способ получения личинок синантропных мух

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИЧИНОК СИНАНТРОПНЫХ МУХ, включающий культивирование мух на навозе в период развития их от яйца до личинки в перфорированной емкости при толщине слоя навоза, соответствующей глубине проникновения личинок в навоз, подачу воздушного потока вдоль стенок емкости в период развития личинок, сбор личинок, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы личинок и полноты переработки навоза, в период развития личинок осуществляют подвод жидкой фракции навоза к поверхности навоза, при этом точки подвода выбирают таким образом, что зоны увлажнения навоза соседних точек подвода не смыкаются.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что точки подвода жидкой фракции навоза располагают на расстоянии 40 - 50 см.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к переработке отходов животноводства биологическим способом.

Известен способ переработки навоза личинками синантропных мух в горизонтально расположенных лотках с перфорированным верхним и сплошным нижним днищем. Причем для улучшения условий обитания личинок в навозе в слой последнего подают воздух через вмонтированные в лоток трубки с капиллярными отверстиями (авт.св. N 873919, кл. A 01 C 31/00).

Предполагалось, что такое техническое решение позволит увеличить толщину слоя перерабатываемого навоза с 5-7 см до 20 см и таким образом повысить объем переработки навоза. Однако воздух, выходящих из капилляров, распределяется в навозе не равномерно, а проникает в места наименьшего сопротивления и выходит на поверхности навоза с образованием щелей.

Выходящий воздух увлекает за собой жидкую фракцию, которая растекается по поверхности навоза, затопляя личинки, что приводит к массовой гибели последних.

Известен также способ получения личинок синантропных мух [1], по которому личинки синантропных мух культивируют в вертикально расположенной перфорированной емкости при толщине слоя навоза в ней, соответствующей глубине проникновения личинок в навоз. Причем в период развития личинок вдоль стенок емкости подают воздушный поток, а в период сбора личинок подачу воздушного потока прекращают.

Недостаток этого способа - заниженный выход биомассы личинок из-за отсутствия оптимального питательного режима как следствия уноса питательных веществ до 4% со стекающей вертикальной перфорированной емкости жидкой фракции навоза. Кроме того, при нормализации навоза до 30% его массы теряется в виде стекающей жидкой фракции, которая загрязняет окружающую среду. Как правило, личинки перерабатывают субстрат группами, в каждой группе насчитывается такое количество личинок, при котором каждая личинка имеет доступ к корму, т. е. к еще непереработанному навозу и к атмосферному воздуху для дыхания. При случайном слиянии нескольких групп личинок в одну большую в центр группы перестает проникать атмосферный воздух для дыхания личинок, доступ к корму имеют лишь те личинки, которые находятся в передней части группы - на границе переработанного и непереработанного навоза, а остальные личинки вынуждены питаться их испражнениями. Два вышеперечисленных фактора заставляют такую большую группу личинок распадаться на несколько малых, в которых каждая личинка имеет доступ и к воздуху, и к полноценному корму. Однако в данной установке личинки, скопившиеся на границе переработанного и непереработанного навоза, не могут разделиться на несколько малых групп, поскольку благоприятная зона обитания личинок находится только на границе переработанного и непереработанного навоза и слишком мала.

Развитие личинок при дефиците корма и воздуха приводит к снижению выхода биомассы личинок на 5-30% от возможного за счет того, что личинки в этом случае имеют низкую массу тела (в среднем 18-20 мг). Из-за интенсивного обдува (особенно при температуре субстрата 30^оС) переработанная в биоперегной часть навоза быстро теряет влагу и снижает ее до 30-40%.

Поскольку переработанный навоз высыхает, то личинки вынуждены мигрировать из зоны с низкой влажностью в более влажные зоны и постепенно скапливаются на границе переработанного и непереработанного навоза, образуя одно большое скопление личинок с приведенными выше последствиями.

Целью изобретения является повышение выхода биомассы личинок путем увеличения массы отдельно взятой личинки и полноты переработки навоза.

Это достигается способом получения личинок синантропных мух, по которому культивирование личинок осуществляют в вертикальном расположении перфорированной проницаемой для личинок емкости при толщине слоя навоза в ней, равной глубине проникновения личинок в навоз, с подачей воздушного потока вдоль стенок емкости в период развития личинок и с прекращением подачи воздушного потока в период сбора личинок.

Причем в период развития личинок после снижения влажности субстрата ниже 76-78% на его поверхность производят локальную подачу жидкой фракции таким образом, чтобы образующиеся соседние зоны повышенной влажности не смыкались одна с другой.

От прототипа заявляемый способ отличается тем, что в период развития личинок осуществляют ввод жидкой фракции навоза в слой перерабатываемого навоза локально без смыкания зон увлажнения соседних точек ввода жидкой фракции.

Известен отдельно взятый относительный признак - возврат жидкой фракции навоза в емкость для выращивания личинок, осуществляемый с помощью форсунок, разбрызгивающих жидкую фракцию над поверхностью навоза (авт.св. N 685250, кл. A 01 K 67/00).

Однако при таком способе подачи жидкой фракции в лотки происходит постепенное закупоривание, а затем и затопление всех отверстий и ходов, проделанных личинками синантропных мух в субстрате, через которые в навоз проникал атмосферный воздух для дыхания личинок, в результате чего яйца и отродившиеся личинки тонут в навозной жиже, а растущие, оставшиеся в живых личинки выходят на поверхность субстрата и по бортам лотков мигрируют из них.

Возврат жидкой фракции навоза локально без смыкания зон увлажнения неизвестен. Заявляемый способ позволяет по сравнению с прототипом повысить выход биомассы на 25-50% (20-30 мг) и использование жидкой фракции довести до 100%.

Известные способы выращивания личинок такими свойствами не обладают. Это свидетельствует о том, что заявляемый способ соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность заявляемого способа поясняется на примере работы установки, разработанной в ПЛБЖ НСХИ.

На фиг.1,2 представлена принципиальная схема установки.

Установка имеет корпус 1, в верхней части которого расположен загрузочный лоток 2, закрываемый герметичной крышкой 3. Внутри корпуса 1 расположена вертикальная перфорированная емкость 4, состоящая из двух раздвижных створок 5, которые крепятся к корпусу 1 шарнирами 6. Размер перфорации обеспечивает прохождение через нее личинок синантропных мух, но не допускает проваливания через отверстия заключенного в емкости 4 субстрата. Между створками 5 и корпусом 1 образованы вентиляционные коридоры 7. Створки 5 имеют возможность благодаря шарнирам 6 одна от другой отходить на некоторое расстояние. Для сведения или разведения створок 5 они соединены между собой жесткими тягами 8 посредством двуплечего рычага 9 с рукояткой 10. В нижней части корпуса 1 на выходе перфорированной емкости 4 расположено приемное устройство 11 для биоперегноя, личинок и жидкой фракции, выполненное в виде ленточного транспортера, расположенного под углом 3-5^о. Под нижерасположенным концом ленточного транспортера расположена емкость 12 для хранения жидкой фракции навоза, соединенная с насосом 13 для подачи жидкой фракции на поверхность субстрата, который сообщен с патрубком 14 трубопроводом 15.

Установка снабжена средством для загрузки емкостей 4 навозом (не показано), которое не имеет принципиального значения и может быть выполнено на основе любых известных технических решений.

Установка работает следующим образом.

С помощью загрузочного устройства (не показано) загружают навоз в перфорированную емкость 4, состоящую из раздвижных створок 5. Избыток влаги (жидкая фракция) вытекает из навоза через перфорированную поверхность емкости 4 на приемное устройство 11, а с него в емкость 12 для накопления и последующей переработки. Через 0,5-1 ч после загрузки перфорированной емкости 4 навозом на его поверхность в верхней части емкости 4 вносят яйца комнатных мух. После внесения яиц загрузочный лоток закрывают герметичной крышкой 3. Высокая влажность воздуха внутри корпуса создает благоприятные условия для отрождения личинок из яиц. После отрождения личинок крышку 3 вновь открывают, часть отродившихся личинок углубляется в навоз, а другая часть через перфорацию в стенках емкости 4 распространяется по их поверхности и так же через перфорацию проникает в навоз. Сроки развития личинок синантропных мух существенно зависят от температуры субстрата. В опытах при начальной температуре субстрата 18-20^оС и без принудительного подогрева период развития личинок составлял 5-6 сут.

В начале третьих суток после внесения яиц с помощью вентилятора 16 создают поток воздуха, скользящего вдоль перфорированных стенок емкости 4. Под воздействием движущегося воздуха личинки устремляются с поверхности навоза, заключенного в перфорированной емкости 4, в его толщу, попутно перерабатывая его в биоперегной. Таким образом, подача воздушного потока вдоль перфорированных стенок емкости 4 исключает миграцию личинок за ее пределы. В период обдува перфорированной емкости 4 потоком воздуха (особенно подогретого до температуры 30-35^оС) происходит интенсивное высушивание переработанной части субстрата. При обдувании перфорированной емкости 4 воздухом комнатной температуры этот процесс начинался уже через 10-12 ч после включения вентилятора 16. Именно с этого момента для предотвращения чрезмерного высушивания переработанной части субстрата, а также в целях улучшения снабжения личинок питательными веществами на поверхность перерабатываемого субстрата, в верхней части перфорированной емкости подают жидкую фракцию навоза из емкости 12 с помощью насоса 13 по трубопроводу 15, оканчивающемуся патрубками 14. Причем соседние патрубки 14 расположены друг от друга на расстоянии 40-50 см. Жидкая фракция навоза, поступающая на поверхность перерабатываемого субстрата из патрубков 14, впитывается им и распространяется в нем в виде конусов, направленных острым концом вниз, а широкими вверх, причем объем подачи жидкой фракции должен быть таким, чтобы она не выделялась в нижней части перфорированной емкости 4.

Поскольку субстрат наиболее интенсивно пересыхает в верхней части перфорированной емкости 4, то конусообразное распространение жидкой фракции в субстрате является наиболее оптимальным. В процессе подачи жидкой фракции в субстрат часть личинок мигрирует от границы переработанного и непереработанного навоза в верхнюю часть перфорированной емкости 4 в увлажненный жидкой фракцией субстрат, где они группируются вокруг зон увлажнения, выбирая субстрат с оптимальным воздушно-влажным режимом, в котором они могут потреблять питательные вещества жидкой фракции. В результате вышеперечисленных операций каждая личинка находится в оптимальных условиях - имеет свободный доступ к корму, воздуху, имеет возможность выбирать зоны субстрата с оптимальной влажностью.

Расстояние между соседними точками подачи жидкой фракции в навоз в 40-50 см обусловливается тем, что при расстоянии менее 40 см возможно слияние соседних конусообразных зон увлажнения, в этом случае личинки не смогут находиться в субстрате между этими точками из-за его высокой влажности, при расстоянии более 50 см между ними может образоваться зона субстрата с низкой влажностью, также непригодной для обитания личинок. Кроме того, в этом случае над поверхностью навоза разместится меньшее количество патрубков 14 для подачи жидкой фракции, и, следовательно, в перерабатываемый субстрат поступит меньшее количество жидкой фракции, что сузит объем ее переработки и выход биомассы личинок.

Избыток жидкой фракции испаряется с поверхности перфорированной емкости 4 благодаря интенсивному обдуву потоком воздуха.

На 5-6 сут. после внесения яиц на поверхность субстрата личинки перерабатывают его, после чего их отделяют от субстрата. Для отделения личинок прекращают подачу жидкой фракции, обдув перфорированной емкости 4 потоком воздуха и закрывают лоток 2 герметичной крышкой 3. Под воздействием ряда факторов - накопления углекислого газа, дефицита кислорода, биотермического процесса и повышенной двигательной активности личинок в фазе предкуколки они выходят на поверхность перфорированной емкости 4 и падают с нее на приемное устройство 11 - ленточный транспортер, который подает их к месту переработки.

В результате исследования было установлено, что чем выше температура субстрата (28^оС и более), тем интенсивнее и качественнее (в 2 раза) протекает процесс отделения личинок от субстрата. Однако в некоторых случаях (примерно в 30% ) биотермический процесс заканчивался до начала отделения личинок от субстрата. Это вызывалось тем, что термофильные бактерии потребляли все доступные им питательные вещества навоза. Подача жидкой фракции в перерабатываемый навоз постоянно пополняет его питательными веществами, в том числе необходимыми и для жизнедеятельности термофильных бактерий.

Таким образом, подача жидкой фракции в процессе переработки навоза в перфорированную емкость 4 в последующем сокращает время отделения личинок вдвое и повышает процент их отделения до 97%.

После отделения личинок от субстрата, заключенного в вертикальной перфорированной емкости 4, ее необходимо освободить от биоперегноя. Для выгрузки биоперегноя раздвижные створки 5, образующие перфорированную емкость 4, отводят друг от друга на некоторое расстояние посредством воздействия на упомянутые створки 5 при помощи жестких тяг 8 двуплечим рычагом 9 с рукояткой 10. Заключенный между раздвижными створками 5 биоперегной высыпается на приемное устройство 11, например транспортер, который подает его к месту хранения или затаривания. Выгрузив биоперегной, раздвижные створки 5 сводят вместе, после чего установка готова к работе.

За базовый объект принят способ, реализуемый в установке для переработки навоза беспозвоночными животными сопрофагами по авт.св. N 966948, кл. A 01 K 67/00.

Данная установка эксплуатируется в проблемной лаборатории Новосибирского СХИ. Установка представляет собой сцепленные подвижные контейнеры с горизонтально расположенными в них прямоугольными лотками для переработки навоза.

Установке присущи следующие недостатки. Толщина перерабатываемого навоза не может превышать 5-8 см, а его влажность не более 81%. При более высокой влажности яйца и отродившиеся личинки синантропных мух утонут в субстрате. Кроме того, влажность навоза (смеси мочи, кала и технической воды), доставляемого от свиноводческих ферм страны, лежит как правило в пределах 90% . Чтобы такой навоз перерабатывать, его необходимо нормализовать по влажности, т.е. снизить влажность с 90 до 80%, а для этого нужно удалить из общей массы навоза 50% его массы в виде жидкой фракции.

П р и м е р. Имеется 200 кг свиного навоза влажностью 90%, т.е. в 200 кг свиного навоза содержатся 20 кг сухого вещества или 10%, нужно чтобы эти 20 кг составляли 20%. Этого можно достичь, удалив из 200 кг свиного навоза 100 кг жидкой фракции.

20 кг навоза - 20%

Х кг - 100%

Х = = 100 кг

Таким образом, с 1 т навоза влажностью 90% выделяется до 500 кг жидкой фракции, которая уносит питательные вещества навоза и загрязняет окружающую среду.

Внутренний объем установки используется нерационально из-за того, что для затруднения миграции личиной из лотка высота его бортов в 4 раза превышает высоту перерабатываемого слоя навоза.

Получение личинок в установке, реализуемой заявляемым способом, лишено вышеперечисленных недостатков. Установка способна перерабатывать навоз с влажностью до 90%, и потому она не нуждается в установке нормализатора навоза по влажности. Перфорированная емкость не имеет бортов, что позволяет довести использование внутреннего объема емкости для выращивания личинок до 100%.

Для отделения личинок от субстрата не требуется установки-отделителя, а сам процесс отделения протекает без затрат электроэнергии. Жидкая фракция навоза не загрязняет окружающую среду, а полностью перерабатывается.