Способ переработки органических отходов животного происхождения в кормовой белок и биогумус

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам переработки различных органических отходов, в том числе отходов животного происхождения в биогумус, с помощью вермикомпостирования, и может быть с успехом использовано в приусадебных и небольших фермерских хозяйствах. Для осуществления способа сначала смешивают отходы и другие компоненты - птичий помет, навоз, дефекат от производства сахара, сапропель, фосфорную кислоту, аммиак, золу, песок, фосфориты, перепрелые листья, солому, опилки, дефекат от станции биологической очистки стоков в определенном соотношении и определенной последовательности. Полученную питательную смесь в виде гранул размером 2 - 20 мм укладывают в емкость для компостирования, вносят червей и/или их коконы в количестве 26 - 50 тыс. на 1 м², проводят компостирование в условиях парникового эффекта, в непрерывном режиме противотоком, а образовавшийся биогумус разделяют на коконы и три фракции, - первую с размером частиц менее 0,5 мм используют в качестве подстилки при содержании домашней птицы для поглощения запаха помета, вторую фракцию с размером частиц более 2 мм возвращают на смешение отходов, а третью фракцию с размером частиц 0,5-2 мм используют в качестве товарного продукта, как удобрение. Отделенная биомасса червей используется в дальнейшем в качестве кормового белка. 11 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам переработки различных органических отходов, в основном отходов животного происхождения в органические удобрения - биогумус, с помощью вермикомпостирования, и может быть с успехом использовано в приусадебных и небольших фермерских хозяйствах.

Известен способ переработки органических отходов в биогумус с помощью дождевых червей, включающий приготовление органического субстрата путем осуществления биотермического процесса в буртах, обработку приготовленного субстрата червями, выделение и обработку вермикомпоста (патент РФ 2039029, кл. C 05 F 3/00, 1995).

Известен также способ получения биогумуса из отходов пищевой и кожевенной промышленности путем компостирования в буртах в течение 20 - 30 дней с внесением в отходы червей в количестве 1,5 - 2,0 тыс. особей на 1 м². Полученный биогумус отделяют от червей, высушивают и измельчают (авторское свидетельство СССР 1724658, кл. C 05 F 11/00, 1992).

Недостатками известных способов являются сезонность переработки (только в летнее время), недостаточно высокая плотность внесенных червей, что влечет за собой увеличение времени для переработки, необходимость использования больших площадей, повышенная трудоемкость при отделении биогумуса от коконов и червей, сложность и низкая эффективность при использовании в малых установках, низкий выход кормового белка и биогумуса.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ утилизации (переработки) органических отходов, в том числе и животного происхождения, в биогумус. Известный способ включает приготовление субстрата путем смешивания компонентов, одним из которых являются отходы животного происхождения - навоз и птичий помет, внесение в него червей и/или их коконов, укладку субстрата в емкость и компостирование при влажности 65 - 80% с последующим отделением червей от полученного биогумуса. Плотность заселения компостной массы червями составляет 15-25 тыс. особей на 1 м² (патент РФ 2057743, кл. C 05 F 3/06, опубл. 10.04.96).

Недостатками известного способа являются сезонность переработки, низкая плотность червей в субстрате, сложность получения гумуса заданного состава, трудности при отделении от биогумуса коконов и червей, низкая эффективность и интенсивность процесса переработки, сложность применения в малых хозяйствах, низкий выход кормового белка и биогумуса, причем биогумус состоит из небольших количеств компонентов.

Задачей изобретения является повышение качества и выхода биогумуса, обеспечение возможности одновременного получения кормового белка, сокращение времени переработки при непрерывности всего процесса, сокращение затрат на переработку и упрощение способа переработки. В задачу изобретения также входит улучшение экологической обстановки малых городов, рабочих поселков, деревень, фермерских хозяйств и частных домовладений путем утилизации органических сельскохозяйственных отходов и недефицитных отходов, образующихся на других предприятиях, где всегда существует возможность их эффективного использования и переработки их в целевые, дешевые продукты полезного применения. Причем в процессе переработки всех этих отходов получают высокоэффективное органическое удобрение - биогумус заданного состава и кормовой белок. Биогумус может быть использован для выращивания растений любого типа, повышает урожайность сельскохозяйственных культур, т.к. он представляет собой комплексное полноценное удобрение, снижающее действие вредных химических веществ - пестицидов, радионуклеидов, тяжелых металлов на почву и окружающую среду за счет содержания в биогумусе органических веществ, являющихся хорошими адсорбентами загрязняющих компонентов.

Поставленная в изобретении задача решается тем, что в способе переработки органических отходов, включающем приготовление питательной смеси путем смешивания исходных компонентов, в том числе и отходов животного происхождения, укладку питательной смеси в емкость, внесение в питательную смесь червей и/или их коконов, компостирование и отделение червей от полученного биогумуса, в качестве питательной смеси, содержащей отходы животного происхождения и компоненты, несущие питательную и удобрительную функции, используют смесь в виде гранул 2 - 20 мм следующего состава, мас.%: Птичий помет - 5 - 80 Навоз, прошедший ферментацию - 6 - 80 Дефекат от производства сахара - 2 - 18 Сапропель - 3 - 25 Фосфорная кислота в пересчете на P₂O₅ - 0,5 - 5 Аммиак - 0,2 - 2 Зола - 0,5 - 7 Песок, фракция 0,5 мм - 1-15 Фосфориты - 1 - 15
Перепрелые листья, солома, опилки - 1 - 20
Дефекат от станций биологической очистки стоков - 0,2 - 75
Компостирование питательной смеси проводят в условиях парникового эффекта, в непрерывном режиме противотоком контактирования смеси с червями, а полученный биогумус разделяют на коконы и три фракции - с размером частиц менее 0,5 мм, более 2 мм и 0,5 - 2,0 мм.

Питательную смесь готовят путем смешивания постадийно: сначала компоненты с pH≥7,5 (птичий помет, дефекаты, навоз, сапропель и золу) обрабатывают фосфорной кислотой, нейтрализованной аммиаком до pH 2 - 5, вводят воду до Т : Ж = 1 : (1,5 - 3) и pH 6,5 - 7,5, после чего в пульпу добавляют нейтральные компоненты (песок, фосфориты, листья, солому, опилки) до содержания воды 70 - 90% с получением питательной смеси в виде гранул 2 - 20 мм.

Червей-производителей вводят в питательную смесь, помещенную в емкость для компостирования, в количестве 26 - 50 тыс. особей на 1 м² площади; черви-производители работают 90 - 180 сут., а питательная смесь находится в контакте с червями в течение 14 - 21 сут.

Для извлечения отработавших срок червей-производителей используют травяную муку с влажностью 50 - 90%.

Для создания условий парникового эффекта температуру жидкости в поддонах под емкостью для компостирования поддерживают на 1-6^oC выше температуры стенок емкости.

После отделения коконов и червей от биогумуса его разделяют на три фракции:
первую с размером частиц менее 0,5 мм используют в качестве подстилки при содержании домашних птиц для поглощения запаха помета,
вторую фракцию с размером частиц более 2 мм возвращают на первичное смешение,
третью фракцию с размером частиц 0,5-2 мм используют в качестве удобрения.

Необходимо использовать фиксированный состав питательной смеси. При замене питательной смеси (изменение соотношения компонентов) на новый следует предварительно выращивать из коконов новых червей-производителей в питательной смеси нового состава.

Предлагаемый способ переработки органических отходов в кормовой белок и биогумус осуществляют следующим образом.

В шнековую мешалку загружают птичий помет, дефекаты, навоз, сапропель и золу, добавляют фосфорную кислоту, нейтрализованную аммиаком до pH 2 - 5, доводят Т : Ж до 1 : (1,5 - 3) и pH 6,5 - 7,5, после перемешивания смесь переводят в объемную мешалку, добавляют песок, фосфориты, листья, солому, опилки до содержания воды 70 - 90% и продолжают перемешивать до тех пор, пока смесь не превратится в гранулы с размером 2 - 20 мм, разрушают оставшиеся и вновь гранулируют до размера 2 - 20 мм.

Полученную таким образом смесь делят на два потока. Первый поток с гранулами 5-20 мм загружают в емкость для компостирования, в которой черви-производители 14 - 21 день поедают питательную смесь, откладывая каждые 5 - 7 дней коконы. Питательная смесь в виде гранул позволяет увеличить выход коконов и капролитов на единицу веса питательной смеси. Это объясняется тем, что при поедании питательной смеси в виде монолита черви-производители делают в ней ходы и поедают ее на 55 - 65%. Дальнейшее поедание невозможно, т. к. оставшаяся часть - это стенки норок червей. При поедании шариков до 20 мм черви-производители поедают их с внешней стороны, не проникая внутрь шарика. При увеличении размера гранул более 20 мм наблюдается проникновение червей внутрь шарика, что снижает выход капролитов и коконов на единицу веса питательной смеси.

Применение условий парникового эффекта в условиях переработки отходов непрерывного действия, содержащих емкость для компостирования, устраняет пристеночное высыхание питательной смеси, что позволяет червям-производителям поедать питательную смесь по всему объему емкости.

Использование питательной смеси указанного состава в виде гранул определенного размера и условия парникового эффекта позволяют увеличить количество капролитов в биогумус до 95%, а без этих параметров только до 37%. В таких же пропорциях растет выход биомассы червей-производителей кормового белка на единицу питательной смеси.

Питательную смесь с гранулами от 2 до 5 мм загружают вместе с коконами в емкость устройства, обеспечивающего парниковые условия. Через 7-12 сут. из коконов выделяются червята, и после поедания первых порций питательной смеси их организм настраивается только на эту питательную смесь. Замена состава питательной смеси приводит к снижению производительности червей и возможно их гибели, поэтому при смене состава смеси необходимо вырастить новых червей.

По мере поедания червями питательной смеси ее добавляют по 5-7 см. При заполнении емкости червята извлекаются известными способами, например установкой на емкость ящика с сетчатым дном, заполненного питательной смесью. Червята перемещаются в ящик с питательной смесью, емкость устройства освобождается от биогумуса, и в него возвращаются червята. Через 120 сут. червята достигают половозрелого возраста и становятся червями-производителями и/или замещают отработавших срок червей в устройстве непрерывного действия.

При выращивании червей-производителей для создания парникового эффекта и круглогодичного выращивания червей-производителей используемые устройства устанавливают в помещении с обогреваемым полом, например в теплицах, где 90% площадей обогреваемого пола свободны при выращивании огурцов и томатов.

Зависимость влияния условий компостирования на выходе капролитов с единицы питательной смеси (в процентах) показана в табл. 1.

Зависимость влияния выхода капролитов от условий компостирования во времени с использованием полива представлена в табл. 2.

Раздельная работа червей-производителей и их выращивание из коконов, применение питательной смеси в виде гранул разного размера для различного возраста червей, использование парникового эффекта позволяют перерабатывать исходную питательную смесь на кормовой белок и биогумус с ≈100%-ным биологическим потенциалом. Питательная смесь определенного состава и специальная технология ее получения обеспечивают повышенную интенсивность переработки органических отходов, низкую себестоимость биогумуса.

Предложенный способ позволяет перерабатывать органические отходы животного и промышленного происхождения практически полностью, что решает не только экологическую проблему, но и обеспечивает очень эффективное повышение урожайности с одновременной очисткой почвы от загрязняющих ее компонентов.

Формула изобретения

1. Способ переработки органических отходов животного происхождения в кормовой белок и биогумус, включающий приготовление питательной смеси путем смешивания отходов животного происхождения в виде навоза и птичьего помета, а также компонентов, имеющих питательную и удобрительную функцию, укладку питательной смеси в емкость для компостирования, внесение в питательную смесь червей и/или их коконов, компостирование, отделение червей от полученного гумуса, отличающийся тем, что в качестве компонентов, имеющих питательную и удобрительную функцию, для приготовления питательной смеси используют дефекат от производства сахара, сапропель, фосфорную кислоту, аммиак, золу, песок фракции 0,5 мм, фосфориты, перепрелые листья, солому, опилки и дефекат от станций биологической очистки стоков при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Птичий помет - 5 - 80
Навоз - 6 - 80
Дефекат от производства сахара - 2 - 18
Сапропель - 3 - 25
Фосфорная кислота в пересчете на P₂O₅ - 0,5 - 5,0
Аммиак - 0,2 - 2,0
Зола - 0,5 - 7,0
Песок фракции 0,5 мм - 1 - 15
Фосфориты - 1 - 15
Перепрелые листья, солома, опилки - 1 - 20
Дефекат от станций биологической очистки стоков - 0,2 - 75
причем питательную смесь для компостирования используют в виде гранул 2 - 20 мм, компостирование осуществляют в условиях парникового эффекта в непрерывном режиме противотоком, а полученный биогумус после отделения червей разделяют на коконы и три фракции - с размером частиц менее 0,5; 0,5 - 2 и более 2 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешивание компонентов питательной смеси ведут постадийно: сначала компоненты с рН 7,5 - птичий помет, дефекаты, навоз, сапропель и золу смешивают с фосфорной кислотой, нейтрализованной аммиаком до pH 2 - 5, а затем добавляют нейтральные компоненты - песок, фосфориты, перепрелые листья, солому, опилки - с последующим образованием гранулированного продукта с размером частиц 2 - 20 мм и влажностью 70 - 90%.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что червей вносят в количестве 26 - 50 тыс. особей на 1 м² питательной смеси.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в процессе компостирования питательная смесь находится в контакте с червями в течение 14 - 21 суток.

5. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в процессе компостирования черви находятся в питательной смеси 90 - 180 суток.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что для отделения червей от полученного биогумуса используют травяную муку с влажностью 50 - 90%.

7. Способ по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что для создания условий парникового эффекта температуру жидкости в поддонах под емкостью для компостирования поддерживают на 1 - 6^oC выше температуры стенок емкости.

8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что фракцию биогумуса с размером частиц менее 0,5 мм используют в качестве подстилки при содержании домашних птиц для поглощения запаха помета.

9. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что фракцию биогумуса с размером частиц более 2 мм возвращают на смешение отходов.

10. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что фракцию биогумуса с размером частиц 0,5 - 2 мм используют как товарный продукт в качестве удобрения.

11. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что для предварительного выращивания из коконов червей используют питательную смесь в виде гранул с размером 2 - 5 мм.

12. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что отделенных от биогумуса червей используют в качестве живого кормового белка или как кормовую белковую муку в животноводстве, птицеводстве и рыболовстве.

РИСУНКИ

Рисунок 1