Об электрогидравлической обработке торфа

Важнейшим и наиболее перспективным источником органических, главным образом гуминовых, веществ является торф. Гуминовые вещества торфа содержат большое количество азота, обладают высокой поглотительной способностью и, кроме того, способны стимулировать физиологические процессы жизнедеятельности растений. Однако эти свойства торфа проявляются только после соответствующих химических и биологических превращений его органического вещества. Поэтому одной из важнейших задач в этой области является изыскание эффективных методов активизации органического вещества и азота торфа. В настоящее время разработаны в основном термические, химические и биохимические способы активизации торфа. Л. А. Юткиным в 1951 г, предложена электрогидравлическая (ЭГ) обработка торфа, при которой происходит переход нерастворимых форм химических соединений в растворимые [1]. Сущность злектрогидравлического эффекта и многообразных возможностей его применения в настоящее время достаточно хорошо известна из литературы [2, 3].

ЭГ-обработка торфа представляет собой процесс, при котором физико-химическое воздействие ЭГ-ударов, следующих с большой частотой, осуществляется одновременно с интенсивным диспергированием и перемешиванием получаемого торфоводяного субстрата — пульпы.

Последовательность технологических операций при ЭГ-обработке торфа осуществляется следующим образом: торф подается на вибросито, очищается электромагнитным отделителем от металлических включений и в заданной пропорции смешивается с водой в баке смесителя. Количество подаваемой воды зависит от влажности исходного торфа и заданной влажности получаемого продукта.

Электрогидравлическая обработка для изучения физико-химических свойств обработанного торфа проводилась на циркулярной ЭГ-установке с объемом камеры 40 л и производительностью 100 кг/ч, Использовался торф низинного и верхового типов с различным ботаническим составом, зольностью и степенью разложения.

Исследование дисперсности ЭГ-обработанного торфа проводилось седиментащионным методом. Содержание аммиачного азота определялось колориметрически с реактивом Неслера; нитратного — с дисульфофеноповой кислотой; подвижный фосфор— по Кирсанову; калий—на пламенном фотометре; гумус — по Тюрину; состав гумуса — по Кононовой и Бельчиковой.

Таблица 1. Дисперсность торфа при различных способах обработки
Способ обработки торфа Размер фракций, мкм
250 250-100 100-50 50-20 20-10 10-5 5-2 2-1 1
Фракционный состав, %
Фрезерная обработка 73,6 16,3 3,8 1,4 0,8 0,7 1,1 0,8 1,5
Механическое измельчение 23,5 16,1 6,2 6,2 6,5 6,2 14,2 21,1 21,1
Измельчение в гомогенизаторе 13,3 15,0 7,9 7,9 6,1 4,6 7,0 7,0 31,1
ЭГ-обработка 8,3 25,1 5,2 5,6 2,2 4,0 9,2 6,3 34,1

При определении оптимальных параметров ЭГ-обработки торфа было установлено, что на изменение химических свойств торфа влияют емкость, напряжение, количество импульсов, а также соотношение твердой и жидкой фаз, вид и ботанический состав торфа.

Экспериментально показано, что при неизменности прочих параметров ЭГ-обработки торфа содержание аммиака в пулыпе в интервале до 300 импульсов на 1 кг суспензии увеличивается пропорционально числу импульсов. Дальнейшее увеличение числа импульсов с целью повышения содержания аммиачного азота энергетически не оправдано. Содержание водорастворимого органического вещества в процессе ЭГ-обработки также растет пропорционально числу импульсов, но выше предела 600 имл/кг — не исследовалось.

Таблица 2. Влияние ЭГ-обработки на агрохимические свойства торфа
Тип и вид торфа Количество импульсов на 1 кг суспенэии Влажность, % Зольность, % pH KCI Содержание подвижных форм, мг/100 г абсолютно сухова вещества Водорастворимое органическое вещество, %
N-NH4 N-NО3 P2O5 К2О
Низинный древесно-осоковый 0 73,0 14,6 5,60 80,5 98,1 11,6 10,6 0,173
156 72,0 5,67 106,4 57,2 15,8 10,6 0,235
322 72,9 5,70 147,2 57,4 16,7 11,0 0,386
624 73,3 15,4 5,70 150,8 57,2 18,1 11,2 0,515
Низинный осоковый 0 82,0 7,2 5,30 34,5 51,1 9,4 10,7 0,146
158 80,9 5,30 64,5 7,4 10,7 0,197
302 82,9 5,38 119,0 10,1 11,2 10,8 0,316
644 83,0 8,4 5,40 124,0 13,8 10,8 10,8 0,579

При ЭГ-обработке происходит измельчение и интенсивная гомогенизация торфа. Результаты исследований (табл. 1) показали, что ЭГ-обработка увеличивает на 65% в сравнении с исходным содержание в торфе частиц < 250 мкм. Дисперсность ЭГ-обработанного торфа несколько превышает показатели дисперсности, получаемые при обработке торфа в гомогенизаторах.

При электрогидравлической обработке материалы подвергаются многообразным физико-химическим воздействиям (высокие давления, кавитация, ультразвук, электромагнитные поля, световое излучение, высокие температуры), в результате которых в реакционной среде возникают разнообразные химические продукты [1]. При ЭГ-обработке в водных средах образуются активные радикалы и ионы, атомарный водород и кислород, перекись водорода и т. п„ в результате чего сложная структура торфа претерпевает ряд химических изменений.

Исследования показали, что в ЭГ-обработанном торфе увеличивается содержание аммиачного азота (табл. 2). Наиболее существенное его увеличение отмечено в торфах травянистых — осоковом и тростниковом.

В ЭГ-обработарном торфе по сравнению с исходным в 2—5 раз возрастает содержание водорастворимого органического вещества. ЭГ-обработка вызвала также существенное увеличение подвижных фракций гумусовых веществ, экстрагируемых 0,1 н. NaOH и прежде всего гуминовых кислот.

Как показали наши наблюдения, а затем и исследования других авторов, накопление аммиачного азота продолжается и в период хранения готового продукта — пульпы. Отмечено, что количество аммиачного азота в древесно-осоковом торфе сразу после ЭГ-обработки по сравнению с исходным возрастает в 2—4 раза; на 7—9-й день возрастает в 8—12 раз, достигая максимума в 18—20 раз на 30-й день после обработки при температуре хранения 15—20°С. В этот период активность аммонифицирующих и азотофиксирующих микроорганизмов, содержащихся в ЭГ-обработанном торфе, значительно возрастает по сравнению с активностью их в исходном.

Количество нитратного азота при различных условиях хранения торфа изменяется весьма незначительно.

Содержание водорастворимого органического вещества при ЭГ-обработке по сравнению с исходным увеличивалось в 5—10 раз и находилось примерно на одном уровне с торфом, измельченном на гомогенизаторе.

При длительном хранении, в течение четырех месяцев, при положительных температурах ЭГ-обработанного, механически-измельченного и фрезерного торфов было отмечено, что количество аммиачного азота в ЭГ-обработанном торфе в конце хранения оказалось в пять раз больше, чем во фрезерном и механически-измельченном. При промораживании ЭГ-обработанного торфа содержание аммиачного азота в нем несколько снижается в сравнении с содержанием после ЭГ-обработки. При хранении ЭГ-обработанного торфа в течение года (при положительных температурах) в нем сохраняется высокое содержание частиц < 1 мкм, хотя в области размеров 1—100 мкм наблюдается некоторая их агрегация. При промораживании ЭГ-обработанных верхового и низинного торфов содержание в них частиц < 1 мкм несколько снижается. Следовательно, хранение пульпы ЭГ-обработанного торфа в зимних условиях незначительно ухудшает его удобрительные свойства. Наиболее целесообразно хранение пульпы при положительных температурах.

Таким образом, электрогидравлическая обработка является эффективным методом активизации органического вещества и азота торфа, повышая его удобрительные свойства.

Литература

  1. Л. А. Юткин, Л. И. Гольцова. Способ поверхностного воздействия на материалы. Авторское свидетельство СССР № 121053.— Бюллетень изобретений и открытий, 1964, № 18.
  2. Л. А, Юткин. Электрогидравлический эффект. М., Машгиз, 1955.
  3. Л. А. Юткин. Электрогидравлическое дробление, ч. I, II, Л., изд. ЛДНТТ1, 1959—1960 гг.

Об электрогидравлической обработке торфа: 8 комментариев

    1. Добрый день.
      Я не изготовляю оборудование, а только провожу опыты в домашних условиях.

      1. Добрій день.
        Более года ищу информацию о данном эффекте и о режиме работы установки для получения удобрение из воды..
        В книге Гольцовой Л.И ЭГЭ –новое в сельском хозяйстве не было сказано в каком режиме была обработка. В книге Юткина Л.А. ЭГЭ и его применение в промышленности тоже не сказано .Только что он выделял 3 основных режима работы жесткий U больше 50 кВ ёмкость конденсатора С 0,1 мкф. Средний 50-20 кВ 0,1-1,0 мкф. мягкий до 20 кВ и 1,0 и более мкФ.
        А вот какой именно режим применить для обработки воды сколько кВ ,сколько мкФ конденсатор, какой формирирующий промежуток L (мм) какой процент воды почвы при обработки должен быть для получения удобрения не сказано.
        Подскажите пожалуйста о ваших опытах и результатах и какие применяли режимы для обработки .
        Буду благодарен за любую информацию . Прошу написать на мою почту m_a_x-07@mail.ru
        С ув. Максим

      1. Меня интересует установка ЭГЭ.Подробности при личной переписке:sworog0109s@gmail.com

  1. Здравствуйте! Меня интересует обработка почвы с помощью ЭГЭ. После закрытия лаборатории занимающейся этой темой,которая была в СПб. на Минеральной улице,оборудование ее передали в НИИ сельского х-ва,находящегося в г.Пушкин/СПб./,так мне сказали.Если Вам что-нибудь известно по этой теме прошу мне ответить.
    С уважением А.Н.

  2. Здравствуйте. Хочу собрать дома установку для ЭГУ и пока получается небольшая. Хочется знать величины ёмкости и напряжения необходимые для обработки почвы, торфа и пр. Если кто то проводил опыты на полу дилетантском уровне — поделитесь информацией. Состояние обрабатываемого вещества. Я так думал, что оно должно быть жиденькое, а из статьи получается что нет. В чём моё заблуждение? Может надо более научно подходить к решению? Хочется привести свой огород в порядок. Просто у меня всё плохо растёт — вот я и подумал — а не попробовать ли? Может что то полезное получится не только для меня. Спасибо. Всем удачи.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *