Способ утилизации твердых бытовых отходов и получения органического удобрения

 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при утилизации твердых бытовых отходов. Твердые бытовые отходы обрабатывают микроорганизмами, после чего заселяют культурой дождевых червей. В качестве микроорганизмов для обработки отходов используют суспензию аэробных термофильных микроорганизмов, которые вводят при температуре 55-69^oС. В качестве культуры дождевых червей используют червей рода Eisenia, виды foetida и красный калифорнийский гибрид. Изобретение позволяет упростить процесс компостирования, избавиться от патогенной микрофлоры и повысить качество компоста. 3 табл.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам утилизации твердых бытовых отходов (ТБО).

Известен способ утилизации отходов (навоза, бытового мусора, органических отходов промышленности) путем компостирования, в результате которого получают органическое удобрение - компост [1]. Важную роль в этом процессе играют термофильные микроорганизмы. Их присутствие обеспечивает стерилизацию от патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов, утилизацию трудноразлагаемых соединений (целлюлоза, лигнин и др.). При высокой температуре процесс проходит с большей скоростью, при этом не требуется предварительной стерилизации среды и оборудования [2, 3].

Известны способы компостирования, когда температура в компостируемой массе повышается за счет саморазогрева, то есть за счет присутствия термофильных микроорганизмов в самих отходах.

Недостатком этого способа является длительность процесса (от 10 дней до 8 недель в зависимости от способа и технологии) [4].

Известны способы обработки твердых отходов, в которых используют введение в компост штаммов термофильных микроорганизмов. Это дает ускорение процесса, но компосты, полученные таким способом, все равно нуждаются в дозревании, т.к. не сразу готовы к использованию [5, 6].

Широко распространено вермикомпостирование [7] - компостирование с помощью дождевых червей. При этом получают животный белок и ценное органическое удобрение - биогумус.

Недостатками этого метода является длительность процесса (до 3 месяцев), загрязненность получаемого компоста посторонней микрофлорой, необходимость предварительного хранения отходов в течение определенного времени: для разведения червей пригодны только отходы, до некоторой степени подвергнутые процессам ферментации.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения биогумуса из осадка сточных вод, включающий обработку смеси, заселение культурой дождевых червей, перед обработкой в свежий осадок сточных вод вводят аэробные микроорганизмы в виде активного ила и мицелий плесневых грибов, подогрев смеси осуществляют продувкой подогретым до 45-50^oС воздухом [8].

Недостатком данного способа является то, что он обрабатывает только осадки сточных вод и не пригоден для утилизации твердых бытовых отходов.

Задачей данного изобретения является создание способа, позволяющего обработать твердые бытовые отходы, ускорить процесс компостирования, избавиться от патогенной микрофлоры, повысить качество компоста.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем обработку отходов микроорганизмами с последующим заселением культурой дождевых червей, обработку проводят введением в субстрат суспензии аэробных термофильных микроорганизмов, при температуре 55-69^oС, а в качестве культуры дождевых червей используют червей рода Eisenia, виды foetida и красный калифорнийский гибрид.

Термофильные микроорганизмы ферментируют отходы, устраняя патогенную микрофлору и делая отходы доступными для червей.

Способ осуществлялся следующим образом.

В специальные емкости помещают субстрат, предназначенный для компостирования (органические отходы, навоз, мусор). Первую и вторую серии емкостей засевают суспензией различных термофильных микроорганизмов (бактерий, актиномицетов, грибов), помещают в термостат при температуре 55-69^oС на 10 суток (первая серия) и на 1 сутки (вторая серия). При температуре меньше 55^oС процесс обработки термофильными организмами значительно замедлялся, а при температуре выше 69^oС значительная часть микроорганизмов погибала. Через 1 сутки во вторую серию емкостей помещают дождевых червей. Третью серию не подвергают обработке термофильными микроорганизмами, а сразу помещают туда дождевых червей.

Как видно из таблицы 1, для дождевых червей не обработанные термофильными микроорганизмами субстраты оказались очень токсичным, и в отличие от обработанных через 1 сутки в живых оставалось 27,4% от общего количества червей, наблюдалась полная гибель червей на 3 сутки. Поэтому дальнейшие опыты с третьей серией не проводились.

Как видно из таблицы 2, термофильные микроорганизмы снижают соотношение C/N с 35 до 28,3 за 1 сутки. При дальнейшем действии термофильных микроорганизмов за 10 суток соотношение C/N достигло 25,2.

При введении в ферментированный субстрат дождевых червей через 9 суток соотношение C/N с 28,3 снизилось до 10,5, что является практически оптимальным для компоста из дождевых червей.

Для проверки того, что совместное использование термофильных микроорганизмов и дождевых червей при переработке ТБО способствует снижению токсичности и повышению качества компоста, было проведено биотестирование субстратов (через 5 и 10 суток от начала опытов) по проращиванию семян.

Исходя из данных таблицы 3, можно сказать, что при совместной работе термофильных микроорганизмов и дождевых червей происходит наибольшее снижение токсичности субстратов для семян растений.

Для субстратов, обработанных термофильными микроорганизмами, на 20% увеличилось количество проросших семян на 10-е сутки. Средняя длина корней была больше контроля на 53%. Для субстратов же, использованных совместно термофильными микроорганизмами и дождевыми червями, за то же время количество проросших семян и длина корней увеличились почти в два раза: на 92,2 и 106,9% соответственно.

Предлагаемый способ позволяет утилизировать твердые бытовые отходы, ускоряет процесс компостирования, повышает качество компоста.

Источники информации 1. Шубов Л. Я., Федоров Л.Г., Залепухин Р.В. Аналитическая, эколого-экономическая и технологическая оценка промышленных методов переработки твердых бытовых отходов // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. - М.: 1998, 3. - С.20-28.

2. Патент ГДР 431882, МКИ 5 С 05 F 17/00; С 05 F 17/02; 3/00; 5/00; 7/00; 1994 г.

3. Hahne J. ; Schuchardt F.; Fink A. Aerob-thermophile Gullebehandlung zur N-Elimination und Entseuchung// Korrespond. Abwasser, 1996, 43, 7, с. 1256-1258, 1260-1263.

4. Anon. Lardge-scale mechanized composting // FAO soils bull, 1987; t. 56, p.89-91.

5. Bazan H. Le Thermopostage des bous a La Roche-sur-Foron Un procede de stabilization et de sechage par fermentation aerobie thermophile// Techn. sci. meth., 1995, 4, с.358-360.

6. Заявка РФ 93050107/15, С 05 F 3/00; 11/08; 1993.

7. Paes J., Csonka L., Pusas F. Szakaszeru gilisztenyesztes [Производство биогумуса с помощью дождевых червей]//П-30381, 1989, 33(7).

8. Патент РФ 2051137, МКИ 5 С 05 F 11/02, 1994 г.

Формула изобретения

Способ переработки твердых бытовых отходов и получения органического удобрения и белкового корма, включающий обработку отходов микроорганизмами с последующим заселением культурой дождевых червей, отличающийся тем, что обработку проводят введением в субстрат суспензии аэробных термофильных микроорганизмов при температуре 55-69^oС, а в качестве культуры дождевых червей используют червей рода Eisenia, виды foetida и красный калифорнийский гибрид.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2