Способ вермикультивирования куриного помета

Способ вермикультивирования куриного помета

Реферат

Изобретение относится к биоконверсии отходов птицеводческих хозяйств и может быть использовано для получения экологически чистого эффективного удобрения под сельскохозяйственные культуры.

Создание крупных птицеводческих хозяйств на промышленной основе вызывает значительные нарушения экологического равновесия, загрязнение окружающей среды территорий хозяйства и прилегающих районов, а также воздушного пространства, так как при хранении в чистом виде помет быстро слеживается и испускает зловонный запах, обусловленный выделением продуктов разложения. В помете развиваются патогенная микрофлора и яйца гельминтов.

Известен ряд способов утилизации навоза и птичьего помета:

- метановое сбраживание для получения биогаза;

- длительное компостирование для получения органических удобрений;

- химическая обработка помета;

- термическое высушивание помета при различных температурных режимах;

- переработка помета насекомыми и червями;

- микробиологическая конверсия навоза и помета.

Известен, в частности (патент RU 2322427, опубл. 20.04.2008). способ биологической переработки птичьего помета. Согласно известному способу проводят смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом с последующей аэробной ферментацией в присутствии микроорганизмов при перемешивании до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-30°C.

Недостатком известного способа следует признать его низкую эффективность.

Известен также (патент RU 2286323, опубл. 20.05.2006) способ получения бактериального удобрения, включающий получение биогумуса путем вермикомпостирования органических отходов с использованием дождевых червей и внесение в биогумус микроорганизмов. В качестве органических отходов используют помет сельскохозяйственных животных и птиц, предварительно нейтрализованный до рН 7-8. Вермикомпостирование осуществляют в течение 2-3 месяцев при температуре 16-32°C в естественных условиях, причем после отделения червей из биогумуса виброситом с размером пор 0,5-1,0 см биогумус подсушивают до влажности 50-60%, фасуют в пакеты из полипропилена, в которых автоклавируют в течение 45-75 мин при 0,8-1,2 атм, вносят штамм Bacillus megaterium var. phosphaticum 319 c титром 10⁹-10¹¹ м.

Недостатком известного способа следует признать его малую эффективность и сложность, обусловленные низкой активностью участника вермикультивирования - дождевых червей.

Известен (заявка RU 97104014, опубл. 10.11.98) способ переработки органических отходов животного происхождения, в том числе и птичьего помета, в биогумус и кормовой белок. При реализации известного способа проводят приготовление питательной смеси путем смешивания отходов животного происхождения в виде навоза и птичьего помета, а также компонентов, имеющих питательную и удобрительную функцию, в том числе и солому, укладку питательной смеси в емкость для компостирования, внесение в питательную смесь червей и/или их коконов, компостирование, отделение червей от полученного биогумуса, причем в качестве питательной смеси используют смесь 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 мм, 0,5-2 мм и более 2 мм.

Недостатком известного способа следует признать его низкую эффективность, обусловленную длительностью процесса компостирования, а также недостаточной репродукционной функцией червей.

Данное решение использовано в качестве ближайшего аналога.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в ускорении утилизации птичьего помета.

Технический результат, достигаемый при реализации способа, состоит в повышении репродукционной функции червей и обусловленная этим ускоренная переработка птичьего помета на экологически чистое эффективное удобрение под сельскохозяйственные культуры.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ вермикультивирования куриного помета. Согласно разработанному способу проводят смешение куриного помета с соломой, известью и водой с последующей ферментацией полученного субстрата, а затем его переработкой с использованием червей, причем в субстрат добавляют водный раствор поверхностно-активных веществ.

При реализации разработанного способа предпочтительно используют мелкоизмельченную солому, что позволяет ускорить ее усвоение червями.

Для ускорения процесса путем создания максимально комфортных условий для вермикультивирования субстрат периодически орошают водой до достижения оптимальной влажности.

В процессе орошения обычно вводят в субстрат поверхностно-активные вещества, усиливающие репродуктивную функцию червей.

Предпочтительно орошение проводят с расходом поверхностно-активных веществ от 10 до 100 мг/кг водной фазы, содержащейся в субстрате. Первое орошение обычно проводят для доведения влажности субстрата до оптимальной величины, а последующие после заселения червей и затем в процессе вермикультивирования при каждом регулировании влажности субстрата.

Желательно проводить вермикультивирование при рН 6.5-7,5, наиболее предпочтительно 6,8-7,2 при 70-80% влажности.

Сущность изобретения состоит в том, что предварительно сформированный субстрат из куриного помета с измельченной соломой, после внесения в субстрат гашеной извести (для доведения требуемого технологией рН субстрата до оптимального значения), орошают водным раствором поверхностно-активного вещества (ПАВ), предпочтительно с расходом 10-100 мг/кг влаги, что обеспечивает требуемую влажность субстрата, а затем продолжают ферментировать субстрат при оптимальных климатических параметрах и режимах увлажнения, определенных агротехническими требованиями вермикультивирования. Последующие обработки субстрата водным раствором ПАВ осуществляют при каждом регулировании влажности субстрата.

Предлагаемый способ обладает более широким спектром влияния на ферментацию субстрата при его подготовке и последующем вермикультивировании. Он обеспечивает повышение дисперсной однородности субстрата, а также, как было неожиданно обнаружено, стимулирования репродуктивной функции червей как за счет эффективной дисперсности субстрата, так и активирования жизнедеятельности червей. Действие является физико-химическим, оно имеет биологическую природу и обусловлено регулированием однородности и смачиваемости компонентов субстрата, а также способности червей к его усвоению. Оно сохраняется в течение всего срока вермикультивирования до исчерпания продуктов питания червями.

Для внесения в воду орошения могут быть использованы коммерчески выпускаемые ПАВ, которые применяются при производстве синтетических моющих средств (порошкообразных или жидких), а также товаров бытовой химии:

- неиногенные ПАВ, например, синтанол АЛМ-10, ТУ 2483-003-71150986-2006,

- амфотерные ПАВ, например, окиси алкилдиметиламинов фр. С12-С14 ТУ 2842-007-04706205-2001,

- анионные ПАВ, например, натрий альфа-олефинсульфонаты фр. С12-С14 ТУ 2481-045-00336562-2001.

Могут быть также использованы другие ПАВ аналогичного состава.

Микробиологическими исследованиями установлена безвредность и экологическая безопасность использования ПАВ при вермикультивировании.

Сущность и преимущества разработанного способа будут рассмотрены с использованием примеров реализации.

Для проведения экспериментов были использованы материалы: помет куриный (влажность 46±3%, рН 5,8±0,2); солома пшеничная (влажность 7±3%); вода питьевая; известь гашеная; ПАВ: синтанол АЛМ-10 ТУ 2483-003-71150986-2006, окиси алкилдиметиламинов фр. С12-С14 ТУ 2842-007-04706205-2001, натрий альфа-олефинсульфонаты фр. С12-С14 ТУ 2481-045-00336562-2001; а также оборудование: деревянные ящики размером 15×15×10 см. (материалом служили доски лиственных пород толщиной 5 мм; в дне сверлили 10 отверстий диаметром 5 мм); рН-метр; весы ВЛТК-500; шкаф сушильный с установленной температурой 105±5°C, чашки Петри, размельчитель ткани РТ-2.

Вермикультура представлена гибридом червя «Старатель» с дождевыми червями белгородской природной популяции, культивированными в компосте в течение трех циклов развития, в течение 450 сут при температуре субстрата 22±3°C, влажности 70-80% и рН среды 6,5-7,5.

Из куриного помета и мелкоизмельченной соломы готовили 65±1 кг субстрата: с соотношением ингредиентов 50%-50% (по сухому остатку); субстрат предварительно нейтрализовали до рН 7,2±0,2 и доводили до влажности 75%±2%.

Субстрат перемешали и разложили в деревянные ящики (40 штук) по 1,5 кг.

С 1-го до 4-го ящики (прототип, контроль) не добавляли ничего. С 5-го по 43-й ящики использовались для доказательства полезности. Повторность в опыте 4-кратная, срок экспозиции 3 месяца. Ящики с субстратом поместили в помещение с температурой 22±3°C для ферментации. Через 2 недели провели пробные заселения червей в ящики.

Половозрелых червей в количестве по 5 штук помещали в ящики с субстратом для тестирования. Тестирование осуществляли следующим образом. В каждую пробу сверху помещали по 5 червей и наблюдали за ними. Если черви сразу же (в течение нескольких минут) скрываются в субстрате, это указывает на пригодность его для заселения червями. Если же черви вертятся, не хотят заползать в субстрат, то следует продолжить ферментацию. Эффективность субстратов для вермикультивирования оценивали по следующим критериям («Эффективность вермикомпостирования птичьего помета на различных субстратах», Родионова Н.В., Правкина С.Д., Игошина К.А., Рязанская ГСХА, www.rusbio.ru):

- длительность адаптационного периода (с момента заселения до откладки коконов);

- инкубационный период коконов (с момента откладки до появления молоди);

- численность отложенных коконов;

- численность и структура популяции.

Пример 1 (ближайший аналог)

В помещение вермикультивирования с температурой 22±3°C помещали 4 коробки (опыт №1), в которые поместили по 1,5 кг приготовленного субстрата из куриного помета и мелкоизмельченной соломы с соотношением ингредиентов 50%-50% (по сухому остатку); нейтрализованный до рН 7,2±0,2 и с влажностью до 75%±2%. Через 2 недели провели пробные заселения половозрелых червей в количестве по 5 штук в ящик. Ящики с заселенными червями помещали в помещение для вермикультивирования. Воду в субстрат вносили по мере снижения влажности.

Эффективность субстратов для вермикультивирования оценивали по следующим критериям:

- длительность адаптационного периода (с момента заселения до откладки коконов);

- инкубационный период коконов (с момента откладки до появления молоди);

- численность отложенных коконов;

- численность и структура популяции.

Результаты представлены в таблице 1.

Пример 2 (разработанный способ)

В помещение вермикультивирования с температурой 22±3°C помещали 12 коробок (ящики 5-17, номера 2-4), в которые поместили по 1,5 кг приготовленного субстрата из куриного помета и мелкоизмельченной соломы с соотношением ингредиентов 50%-50% (по сухому остатку); нейтрализованный до рН 7,2±0,2 и с влажностью 75%±2%. В 4 из них вводили по 5 мл водного раствора, содержащего по 11 мг синтанола АЛМ-7; в 4 - по 5 мл водного раствора, содержащего 55 мг синтанола АЛМ 7, и в 4 - по 5 мл водного раствора, содержащего 112 мг синтанола АЛМ 7.

Через 2 недели провели пробные заселения половозрелых червей в количестве по 5 штук в ящик.

Ящики с заселенными червями помещали в помещение для вермикультивирования

Воду, содержащую соответствующее количество ПАВ, вносили в субстрат по мере снижения влажности.

Эффективность субстратов для вермикультивирования оценивали, как в примере 1.

Результаты представлены в таблице 1.

Пример 3 (разработанный способ)

В помещение вермикультивирования с температурой 22±3°C помещали 12 коробок (ящики 18-30,номера 5-7), в которые поместили по 1,5 кг приготовленного субстрата из куриного помета и мелкоизмельченной соломы с соотношением ингредиентов 50%-50% (по сухому остатку); нейтрализованный до рН 7,2±0,2 и с влажностью до 75%±2%. В 4 из них вводили по 5 мл водного раствора, содержащего по 11 мг окиси алкилдиметиламина; в 4 - по 5 мл водного раствора, содержащего 55 мг окиси алкилдиметиламина, и в 4 - по 5 мл водного раствора, содержащего 112 мг окиси алкилдиметиламина.

Через 2 недели провели пробные заселения половозрелых червей в количестве по 5 штук в ящик.

Ящики с заселенными червями помещали в помещение для вермикультивирования.

Воду, содержащую соответствующее количество ПАВ, в субстрат вносили по мере снижения влажности.

Эффективность субстратов для вермикультивирования оценивали, как в примере 1.

Результаты представлены в таблице 1

Пример 4 (разработанный способ)

В помещение вермикультивирования с температурой 22±3°C помещали 12 коробок (ящики 31-43, номера 8-10), в которые поместили по 1,5 кг приготовленного субстрата из куриного помета и мелкоизмельченной соломы с соотношением ингредиентов 50%-50% (по сухому остатку); нейтрализованный до рН 7,2±0,2 и с влажностью до 75%±2%.

В 4 из них вводили по 5 мл водного раствора, содержащего по 11 мг натрия олефинсульфонатов; в 4 - по 5 мл водного раствора, содержащего 55 мг натрия олефинсульфонатов, и в 4 - по 5 мл водного раствора, содержащего 112 мг натрия олефинсульфонатов.

Через 2 недели провели пробные заселения половозрелых червей в количестве по 5 штук в ящик.

Ящики с заселенными червями помещали в помещение для вермикультивирования. Воду, содержащую соответствующее количество ПАВ, в субстрат вносили по мере снижения влажности. Эффективность субстратов для вермикультивирования оценивали, как в примере 1.

Результаты представлены в таблице 1.

Эффективность вермикультуры с использованием куриного помета и соломы 1:1 (средние значения) (№1 прототип) и куриного помета + соломы + ПАВ (№№2-10)

Повторность в опыте 4-х кратная.

1. Способ вермикультивирования куриного помета, включающий смешение куриного помета с соломой, известью и водой с последующей ферментацией полученного субстрата, а затем его переработкой с использованием червей, отличающийся тем, что в субстрат добавляют водный раствор поверхностно-активных веществ.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют мелкоизмельченную солому.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субстрат периодически орошают водой до достижения оптимальной влажности.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что орошение проводят с расходом поверхностно-активных веществ от 10 до 100 мг/кг водной фазы, содержащейся в субстрате.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что первое орошение проводят для доведения влажности субстрата до оптимальной величины, а последующие после заселения червей и затем в процессе вермикультивирования при каждом регулировании влажности субстрата.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вермикультивирование проводят при pH 6.5-7.5.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вермикультивирование проводят при 70-80% влажности.