидробионтов и их использование. Информационный пакет III (II). Обработка рыбы и морепродуктов. Минрыбхоз, ВНИЭРХ, М, 1990, с.1-5, 27), заключающийся в силосовании рыбного сырья с применением органических и неорганических кислот или в присутствии сахаросодержащих компонентов с добавлением заквасочного материала из молочнокислых бактерий.
Недостатком указанного аналога является ограниченная возможность использования метода силосования для утилизационной переработки большого количества сырья, особенно в условиях крупномасштабного непрерывного рыбоперерабатывающего производства, вследствие значительного увеличения стоимости процесса из-за резкого возрастания количества используемых компонентов (кислоты, сахаросодержащие ингредиенты, заквасочные материалы), а также необходимости использования только очень свежего сырья для получения силоса высокого качества.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за прототип изобретения, является способ утилизационной переработки части отходов рыбоперерабатывающего производства в органическое удобрение (авт. св. СССР N 1733433, кл. C 05 F 11/00, 1992).
Способ предусматривает использование осадков сточных вод, промывных вод после разделки свежей рыбы рыбоперерабатывающих заводов или рыбпорта в качестве стимулятора разложения измельченной древесной коры хвойных и лиственных пород и заключается в перемешивании указанных компонентов с последующим компостированием полученной исходной смеси.
Недостаток указанного прототипа заключается в том, что он не предусматривает переработку и последующую утилизацию всего комплекса отходов процесса переработки рыбы, в том числе некондиционной продукции промысла, и других гидробионтов, особенно в условиях непрерывного крупномасштабного рыбоперерабатывающего производства, например оборудованного сооружениями биологической очистки, вследствие низкой эффективности способа по перерабатываемому рыбному сырью и большой длительности проведения процесса.
Изобретение направлено на организацию безотходного рыбоперерабатывающего производства с наиболее рациональным использованием нетрадиционного непищевого сырья рыбной промышленности, в том числе всех видов отходов от разделки рыбы и других гидробионтов на всех стадиях производственного процесса.
При этом решена задача создания эффективного способа комплексной переработки и утилизации всего спектра отходов рыбоперерабатывающего производства в новый вид биоудобрения для сельского хозяйства в сочетании с единовременной частичной утилизацией отходов целлюлозно-бумажной, хлопчатобумажной, лесной и других отраслей промышленности в зависимости от регионального расположения соответствующих производств.
Это достигается тем, что в предлагаемом способе комплексной переработки и утилизации отходов рыбоперерабатывающего производства, преимущественно рыбокомбината, оборудованного сооружениями биологической очистки, путем воспроизведения биоудобрения, включающем смешивание компостируемого субстрата с органическим наполнителем и последующее компостирование исходной смеси с помощью аэробной обработки, в отличие от прототипа, в качестве компостируемого субстрата используют смесь предварительно измельченного рыбного сырья и/или других гидробионтов, избыточного активного ила сооружений биологической очистки производственных и коммунальных стоков, плотного осадка первичных отстойников очистных сооружений, а в качестве органического наполнителя - гофрокартон из отходов использованной гофротары и/или волокнистый скоп из отходов целлюлозно-бумажного производства, при этом указанные компоненты берут в таких количествах, чтобы общая влажность исходной смеси находилась в пределах 45-60% а содержание рыбного сырья и/или других гидробионтов составляло не менее 60-65 мас. от общей массы исходной смеси. Процентное содержание рыбного белкового сырья в общей массе исходной компостируемой смеси ниже указанной величины не обеспечивает достаточную динамику саморазогрева всей массы исходной смеси при проведении процесса компостирования и, следовательно не гарантирует создания удовлетворительных технологических условий для получения конечного продукта, обладающего всеми необходимыми свойствами органического удобрения (биоудобрения). Следует отметить, что содержание рыбного сырья и/или других гидробионтов выше 75-80% от общей массы исходной смеси может привести к недостаточной сорбции жидкой фазы наполнителем и следовательно, не будет обеспечивать необходимый уровень исходной влажности компостируемой смеси, при этом, завышенный уровень влажности нарушает термодинамические условия проведения процесса, в том числе аэрацию или оксигенацию обрабатываемого материала.
С целью оптимизации процесса компостирования с учетом технологических особенностей рыбоперерабатывающего производства, особенно в условиях крупномасштабной переработки и утилизации всего комплекса отходов последнего, соотношение рыбное сырье: избыточный активный ил:плотный осадок первичных отстойников: гофрокартон и/или скоп выбирают в диапазоне: 2,5-3,0:0,1-0,2: 0,1-0,4: 1,0-1,5. Указанное соотношение компонентов исходной смеси обеспечивает содержание белкового сырья, например рыбного фарша, преимущественно в пределах 60-80% от общей массы исходной смеси, а количественное соотношение других, в том числе целлюлозосодержащих наполнителей, подобрано с таким расчетом, чтобы обеспечить необходимый уровень общей влажности исходной смеси и одновременно гарантировать полную утилизацию отходов рыбоперерабатывающего производства, например, рыбокомбината, исходя из реально существующих соотношений количеств отходов, образующихся в процессе рыбопереработки, биологической очистки и накопления отработанной гофротары.
Предлагаемый способ предполагает утилизировать в биоудобрение все типы отходов переработки рыбы и других гидробионтов, в том числе соленого рыбного сырья, например отходов посолочных цехов. При этом компостированию без предварительной обработки подвергают рыбные отходы соленостью не более 4% так как при компостировании рыбного сырья с большей соленостью не удается достичь, при прочих равных условиях, температуры саморазогрева компостируемой смеси, достаточной для пастеризации конечного продукта, и, следовательно достижения заданных показателей санитарно-бактериологического состояния биоудобрения. Для этого до начала измельчения измеряют величину солености рыбного сырья, например аргентометрическим методом по Мору (метод титрования раствором азотнокислого серебра) и, если уровень солености превышает 4% рыбное сырье промывают, например, проточной водой, и/или вымачивают в спец. емкостях до достижения им значения солености, величина которого не превышает упомянутую.
Предварительное измельчение компостируемого рыбного сырья и/или других гидробионтов, преимущественно отходов их переработки, осуществляют до достижения последним фаршеобразной структуры, например, с помощью устройства для приготовления фарша. Это необходимо для образования однородной структуры всей исходной компостируемой смеси, максимальная гомогенность которой способствует более эффективному ходу процесса компостирования и обеспечивает в свою очередь гомогенность конечного продукта и возможность его наиболее рационального использования, например, в расфасованном виде по 5-10 кг в бумажной или картонной таре и внесения в почву порциями по 10,0-30,0 г на растение.
Плотный осадок первичных отстойников очистных сооружений рыбоперерабатывающего производства, представляющий собой неоднородную влажную массу, включающую частицы размером 1-10 мм, в основном органической природы, волокно и другие материалы, предварительно перед смешиванием обезвоживают до значения влажности 30-50% после чего измельчают до размеров частиц 3-20 мм, например с помощью механического измельчителя любой подходящей конструкции.
Указанная степень обезвоженности плотного осадка является оптимальной с точки зрения осуществления процесса эффективного измельчения плотного осадка с минимальными потерями, так как для достижения большей степени обезвоженности потребует дополнительных энергозатрат, а при меньшей степени обезвоженности снижается интенсивность измельчения сырья.
Другой вид отходов рыбоперерабатывающего производства избыточный активный ил сооружений биологической очистки производственных и коммунальных стоков, включая ил из перегнивателей сооружений биологической очистки, до начала смешивания с другими компонентами компостируемого субстрата обезвоживают до значения влажности 70-80% при этом последний приобретает пастообразную структуру. Высушивание избыточного ила до меньшей влажности нерационально из-за снижения его регидратационных свойств, т.е. повторного использования в качестве ила путем его набухания под действием влаги (воды) в составе компостируемой смеси, а также дополнительных энергозатрат. Высушивание избыточного ила осуществляют, например с помощью вакуумфильтрации, или центрифугирования. Возможно использование традиционных коагулянтов.
Утилизируемый в качестве органического наполнителя гофрокартон из отходов использованной и отработанной гофротары при необходимости предварительно обезвоживают до влажности 5-10% например высушиванием в токе теплого воздуха, а затем измельчают (нарезают) до размеров частиц 3-15 мм, которые можно получить, например, с помощью сечки или измельчителя. В зависимости от состояния и условий хранения отработанной гофротары, последовательность этих операций может быть изменена, т.е. вначале гофрокартон измельчают, а затем высушивают. При этом, когда единственным органическим наполнителем служит гофрокартон, размеры его частиц обусловлены необходимостью обеспечить оптимальную структуру исходной смеси, необходимую степень влагопоглощения и проведения аэрационной обработки. В другом варианте предварительно гофрокартон доводят до влажности 70-75% готовят гомогенную целлюлозосодержащую массу, гранулируют последнюю и высушивают до влажности 5-10% Предварительная гомогенизация отходов гофротары в воде до однородной массы позволяет легко формовать из последней гранулы, например размером 2,0-8,0 мм. Гранулированный и высушенный до указанной влажности гофрокартон обеспечивает хорошую сорбцию жидкой фазы рыбного сырья, оптимальный характер аэрации, а конечный продукт, благодаря этому приобретает физико-механические параметры, необходимые для структуризации почвы при его внесении в последнюю.
В условиях ограниченного количества отработанной гофротары и ее отсутствия используют в качестве органического наполнителя или его части, волокнистый скоп из отходов целлюлозно-бумажного производства, который, при необходимости, предварительно обезвоживают, гранулируют и/или таблетируют и высушивают до влажности 2,5-5,5% и гранулы или таблетки скопа формуют размером, преимущественно 2,0-8,0 мм. Размер гранул скопа подобраны с таким расчетом, чтобы при прочих равных условиях, обеспечить оптимальную сорбцию жидкой фазы рыбного сырья, не препятствовать необходимому уровню аэрации исходной смеси и обеспечить конечному продукту биокомпосту необходимую структуру при внесении в почву и выход экстрактивных питательных веществ при культивировании сельскохозяйственных растений.
На стадии первичной обработки скопа осуществляют его обезвоживание до влажности 60-70% которая является оптимальной для последующего гранулирования или таблетирования. Волокнистый скоп из отходов целлюлозно-бумажного производства представляет собой кашеобразную массу, содержащую целлюлозное волокно (размер волокон 0,2-5,00 мм), наполнители, глину, другие минеральные и органические примеси. Волокнистый скоп легко отдает воду, просто формуется до частиц требуемого размера и быстро высушивается до требуемой, т.е. минимальной влажности.
Предварительно обезвоженный скоп гранулируют, например, путем пропускания через сита или дырчатые противни, в результате чего формуют гранулы размером 2-8 мм. Процедура гранулирования имеет целью придания исходной компостируемой массе оптимальной структуры, позволяющей улучшить условия и режим ее аэрации (снизить сопротивление подаваемому воздуху), а также улучшить структуру почвы после внесения в нее конечного продукта. При этом при формовании частиц меньшего размера значительно ухудшается аэрация компостируемой массы, а при изготовлении гранул большего размера (8,0 мм) существенно ухудшается их механическая прочность, т.е. гранулы становятся более хрупкими. При необходимости формуют гранулы размеров 10-15 мм.
Таблетирование скопа осуществляют, преимущественно, методом прессования с использованием жестких ячеистых форм, оно преследует ту же цель, что и гранулирование, при этом формуют более сложные и твердые частицы строго одного калибровочного размера, преимущественно 4-10 мм, хорошо впитывающие влажную фракцию компостируемого субстрата, но сохраняющие свою высокую механическую прочность, что обеспечивает заданные физико-механические свойства структуры биоудобрения в зависимости от его целевого назначения.
После этого гранулированный или таблетированный скоп высушивают до влажности 2,5-5,5% с помощью, например тока нагретого воздуха в роторной сушилке.
Такой уровень влажности целлюлозосодержащей массы обеспечивает при последующем перемешивании необходимую степень обезвоживания рыбного фарша, имеющего собственную влажность в пределах 45-80% Влажность гранулированного или таблетированного скопа выше 5,5% не позволяет достичь необходимой степени обезвоживания компостируемого (утилизируемого) субстрата при одновременном соотношении скопа и отходов, обеспечивающем оптимальное соотношение углерода и азота в исходной смеси, т.е. потребует повышенного содержания скопа, что снизит производительность способа (технологии) по утилизации рыбных отходов. Влажность скопа менее 2,5% труднодостижима в практических условиях и потребует дополнительных затрат на доработку технологии его производства, при этом возникнут трудности с хранением в обычных атмосферных условиях, так как значение влажности менее 2,5% является нестабильной величиной.
Гранулирование или таблетирование скопа осуществляют тем же способом и на том же оборудовании, что и гомогенизированные в воде отходы гофротары. Гранулированный или таблетированный высушенный скоп в качестве органического наполнителя или его части смешивают с другими компонентами и получают исходную смесь для последующего компостирования, влажность которой должна находится преимущественно в диапазоне 40 60% Данный диапазон в общем случае определен экспериментально и относится ко всем видам и типам компостирования. При компостировании исходной смеси с влажностью менее 40% микроорганизмам для жизнедеятельности будет не хватать свободной воды, а при влажности исходной смеси более 60% будет в значительной ступени затруднены ее аэробная обработка (проход воздуха или кислорода через компостируемую массу), кроме того, выделяемое в процессе компостирования тепло будет уходить на нагрев излишней воды, что снизит эффективность способа.
В одном из вариантов в зависимости от условий производства первоначально готовят смесь предварительно измельченного гофрокартона, волокнистого скопа и активного ила, затем ее гранулируют и/или таблетируют, высушивают и смешивают с рыбными отходами и предварительно измельченным плотным осадком очистных сооружений. Гранулы формуют размером преимущественно 2,0-8,0 мм и высушивают до влажности 2,5-5,5% Такая последовательность в подготовке исходной смеси для компостирования обусловлена тем, что плотный осадок первичных отстойников очистных сооружений из-за своих структурных особенностей в большинстве случаев, не подлежит гранулированию совместно с отходами гофрокартона, скопом и активным илом и целесообразным является его введение в композицию отдельно после соответствующего измельчения.
Процесс аэробной обработки исходной смеси осуществляют преимущественно, путем принудительной пневматической аэрации или оксигенации (т.е. при замене воздуха чистым кислородом), например продувкой воздуха через исходную смесь.
Для этого используют ферментер, содержащий замкнутый герметичный термоизолированный объем и оборудованный устройствами для подачи в него воздуха или кислорода. Расход воздуху устанавливают (например с помощью ротаметра) из расчета 10,0-30,0 литров на 1 кг компостируемой смеси в час, что является оптимальным для всего процесса. На разных стадиях процесса устанавливают соответствующий расход воздуха от минимального в начале процесса, т.е. до значения температуре смеси 50-55oC и дальнейшего увеличения расхода при температуре 60-70oC, при этом регулировку последнего осуществляют по содержанию кислорода в газовой фазе. Для этого ферментер оборудую установленным в его корпусе датчиком измерения кислорода и автоматической системой регулирования расхода подаваемого воздуха или кислорода в зависимости от показаний этого датчика, на 1,0 г перерабатываемой исходной смеси необходимо 1,5 г кислорода. Содержание кислорода в газовой фазе должно быть 10-17% Давление воздуха на входе в ферментер зависит от сопротивления самой исходной смеси проходящему воздуху, которое в свою очередь предопределяется влажностью и структурой последней. Температура подаваемого воздуха может находиться в диапазоне 10-40oC.
Для увеличения скорости процесса компостирования и снижения энергозатрат аэробную обработку исходной смеси осуществляют путем ее перемешивания с помощью роторного ферментера (без принудительной подачи воздуха или кислорода), оборудованного вращающимся, преимущественно наклонным цилиндрическим биобарабаном. С целью увеличения энергосбережения вращение барабана может быть периодическим. Продвижение исходной массы в барабане осуществляется с помощью лопаток, причем при постоянном трении о лопатки, стенки цилиндра и компостируемый материал измельчается сам, что дает возможность при необходимости исключить из способа процесс предварительного измельчения рыбных отходов или плотного осадка первичных отстойников.
Путем аэробной обработки вышеуказанной исходной смеси осуществляют ее саморазогрев до температуры около 70oC и дальнейшее превращение последней под действием микроорганизмов в условиях повышенной температуры и умеренной влажности при соблюдении режима термоизоляции в стабильный гумифицированный конечный продукт биокомпост.
Для предотвращения излишнего подщелачивания исходной смеси и, соответственно потери значительной доли азота в виде аммиака, в последнюю перед началом ее аэробной обработки дополнительно вносят минеральную добавку, способствующую ее забуфериванию. Для этого значение pH смеси измеряют и, если значение последнего (pH) превышает величину 8,0-8,2 в нее дополнительно вводят при перемешивании минеральную добавку в количестве 1,0-3,0 мас. от массы последней. В качестве минеральной добавки используют например, мел, гипс, алебастр, фосфогипс или смесь упомянутых компонентов, преимущественно в порошкообразной форме.
В некоторых случаях, в зависимости от конкретных производственных условий, например, регионального и географического местонахождения рыбоперерабатывающего производства, климатических условий, наличия расположенных поблизости производств с отходами органического происхождения, например деревообрабатывающего, а также наличия и необходимости утилизации конкретных разновидностей отходов, в исходную смесь в качестве органического наполнителя или его части, добавляют, например лиственный опад, или хлопковый шрот, или предварительно измельченные тростник, или солому, или древесные опилки, или отходы текстильного производства, или отходы получения водорослевых препаратов типа альгината натрия или смесь упомянутых компонентов. При необходимости упомянутые виды органического сырья предварительно перед смешиванием с отходами рыбоперерабатывающего производства измельчают и досушивают.
С целью сокращения общей продолжительности времени компостирования путем ускорения процесса ферментации, в частности в случае использования неудовлетворительного с микробиологической точки зрения сырья, например копченой рыбы или ее отходов, в исходную смесь до начала ее аэробной обработки дополнительно вносят при перемешивании предварительно приготовленный, так называемый, возвратный биокомпост в количестве 1,0-5,0 мас. от массы смеси.
Внесение в исходную смесь возвратного компоста, обогащенного термофильной микрофлорой, ответственной за проведение основной биохимической работы по биодеградации исходного сырья, способствует фиксированному запуску ферментера, и сокращению мезофильной стадии. Кроме того, это позволяет построить ведение процесса компостирования циклически с использованием для производства биоудобрения нескольких ферментеров с их поочередным запуском со сдвигом по времени.
В зависимости от конкретных условий организации производства удобрения с целью ускорения начала саморазогрева компостируемой массы, перед процессом аэробной обработки исходной смеси, последнюю предварительно выдерживают, например, в замкнутом объеме в течение около 1,0-2,0 сут в условиях комнатной температуры, например, при 15-20oC. При повышенной температуре, например, до 25,0-30,0oC, исходную смесь выдерживают в течение около 5,0-10,0 ч.
В некоторых случаях процесс переработки вышеописанного утилизируемого сырья, при отсутствии специально предназначенных для этого устройств (например, ферментеров), проводят в открытой системе (экстенсивное компостирование), для этого из исходной смеси формируют отдельные бурты, имеющие минимально необходимую для начала и осуществления протекания процесса компостирования массу исходного материала.
Кроме указанных выше, успешный запуск и проведение ферментации обеспечивают соблюдение некоторых других условий, связанных с бактериологическими особенностями системы, при этом независимо от того, проводят ли процесс компостирования в открытой системе (экстенсивное компостирование, например, в открытых буртах) или ферментере того или иного типа, выделяют четыре стадии: мезофильная, термофильная стадии, стадия остывания и стадия созревания продукта, длительность каждой стадии будет зависеть от разновидности компостируемого сырья и взаимного влияния вышеописанных параметров процесса.
Предложенный способ был реализован в лабораторных условиях, при этом комплексной переработке и утилизации в различных вариантах подвергались все виды отходов рыбокомбината N 1 г. Санкт-Петербурга, включая отходы, гофрокартона из отходов использованной гофротары, избыточный активный ил и плотный осадок первичных отстойников сооружений биологической очистки производственных и коммунальных стоков. В качестве рыбного сырья были взяты различные виды отходов, образующихся при разделке, хранении и переработке рыбы, которые предварительно измельчались до фаршеобразного состояния с помощью мясорубки. Полный осадок предварительно измельчали до размеров частиц 3-20 мм.
В примерах, в качестве органического наполнителя или его части был использован волокнистый скоп из отходов целлюлозно-бумажного производства Ленинградского картонно-полиграфического комбината, причем, в большинстве случаев, в виде предварительно изготовленных гранул размером 2,0-8,0 мм и влажностью 2,5-5,5% имеющих близкую к сферической форму поверхности.
Процесс компостирования проводили в лабораторных ферментерах с рабочим объемом 1,0 и 2,0 дм3, основным элементом которых служил сосуд Дьюара с широким горлом, дополнительно изолированный пенопластовым корпусом, обеспечивающим проведение с заданными параметрами процесса аэробной термофильной аутоферментации исходной смеси путем ее аэрации с интенсивностью, достаточной для спонтанного разогрева массы, но исключающих излишний вынос тепла. Для этого ферментеры были оборудованы системой пневматической аэрации от микрокомпрессора, ротаметром расхода воздуха, который включался как на входе в аэрируемый объем, так и на выходе. Пробка, запирающая горло сосуда обеспечивала герметичность, а уходящие газы поглощались раствором кислоты для измерения улетающего аммиака или для определения теряемой влаги.
Пример 1. Переработке подвергались отходы сельди и ставриды в сочетании с измельченным гофрокартоном, полученным из отходов гофротары рыбокомбината. Размеры частиц измельченного картона 3-5 х 5-10 мм. Соотношение фарша рыбных отходов к картону по массе 3,2:1,7. Исходная влажность фарша 74% картона 9% Время разогрева массы до 45oC 10 ч, до 57oC 17 ч. Термофильная фаза длилась 64 ч. Время остывания смеси 28 ч. Полученный продукт имел влажность 42% pH 8,3.
Пример 2. Рыбные отходы: некондиционная салака, отходы сельди, отходы окуня речного. Компостировался фарш этих отходов в сочетании с гранулированной массой составленной из следующих материалов: волокнистый целлюлозно-бумажный скоп, гомогенизированная масса из отходов гофратары рыбокомбината, избыточный активный ил из сооружений биологической очистки сточных вод рыбокомбината. Скоп и картон после смешивания гранулировались до частиц размерами 3-8 мм и досушивались до влажности 4,8% Избыточный активный ил обезвоживался с помощью вакуум-фильтрации до влажности 78% Соотношение фарша, гранул и обезвоженного ила 2,6: 1,3:0,2 по массе. Исходная влажность 58% Исходное pH 6,4. Время разогрева до 50oC 16 ч. Время термофильной фазы при температуре 61oC 32 ч. Общее время процесса 105 ч.
Пример 3. Рыбные отходы: скумбрия с соленостью 8% и сельдь несоленая. Общая соленость фарша 5,2% Целлюлозосодержащая масса представляла собой смесь скопа и осадка первичных отстойников. Соотношение рыбного фарша, гранулированного скопа и обезвоженного до влажности 43% осадка было 3,0-1,2:0,3. Исходная влажность 58% pH 6,8. Максимальный разогрев до 43oC достигнут через 27 часов. В дальнейшем смесь находилась при температуре 39 40oC в течение 45 часов, после чего остывала в течение 11 часов.
Пример показывает избыточную соленость исходного материала для проведения аутоферментации.
Пример 4. Аутоферментации подвергалась смесь рыбных отходов, полученная в виде фарша из некондиционного минтая и ставриды в сочетании с гранулированной целлюлозосодержащей массой составленной из целлюлозно-картонного скопа, гомогенизированной массы из отходов гофротары. Кроме того в компостируемую смесь включали избыточный активный ил из перегнивателя очистных сооружений и обезвоженный кек после первичных отстойников. Соотношение компонентов было следующим: рыбный фарш:гранулы скопа с гофрой:перегнивший ил:плотный осадок 2,7: 1,4: 0,2:0,3. Влажность исходной смеси 52% pH 7,4. Соленость 0,6% Время разогрева до 55oC 9 ч. Задержка до начала собственно термофильной фазы 4 ч. Разогрев в термофильной фазе до 66oC. Время термофильной фазы 32 ч. Время остывания 67 ч. Конечная влажность 43% pH 8,3. Наблюдалось умеренное выделение аммиака.
Пример иллюстрирует оптимальное ведение процесса комплексной переработки всех видов отходов рыбокомбината и технологические параметры, способствующие достижению поставленной цели.
Пример 5. Компостируемая смесь составлена из фарша отходов соленой скумбрии (соленость 8,5% ), обессоленой в проточной воде до солености 3,7% и гранулированного скопа с добавлением избыточного ила, обезвоженного вакуум-фильтрацией до влажности 73% и мелко нарезанного гофрокартона из отходов гофротары с влажностью 4,5%
Соотношение фарша, гранул скопа, ила и гофры 2,6:1,1:0,15:0,6. Исходная соленость смеси 2,6% Влажность 49% pH 6,1. Время разогрева до 45oC 14 ч. Максимальная температура в термофильной фазе 59oC. Время термофильной обработки 52 ч.
Конечный продукт имел влажность 40% pH 7,9. Биокомпост полученный в данном варианте опыта по своей структуре состоял из двух компонентов: гранул и частиц обработанного картона. Оба компонента содержали гумифицированный комплекс микробиологической переработки рыбных отходов, который легко экстрагировался водой в виде темно-коричневого раствора. Выделение аммиака отмечено в течение всей термофильной фазы в умеренных количествах.
Пример иллюстрирует возможность переработки соленых отходов после предварительного их обессоливания до значений ниже 4% Однако целесообразнее достигать этого уровня солености смешиванием соленых и несоленых отходов рыбы или гидробионтов.
Пример 6. Компостировались отходы сельди и ставриды с соленостью 8,5% и гранулированный гофрокартон. Рыбный фарш обессоливался в проточной воде до 2,5% хлористого натрия. Гофрокартон гранулировался до частиц размером 4-10 мм и влажностью 5,5% Соотношение обессоленного рыбного фарша и гофрокартона 2,7: 1,4 по массе. Время разогрева до 48oC 19 ч. Время термофильной фазы при температуре 54oC 43 ч. Общее время компостирования 88 ч.
Пример иллюстрирует возможность переработки соленых рыбных отходов после промывания водой, снижающей уровень солености до 2-3%
Пример 7. Компостированию подвергались отходы скумбрии и сельди. В качестве сорбента применялся картонный скоп в сочетании с измельченной отработанной ветошью и избыточным активным илом из вторичных отстойников сооружений биологической очистки бытовых и промышленных стоков рыбокомбината. Для забуферования смеси использована смесь мела и алебастра в сочетании 1:1. Общая композиция была следующей рыбный фарш:картонный скоп:отработанная ветошь:избыточный ил 3,0:1,1:0,4:0,3. Смесь алебастра и мела добавлялась в концентрации 3% pH исходная 6,2. Время разогрева до 53oC 24 ч. Время термофильной фазы при 60oC 49 ч. Общее время процесса 97 ч.
Пример 8. Компостированию подвергались отходы сельди и ставриды в сочетании с гранулированным скопом и гранулированным отработанным гофрокартоном. Соотношение гофрокартона и скопа 1:5. Влажность 5,6% Рыбные отходы, превращенные в фарш имели влажность 74% Соотношение рыбных отходов и целлюлозосодержащей массы 2,4:1 по массе. Разогрев до 52oC в течение 17 ч. Разогрев до 64oC в течение 27 ч. Общее время ферментации 7 суток.
Пример иллюстрирует необходимое процентное отношение рыбных отходов и наполнителя, которое должно быть в диапазоне 3:1 1,2:1 в зависимости от характера рыбных отходов, а именно исходной влажности. Соотношение зависит также от композиции целлюлозосодержащего наполнителя, в частности композиции гранулированного высушенного скопа и дополнительных утилизируемых отходов, в частности подготовленного и гранулированного или измельченного гофрокартона. pH конечного продукта 8,2. Влажность конечного продукта 41%
Пример 9. Переработке подвергались отходы скумбрии, ставриды и сельди, в сочетании со скопом. Исходная влажность рыбного фарша 72% соотношение рыбные отходы:скоп 2,78:0,8 кг; расход воздуха 4,5 л/м2мин; влажность исходной массы рыбные отходы-скоп 58% Разогрев смеси до 55oC (мезофильная фаза) достигается через 6 ч после начала процесса. Разогрев до 67oC (термофильная фаза), фаза пастеризации и начала термофильной ферментации, через 18 ч.
Общее время компостирования при температуре выше 50oC составило 48 ч, длительность фазы охлаждения (созревания) 24 ч; pH конечного продукта 8,2; влажность 50%
В вышеприведенных примерах термограммы хода процесса компостирования регистрировались через каждый час в течение первых суток и через 4-6 ч в последствии; при этом температура перехода от мезофильного к термофильному этапу 50-55oC достигалась через 10-14 ч. Термофильная стадия протекала при температуре 58-67oC, в отдельных случаях удавалось разогреть массу до температуры выше 70oC. Длительность ферментации варьировалась 3-8 сут, после этого процесс спонтанно переходил в стадию остывания, которую можно было прервать или завершить в течение 12-18 ч. В результате компостирования рыбных отходов был получен конечный продукт рыбный биокомпост "Аурос", представляющий собой рассыпчатую массу с частицами (комочками) размером 2,0-8,0 мм, темнокоричневого цвета, с влажностью около 35-40% величиной pH в зависимости от введения забуферивающих добавок 8,0-9,2 и насыпным весом около 300,0 г/дм3. Продукт не имел какого-либо неприятного запаха и мог храниться несколько месяцев в бумажной или картонной таре, не подвергаясь микробной или плесневой порче.
В конечном продукте, полученном предлагаемым способом, через 3-8 суток термической обработки при средней температуре выше 50oC микрофлора была представлена в основном термофильными спорокосными бактериями типа "Bacillus" и термофильными аэробными актиномицетами (стрептомицетами), которые являются основными представителями активной микрофлоры термофильной аутоферментации. Ни энтеробактерий, включая сальмонелл, ни стафилококков ни в одном случае правильно проведенного процесса обнаружено не было. Кроме того, дополнительно проверяли воздействие термофильной переработки рыбных отходов на всхожесть семян сорных трав, поскольку продукт предназначен для использования в качестве биоудобрения. Для этого мешочек с семенами сорных трав помещали в центр компостируемой исходной массы и после завершения ферментации высевали семена на простерилизованную почву; при этом параллельно высевали необработанные семена: в результате установлено, что семена, обработанные в термофильном ферментере, полностью теряют всхожесть.
На базе Института защиты растений (ВИЗР) в лабораторных и тепличных условиях были проведены вегетационные опыты по оценке влияния рыбных биокомпостов типа "Аурос" на рост и развитие огурцов сорта Зозуля (ТСХА-77). Образцы биокомпостов вносили в стерильную почву перед высевом предварительно замоченных семян в количестве 10,0 и 30,0 г на одно растение. В контрольных вариантах биокомпост не вносили.
В течение двух месяцев учитывали всхожесть семян, количество листьев, высоту растений и площадь ассимиляционной поверхности листьев по принятым методикам и формулам. На заключительном этапе был определен вес растений, а также распространенность и развитие корневой гнили. Опыты были проведены в 4-х кратной повторности, результаты обработаны статистически.
Результаты экспериментов показали, что внесение в почву полученных в лабораторных дайджестах (ферментерах) биокомпостов, уже в низкой концентрации 10 г/раст. значительно увеличивало всхожесть семян огурцов по сравнению с контролем, заметно увеличивалось количество листьев и высота растений во всех вариантах опытов с биокомпостами. Особенно существенные различия отмечались в размерах площади ассимиляционной поверхности листьев: в некоторых вариантах она в 2-3 раза превосходила эту величину в контроле. Значительно вырос вес растений; в конце опытов в вариантах с внесением 30 г рыбного биокомпоста он превышал в 2 раза вес контрольных растений. Было отмечено выраженное положительное влияние препаратов на состояние корневой системы, пораженность корневой гнилью в вариантах опытов с внесением биокомпостом практически не наблюдалась. Дальнейшие наблюдения за развитием рассады огурцов в вариантах с внесением биокомпостов показали более обильное образование завязей, при этом было отмечено значительное опережение образования завязей плодов, а затем и созревание ранних огурцов в опытных вариантах по сравнению с контрольными. Количество завязей в опытах с внесением биокомпостов вдвое превышало эту величину в контроле.
По результатам производственных испытаний на базе ПО "Лето" в Санкт-Петербурге, отмечался высокий эффект в отношении возбудителей корневой гнилью, распространенность заболевания которой была снижена в 4 раза по сравнению с контролем, развитие в 18 раз, при этом урожайность сортовых огурцов в опыте на 47,3% превышала эту величину в контроле.
Результаты опытных исследований новых биоудобрений "Аурос", полученных предлагаемым способом, показали агрохимическую активность их использования в качестве средства защиты от болезней корневой системы растений, что позволяет снабдить сельское хозяйство новым видом высококачественного и дешевого в промышленном производстве органического удобрения.
Формула изобретения: 1. Способ комплексной переработки и утилизации отходов рыбоперерабатывающего производства путем воспроизведения биоудобрения, включающий смешивание компостируемого субстрата с органическим наполнителем и последующее компостирование исходной смеси методом аэробной обработки, отличающийся тем, что в качестве компостируемого субстрата используют смесь предварительно измельченного рыбного сырья и/или других гидробионтов, избыточного активного ила сооружений биологической очистки производственных и коммунальных стоков, плотного осадка первичных отстойников очистных сооружений, а в качестве органического наполнителя гофрокартон из отходов использованной гофротары и/или волокнистый скоп из отходов целлюлозно-бумажного производства, при этом указанные компоненты берут в таких количествах, чтобы общая влажность исходной смеси находилась в пределах 40 - 60% а содержание рыбного сырья и/или других гидробионтов составляло не менее 60 65 мас. от общей массы исходной смеси.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение рыбное сырье: избыточный активный ил плотный осадок первичных отстойников гофрокартон и/или скоп выбирают в диапазоне 2,5 3,0 0,1 0,2 0,1 0,4 1,0 1,5.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что до начала измельчения измеряют величину солености рыбного сырья и, если значение последней превышает 4% рыбное сырье промывают, например, проточной водой и/или вымачивают в воде до достижения им значения солености, величина которого не превышает упомянутую.
4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что скоп предварительно обезвоживают, гранулируют и/или таблетируют и высушивают до влажности 2,5 - 5,5% а гранулы или таблетки скопа формуют размером, преимущественно 2,0 8,0 мм.
5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что гофрокартон предварительно измельчают до размера частиц 3 15 мм, например с помощью сечки или измельчителя, и доводят влажность последнего до величины 5 10%
6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что предварительно гофрокартон доводят до влажности 70 75% готовят гомогенную целлюлозосодержащую массу, гранулируют последнюю и высушивают до влажности 5 10%
7. Способ по пп.1 6, отличающийся тем, что избыточный активный ил до начала смешивания с другими компонентами обезвоживают до значения влажности 70 80%
8. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что первоначально готовят смесь предварительно измельченного гофрокартона, волокнистого скопа и активного ила, затем ее гранулируют и/или таблетируют, высушивают и смешивают с рыбными отходами и предварительно измельченным плотным осадком очистных сооружений.
9. Способ по пп.1 7, отличающийся тем, что плотный осадок первичных отстойников до начала смешивания обезвоживают до значения влажности 30 50% после чего измельчают до размеров частиц 3 20 мм.
10. Способ по пп.1 9, отличающийся тем, что обезвоживание скопа осуществляют до влажности 60 70% а гранулирование и/или таблетирование ведут, преимущественно при комнатной температуре.
11. Способ по пп.1 10, отличающийся тем, что предварительное измельчение рыбного сырья осуществляют до достижения последним фаршеобразной структуры, например с помощью устройства для приготовления фарша.
12. Способ по пп.1 11, отличающийся тем, что до начала аэробной обработки измеряют рН исходной смеси и, если его значение превышает величину 8,0 8,2 в упомянутую смесь дополнительно вводят минеральную добавку в количестве 1,0 3,0 мас. от массы смеси, например мел, или гипс, или алебастр, или фосфогипс, или смесь упомянутых компонентов.
13. Способ по пп.1 12, отличающийся тем, что в исходную смесь в качестве органического наполнителя или его части добавляют, например лиственный опад, или хлопковый шрот, или предварительно измельченные тростник, или солому, или древесные опилки, или отходы текстильного производства, или отходы получения водорослевых препаратов типа альгената натрия, или смесь упомянутых компонентов.
14. Способ по пп.1 13, отличающийся тем, что процесс аэробной обработки исходной смеси осуществляют путем принудительной пневматической аэрации, например продувкой воздуха через исходную смесь.
15. Способ по пп.1 14, отличающийся тем, что процесс аэробной обработки исходной смеси осуществляют путем принудительной пневматической оксигенации.
16. Способ по пп.1 15, отличающийся тем, что принудительную пневматическую аэрацию и/или оксигенацию исходной смеси осуществляют с помощью ферментера, оборудованного устройством для подачи воздуха и/или кислорода.
17. Способ по пп.1 13, отличающийся тем, что процесс аэробной обработки исходной смеси осуществляют путем перемешивания последней с помощью роторного ферментера, оборудованного выполненным с возможностью непрерывного и/или периодического вращения биобарабаном, например установленным под углом к горизонтальной плоскости.
18. Способ по пп.1 17, отличающийся тем, что в исходную смесь до начала ее аэробной обработки дополнительно вносят предварительно приготовленный, преимущественно свежий, возвратный биокомпост в количестве 1,0 5,0 мас. от массы смеси, или смесь упомянутых компонентов.
19. Способ по пп.1 16, отличающийся тем, что расход воздуха при пневматической аэрации смеси устанавливают из расчета 10,0 30,0 л на 1 кг исходной смеси в 1 ч, при этом регулирование расхода воздуха на протяжении процесса осуществляют на основании содержания кислорода в газовой фазе.
20. Способ по пп.1 19, отличающийся тем, что исходную смесь до начала аэробной обработки предварительно выдерживают в замкнутом объеме в течение 1
2 суток преимущественно при 15 20oС.