способ переработки органических отходов и субстрат для выращивания личинок синантропных мух

Формула изобретения

1. Способ переработки органических отходов, включающий внесение яйцекладок синантропных мух на органический субстрат, культивирование в оптимальных гидротермических условиях, отделение предкуколок от переработанных органических отходов путем прекращения воздухообмена, отличающийся тем, что яйцекладки вносят в органический субстрат на основе молока и дрожжей, культивирование на данном субстрате ведут в течение 12 48 ч при температуре 26 36^oС, относительной влажности воздуха 60 75% и воздухообмене 0,01 0,1 м³ ч/кг, а затем личинки культивируют на органических отходах до стадии предкуколок.

2. Субстрат для выращивания личинок синантропных мух, включающий источники белков и углеводов, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воду и наполнитель опилки, а в качестве истоников белков и углеводов используют сухое молоко и дрожжи при следующем соотношении компонентов, мас.

Сухое молоко 4 18

Дрожжи 1 6

Опилки 10 20

Вода Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов при помощи личинок синантропных мух. Известен способ получения яиц комнатной мухи. Способ включает содержание взрослых особей в садках при наличии субстрата для яйцекладки и подкормку мух источниками углеводов, белков. С целью снижения количества случайных яйцекладок, повышения плодовитости самок мух и снижения затрат на получение яиц в качестве субстрата для яйцекладки и белкового корма используют коагулят крови, образуемый после ее отстоя.

Однако данный способ не решает полностью проблему утилизации органических отходов.

Известен способ получения личинок синантропных мух [1] включающий в себя культивирование мух на навозе в оптимальных гидротермических условиях в период развития от яйца до личинки и сбор личинок. Культивирование осуществляют в вертикально расположенной перфорированной емкости при толщине слоя навоза в ней, соответствующей глубине проникновения личинок, в период развития личинок начиная с 3 сут. вдоль стенок емкости подают воздушный поток, а в период сбора подачу воздушного потока прекращают на 5-6-е сут. после внесения яиц в навоз.

Однако данный способ обладает существенным недостатком низкой производительностью процесса, весь производственный цикл составляет 5-6 сут.

Известен субстрат для выращивания личинок комнатных мух, например смеси, в состав которой входит рыба. В смесь вводят закваску в виде водной вытяжки из конского навоза. В подготовленную смесь вводят яйца мух так, чтобы корма хватило для полного роста и развития личинок. (Труды Новосибирского сельскохозяйственного института, Новосибирск, 1986, т.98, с.93).

Недостаток этой среды малый выход личинок. Известна также среда для выращивания личинок синантропных мух [2]

Среда состоит из следующих компонентов, мас. Навоз 70-95 Содержимое рубца 30-5.

Однако эта среда, хотя и обеспечивает выращивание личинок,0 но при внесении ее в садок со взрослыми мухами для яйцекладок ухудшает санитарно-гигиеническое состояние в инсектарии, газовыделения из навоза отрицательно влияют на жизнедеятельность мух, также возникает опасность распространения инфекции из навоза и гибели поголовья мух.

Техническая задача, решаемая изобретением, является повышение производительности и эффективности процесса переработки органических отходов путем создания условий для более интенсивной жизнедеятельности личинок мух на отходах.

Поставленная техническая задача решается тем, что способе переработки органических отходов при помощи личинок синантропных мух, заключающемся в образовании яйцекладок на субстрате, культивировании личинок, отделении пpедкуколок от переработанных отходов, процесс культивирования личинок выполнен составным, первоначально культивируют личинки на субстрате при интервале температур 26 36^оС, относительной влажности воздуха 60 75% воздухообмене 0,01 0,1 м.куб./ч.кг субстрата, в течение 12 48 ч, после чего культивируют личинки на отходах и отделяют предкуколки от переработанных отходов, при этом удаление предкуколок обеспечивают путем прекращения воздухообмена. А также тем, что используют субстрат для выращивания личинок синантропных мух, содержащий питательную среду, а в качестве питательной среды используют сухое молоко, дрожжи и наполнитель в виде опилок при следующем соотношении компонентов, мас. Сухое молоко 4-18 Дрожжи 1-6 Опилки 10-20 Вода Остальное.

Проделана большая экспериментальная работа, позволившая определить значение интервалов параметров способа. В интервале температур культивирования личинок на субстрате температура не должна быть ниже 26^оС, так как при меньшей величине резко замедляется рост и развитие личинок, и не должна быть более 36^оС, так как при большей величине также замедляются процессы роста и развития личинок.

Начальная влажность воздуха не должна быть менее 60% так как при меньшей величине субстрат будет интенсивно подсыхать, образуется корка, и процент выхода (отрождения) личинок уменьшится и не должна быть более 75% так как при большей величине замедляется рост и развитие личинок.

Величина воздухообмена не должна быть более 0,1 м.куб в 1 ч на 1 кг субстрата, так как при большей величине происходит интенсивное испарение на начальных этапах и замедляется развитие личинок, кроме того, больший расход экономически нецелесообразен, и менее 0,01 м.куб 1 ч на 1 кг субстрата, так как скорость развития личинок замедляется.

Продолжительность интервала времени не должна быть менее 12 ч, так как меньшая величина не обеспечивает эффективного развития личинок, и более 48 ч, так как большая продолжительность нецелесообразна из-за потребности большого количества субстрата, чтобы обеспечить питание личинок в большом интервале времени.

Разработан оригинальный субстрат для выращивания личинок синантропных мух, содержащий питательную среду. В качестве питательной среды используют сухое молоко, дрожжи и наполнитель в виде опилок, при следующих соотношениях компонентов, мас. Сухое молоко 4-18 Дрожжи 1-6 Опилки 10-20 Вода Остальное

В качестве наполнителя кроме опилок могут быть использованы торф, измельченная солома при том же соотношении (мас.).

Этот субстрат позволяет повысить производительность способа и в течение 12-48 ч обеспечить необходимый корм личинкам, а также обеспечить необходимые влажность и воздухообмен в среде их обитания, способствующие более полному отрождению личинок из яиц и достижению личинками 1-й и 2-й стадий их развития в наиболее благоприятных условиях.

На фиг. 1 показана кривая увеличения биомассы личинок мух в процессе их культивирования; на фиг.2 схема отделения предкуколок от биоперегноя через борт; на фиг.3 схема отделения предкуколок от биоперегноя через отверстия в борту и/или днище.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Образуют яйцекладки синантропных мух на субстрате путем помещения субстрата в кюветы, устанавливаемые в садки с мухами. Мухи откладывают яйца на субстрат. Несколько раз в сутки (2 4) кюветы вынимают из садков и заменяют на новые. Заполненные яйцекладками кюветы переносят и устанавливают в культиватор личинок.

В культиваторе производится культивирование личинок при следующих значениях основных параметров: интервал температур 26 36^о; относительная влаж- ность воздуха 60 75% воздухообмен 0,01 0,1

м.куб./чкг

субстрата время 12 48 ч.

Биологическое обоснование происходящих процессов поясняется на фиг.1, где приведена зависимость увеличения биомассы личинок от общей продолжительности культивирования и других условий. По оси Х отложено время (сутки) развития личинок с момента откладки яйца до момента отделения личинок от переработанных отходов. По оси Y отложена величина биомассы личинок (г/кг исходного субстрата), соответствующая времени культивирования.

Экспериментально установлено, что при заселении отходов яйцами мух увеличение биомассы личинок во времени описывается кривой 1.

При составном культивировании по предлагаемому способу заселение субстрата яйцами мух и культивирование личинок на этом субстрате в культиваторе, а затем на установке переработки отходов кривая роста смещается вверх и влево, и увеличение массы личинок во времени описывается кривой 2 на фиг.1.

Начальная масса яйца 0,06-0,75 мг. Как правило, из более крупных яиц развиваются более крупные личинки.

Разница между кривыми 2 и 1 (фиг.1) отражает изменения при составном культивировании по сравнению с одноэтапным. В одноэтапном яйцо мух помещают на отходы на самой установке с загрузкой не менее 2 т навоза или помета. При этом в силу практической разнородности отходов (по качеству и составу органического вещества, влажности, температуры) часть яиц попадает в неблагоприятные условия, личинки из них не отрождаются, а в отродившихся в этих условиях процессы роста и развития протекают недостаточно интенсивно. Соответственно они достигают меньших размеров и недостаточно полно перерабатывают отходы в биоперегной.

При составном культивировании личинок (сначала на субстрате в культиваторе, затем на отходах в установке) благодаря стабильным и более благоприятным условиям отрождения личинок из яйца, достижения ими 1-й и 2-й стадий развития они более интенсивно растут и развиваются, скорее достигают стадии предкуколки и стремятся покинуть переработанные отходы, чтобы вне их окуклиться.

Удалению предкуколок способствует прекращение подачи воздуха в установке. Через несколько минут после этого предкуколки начинают мигрировать из биоперегноя.

Отделение предкуколок (личинок 3-й стадии развития) показано на фиг.2 и 3.

Из биоперегноя 3 (фиг.2) находящегося в поддоне 4, через его борт мигрируют предкуколки 5 и попадают в сборник личинок 6 с сетчатым дном. Сетка непроницаема для самих предкуколок, но способствует очищению биомассы личинок от остатков биоперегноя и содержимого кишечника предкуколок, а также способствует воздухообмену личинок. Борта сборника личинок 6 для предотвращения выползания предкуколок делают загнутыми вовнутрь под углом 30-60^о к стенке борта, удобнее под 45^о.

Из биоперегноя 3 (фиг.3), находящегося в поддоне 4, через отверстия в борту и/или днище поддона 4 мигрируют предкуколки 5 и попадают в сборник личинок 6 с сетчатым дном. Борт поддона 4 имеет загиб 7 вовнутрь под углом 30-60^о, удобнее под 45^о. Это не позволяет предкуколкам 5 переползать борт поддона 4 и оставляет им возможность мигрировать в определенных местах, где проделаны отверстия.

Обе схемы отделения могут применяться в равной мере в зависимости от удобства обслуживания установки, доступа к местам сбора предкуколок.

Предлагаемые способ и субстрат обладают дополнительным эффектом, который проявляется в том, что на 10-12 ч быстрее достигается максимальный выход биомассы личинок и сам выход увеличивается на 10-25% Такой результат не обеспечивают ни перенесение яйцекладок сразу на отходы, ни предварительное культивирование личинок на питательных смесях без наполнителя.

Способ поясняется следующими примерами, характеризующими минимальные, средние и максимальные значения параметров способа.

В культиватор личинок, обеспечивающий заданные условия культивирования (температура, влажность и расход воздуха), помещали кюветы с субстратом, заселенным яйцами мух. При этом для каждой кюветы обеспечивали плотность заселения равную 30015 мг яиц мух на 1 кг субстрата. Третью часть кювет вынимали через 12, 30 и 48 ч. Отделяли личинки мух от субстрата и взвешивали. Показателем эффективности режима культивирования явилось увеличение биомассы личинок мух. Полученные данные приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что вариация параметров культивирования по температуре (примеры 1-3) сопровождается снижением показателя увеличения биомассы при минимальных (26^оС) и максимальных (36^оС) значениях температуры. Также при минимальных (60% ) и максимальных (75% ) значениях влажности (примеры 4 и 5) показатель увеличения биомассы ухудшается. Аналогично (примеры 6 и 7) при минимальных (0,01 куб.м/ч) и максимальных (0,1 куб.м/ч) значениях воздухообмена в культиваторе показатель эффективности уменьшается. Наиболее высокая эффективность культивирования личинок соответствует средним значениям параметров (пример 1). Экспериментальные данные показывают, что при средних значениях параметров культивирования эффективность процесса выше на 15-40% чем при отклонении какого-либо из параметров до уровня минимального и максимального значения.

Предложенный субстрат поясняется примерами осуществления.

П р и м е р 1. Питательная среда состоит из сухого молока, дрожжей и наполнителя в виде опилок, при следующем соотношении компонентов, мас. Сухое молоко 4 Дрожжи 1 Опилки 10 Вода Остальное.

При уменьшении питательных компонентов (сухое молоко, дрожжи) снижается биомасса культивируемых личинок. При уменьшении наполнителя (опилки) плохо удерживается влага в субстрате, что приводит к гибели части личинок. Если питательные вещества и наполнитель выбраны так, как указано в данном примере, личинки развиваются нормально.

П р и м е р 2. Питательная среда состоит из мас. молоко 11; дрожжи 3,5; опилки 15; вода остальное.

При выбранных значениях компонентов личинки развиваются нормально, достигается необходимое увеличение биомассы.

П р и м е р 3. Субстрат состоит из мас. сухое молоко 18; дрожжи 6; опилки 20; вода остальное.

При увеличении доли питательных веществ эффективность процесса культивирования (увеличение биомассы личинок) не изменяется, но возрастает расход компонентов (молоко, дрожжи), что нецелесообразно. При увеличении доли наполнителя (опилки) субстрат не полностью пропитывается водой, что приводит к пересыханию его и снижает величину отрождения личинок из яиц. При указанных в данном примере значениях компонентов личинки развиваются нормально, достигается необходимое увеличение биомассы.

Предлагаемый способ переработки органических отходов при помощи личинок синантропных мух и субстрат для выращивания личинок синантропных мух позволяют получить наиболее благоприятные условия для роста и развития личинок, повысить на 15-40% производительность установок за счет интенсификации процесса переработки отходов личинками.