способ получения биогумуса

Формула изобретения

1. Способ получения биогумуса, включающий укладку субстрата органического состава в гряды, формирующиеся продольным распределением свежей подкормки из неспрессованного субстрата органического состава, и высадку в субстрат популяции червей, отличающийся тем, что после формирования гряд свежую подкормку наносят на одинаковые правые или левые боковые стороны всех гряд по всей поверхности каждой боковой стороны слоем, в который непрерывно мигрируют компостные черви, образуя активную зону вермикомпостирования и вермикультивирования, и на который после образования из него биогумуса наносят следующий слой подкормки, в который так же непрерывно мигрируют компостные черви, образуя следующую активную зону вермикомпостирования и вермикультивирования, при этом с противоположной соответственно левой или правой, боковой стороны каждой гряды убирают слой готового биогумуса, нанесение слоев подкормки и уборку готового биогумуса осуществляют таким образом до тех пор, пока не будет использовано все первоначальное расстояние между соседними грядами, обеспечивая тем самым постепенное перемещение активных зон вермикомпостирования и вермикультивирования, а следовательно и всех гряд в одну сторону на величину расстояния между соседними грядами, после чего наносят подкормку соответственно на противоположные первоначально выбранным боковым сторонам стороны всех гряд и процесс повторяют вновь, обеспечивая при этом постепенное перемещение активных зон вермикомпостирования и вермикультивирования, а следовательно и всех гряд в другую сторону и возвращение всех гряд на исходное место, затем повторяют весь процесс.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют непрерывно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют многократно.

4. Способ по п.1, либо 2, либо 3, отличающийся тем, что после нанесения слоя подкормки на боковые стороны всех гряд эти боковые стороны укрывают покрывным материалом.

5. Способ по п.1, либо 2, либо 3, либо 4, отличающийся тем, что весь процесс получения биогумуса осуществляют при 15-28°С и 65-80% влажности.

6. Способ по п.1, либо 2, либо 3, либо 4, либо 5, отличающийся тем, что весь процесс получения биогумуса осуществляют при значениях рН среды в интервале от 7,0 до 8,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды, коммунальному хозяйству, сельскому хозяйству и почвенной биотехнологии, в частности к утилизации и рециклингу различных видов навоза на животноводческих фермах и комплексах или других видов органогенных отходов сельского хозяйства и промышленности (осадков сточных вод) с помощью дождевых (компостных) червей в ценнейшее органическое удобрение - биогумус, применение которого позволяет получать экологически чистую пищевую и кормовую сельскохозяйственную продукцию.

Известен способ и устройство для переработки компостированного материала, описанный в патенте ЕР 1094048, C 05 F 17/00, опубликованном в 2001 г., в котором конечная переработка свежеприготовленного компоста ускоряется с помощью вермикомпостирования, причем популяция дождевых червей постоянно мигрирует в субстрате вслед за свежим кормом. Процесс является беспрерывным, так как субстрат с червями находится на движущейся основе, имеющей кольцевую, овальную или линейную формы. Переработанный биогумус отбирается в конце цикла, а свежий компост поступает непрерывно в исходную зону, где находится популяция червей. В данном способе переработка компоста происходит непрерывно в автоматическом режиме. Контроль за миграцией биомассы червей осуществляется с помощью сенсорных датчиков.

Недостатками данного способа являются высокая стоимость автоматического устройства для переработки компостированного материала и его малая производительность по конечному продукту, которая обусловлена тем, что движение популяции червей в субстрате происходит в дорсальном направлении, что приводит к концентрированию биомассы червей только на одном конце бурта. Объем этой активно работающей зоны составляет незначительную часть всего бурта, а именно 1/20-1/40 объема всего бурта.

Известен также способ получения биогумуса, описанный в патенте RU 2039029, C 05 F 3/00, 11/08, опубликованном в 1995 г., включающий приготовление органического субстрата путем осуществления биотермического процесса в буртах округлой формы, заселение в приготовленный субстрат промышленной популяции дождевых червей и обработку биогумуса путем гранулирования и выдерживания до полной гумификации.

Для этого в предлагаемом способе биотермический процесс ведется в стационарных буртах полукруглой формы, имеющих радиус 1,1-1,2 м, и основание, равное диаметру. Такие бурты полукруглой формы, имеющие радиус 1,1-1,2 м, и основание, равное диаметру 2,2-2,4 м, практически лишены застойных зон, что позволяет значительно улучшить условия аэробной ферментации и повысить качество органического субстрата. Данное изобретение касается, главным образом, стадии получения из различных органогенных отходов более качественного органического субстрата для осуществления следующей стадии вермикомпостирования.

Однако по этой технологии требуется определенная форма бурта, которая должна быть полукруглой, имеющей определенные размеры радиуса и основания бурта, что накладывает определенные трудности при создании таких буртов и, кроме того, в этом способе необходимо отделение биогумуса от червей, что увеличивает время процесса получения биогумуса.

Все это, в целом, усложняет процесс получения и приводит к снижению производительности при использовании такого способа получения биогумуса.

Наиболее близким к заявляемому является способ производства биогумуса, описанный в заявке RU 2002100779, C 05 F 9/00, А 01 К 67/033, опубликованной в 2003 г., включающий подготовку основания лотка, укладку субстрата органического состава в гряды, высадку в субстрат популяции червей, при этом формирование гряд осуществляют продольным распределением свежей подкормки из неспрессованного субстрата органического состава, уборку готового биогумуса и распределение на его месте свежей подкормки, при этом обеспечивается непрерывность процесса.

Такой способ, обеспечивая непрерывность производства биогумуса, требует подготовки лотка и уборки готового биогумуса перед распределением свежей подкормки, что усложняет процесс и увеличивает время, требуемое для получения биогумуса и, следовательно, в целом, снижает производительность производства биогумуса.

Заявляемое изобретение направлено на упрощение способа получения биогумуса и повышение производительности при производстве биогумуса.

Заявляемый способ получения биогумуса имеет следующую совокупность существенных признаков.

В заявляемом способе получения биогумуса, включающем укладку субстрата органического состава в гряды, формирующиеся продольным распределением свежей подкормки из неспрессованного субстрата органического состава, и высадку в субстрат популяции червей, в отличие от прототипа после формирования гряд свежую подкормку наносят на одинаковые правые или левые боковые стороны всех гряд по всей поверхности каждой боковой стороны слоем, в который непрерывно мигрируют компостные черви, образуя активную зону вермикомпостирования и вермикультивирования, и на который после образования из него биогумуса наносят следующий слой подкормки, в который так же непрерывно мигрируют компостные черви, образуя следующую активную зону вермикомпостирования и вермикультивирования, при этом с противоположной соответственно левой или правой боковой стороны каждой гряды убирают слой готового биогумуса, нанесение слоев подкормки и уборку готового биогумуса осуществляют таким образом до тех пор, пока не будет использовано все первоначальное расстояние между соседними грядами, обеспечивая тем самым постепенное перемещение активных зон вермикомпостирования и вермикультивирования, а следовательно, и всех гряд в одну сторону на величину расстояния между соседними грядами, после чего наносят подкормку соответственно на противоположные первоначально выбранным боковым сторонам стороны всех гряд и процесс повторяют вновь, обеспечивая при этом постепенное перемещение активных зон вермикомпостирования и вермикультивирования, а следовательно, и всех гряд, в другую сторону и возвращение всех гряд на исходное место, затем повторяют весь процесс.

Такая совокупность существенных признаков обеспечивает упрощение способа получения биогумуса за счет того, что не требуется каждый раз при уборке готового биогумуса перед нанесением свежего слоя подкормки, отделять червей от биогумуса и возвращать их в зону вермикомпостирования, что усложняет процесс и увеличивает время, требуемое для получения биогумуса, что в свою очередь обеспечивает увеличение производительности производства биогумуса, а все это, в целом, удешевляет производство биогумуса и, кроме того, такая совокупность существенных признаков позволяет получать качественный (дозревший) биогумус.

Сущность заявляемого способа получения биогумуса поясняется прилагаемым чертежом, на котором представлено перемещение активных зон вермикомпостирования и вемикультивирования при осуществлении предлагаемого способа получения биогумуса.

Заявляемый способ получения биогумуса осущетвляют следующим образом.

При вермикомпостировании используется характер и свойства поведения дождевых (компостных) червей. Взрослые особи дождевых червей постоянно перемещаются в зону, наиболее комфортную для их обитания, то есть туда, где имеются достаточные количества качественного пищевого субстрата, а также где оптимизированы температурные параметры, оптимальные уровни аэрации, значения рН окружающей среды и влажности. В такой зоне происходит концентрирование взрослых особей червей до максимально возможной популяционной концентрации и она становится суперактивно работающей зоной гряды, в которой происходит более быстрая и более полная биоконверсия органических веществ в конечный продукт-биогумус, что приводит к возрастанию скорости переработки компоста дождевыми (компостными) червями в конечный продукт.

Пример 1.

Субстрат органического состава из предварительно ферментированного органосодержащего материала (коровий, свиной навоз или другие органосодержащие отходы) укладывают в гряды, формирующиеся продольным распределением свежей подкормки из неспрессованного субстрата органического состава, и высаживают в субстрат популяции дождевых (компостных) червей Eisenia-foetida (Sav., 1826). Гряды формируют с определенным расстоянием между ними на открытой площадке для вермикомпостирования.

После формирования гряд свежую подкормку наносят на одинаковые правые или левые боковые стороны всех гряд по всей поверхности каждой боковой стороны слоем (см. поз.1 фиг.1), в который непрерывно мигрируют компостные черви, образуя активную зону вермикомпостирования и вермикультивирования, а с противоположной соответственно левой или правой боковой стороны каждой гряды убирают слой готового биогумуса, при этом каждая гряда перемещается в положение 1’-1 (см. фиг.1).

После вермикомпостирования и вермикультивирования и образования в нанесенном слое свежей подкормки биогумуса наносят следующий слой подкормки (см. поз.2 фиг.1), в который так же непрерывно мигрируют компостные черви, образуя следующую активную зону вермикомпостирования и вермикультивирования, при этом с противоположной соответственно левой или правой боковой стороны каждой гряды убирают слой готового дозревшего биогумуса и каждая гряда перемещается в положение 2’-2 (см. фиг.1).

Нанесение слоев подкормки и уборку готового биогумуса осуществляют таким образом до тех пор, пока не будет использовано все первоначальное расстояние между соседними грядами, при этом происходит постепенное перемещение активных зон вермикомпостирования и вермикультивирования, а следовательно, и всех гряд в одну сторону на величину расстояния между соседними грядами.

После этого наносят подкормку соответственно на противоположные первоначально выбранным боковым сторонам стороны всех гряд и процесс, описанный выше, повторяют вновь, при этом происходит постепенное перемещение активных зон вермикомпостирования и вермикультивирования, а следовательно, и всех гряд в другую сторону и возвращение их на исходное место. Затем повторяют весь процесс.

Весь процесс осуществляют по мере надобности непрерывно или многократно. Компостные черви довольно устойчивы к широкому ряду условий окружающей среды. Однако, обеспечивая оптимальные условия для роста и размножения червей, возможно достичь максимального уровня производительности при переработке и биотрансформации органогенных отходов. Поэтому при осуществлении заявляемого способа получения биогумуса были установлены следующие оптимальные условия для жизнедеятельности дождевых (компостных) червей Eisenia-foetida:

- температура 15-28°С;

- влажность 65-80%;

- присутствие кислорода в субстрате обитания;

- значение рН среды в диапазоне от 7,0 до 8,0.

Влажность субстрата обитания червей является критическим фактором для компостных червей, находящихся в активной зоне вермикомпостирования и вермикультивирования, поэтому необходимо постоянно определять влажность субстрата в грядах и не допускать переувлажнения.

Для поддержания оптимальных условий жизнедеятельности компостных червей активную зону гряды укрывают покрывным материалом, оставляя противоположную боковую сторону гряды открытой, что способствует более быстрому подсушиванию переработанного субстрата.

Подходящим покрытием для этого являются различные нетканые материалы, которые выпускаются для садоводов и огородников (лутрасил, флорисил). Они пропускают влагу, воздух и сохраняют выделяемое из гряды тепло. Высокая активность поглощения субстрата органогенных отходов большой биомассой компостных червей в активной зоне вермикомпостирования и вермикультивирования способствует достаточно хорошей аэрации субстрата в этой активной зоне.

Отобранный готовый биогумус просушивают и сепарируют.

Пример 2.

То же, что и в примере 1, но только гряды формируют на бетонированном полу в закрытом помещении и процесс осуществляют непрерывно.

В биогумусе, полученном заявляемым способом, содержится большое количество (до 30%) на сухой вес гуминовых веществ: гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины, что придает этому органическому удобрению высокие агрохимические и ростстимулирующие свойства. В нем питательные вещества находятся в доступном и сбалансированном сочетании для питания растений. В биогумусе в отличие от навоза и других органогенных отходов отсутствуют семена сорных растений, а содержание тяжелых металлов находится на уровне ПДК для почвы или на более низком уровне. Более того, он содержит в себе микробиоценозное сообщество, состоящее из полезных для почвы и растений микроорганизмов, которые при внесении биогумуса в почву заселяют ее, выделяют фитогормоны, антибиотики, фунгицидные и бактерицидные соединения, что приводит к вытеснению патогенной микрофлоры. Это все в конечном счете оздоровляет почву и устраняет многие широко распространенные болезни растений. Были проведены эксперименты и по прототипу. В результате сопоставительного анализа способа получения биогумуса по прототипу и по предлагаемому способу было установлено, что производительность переработки органогенных отходов заявляемым способом как на открытой площадке, так и в закрытом помещении повышается по сравнению с прототипом в 1,3-1,5 раза и составляет на 1 м² рабочей площади от 1,0 до 1,5 тонн/год биогумуса с влажностью 80%. При этом получается 400-600 кг/м² конечного продукта - биогумуса с влажностью 45% и около 20-30 кг сырой биомассы дождевых червей.

Таким образом, заявляемый способ переработки органических отходов в биогумус позволяет упростить способ получения биогумуса за счет того, что не требуется каждый раз при уборке готового биогумуса перед нанесением свежего слоя подкормки отделять червей от биогумуса и возвращать их в зону вермикомпостирования, что усложняет процесс и увеличивает время, требуемое для получения биогумуса, что в свою очередь обеспечивает увеличение производительности производства биогумуса, а все это, в целом, удешевляет производство биогумуса из различных органогенных отходов, в том числе различных видов навозов, и, кроме того, заявляемый способ переработки органических отходов позволяет получать качественный (дозревший) биогумус.

Данный способ вермикомпостирования может быть рекомендован для фермеров и других предпринимателей, использующих известные методы (протяженные бурты или ложа) и доступное оборудование при переработке больших объемов органогенных материалов в биогумус. Данный способ основан на легкой и доступной технологии, позволяющей управлять факторами окружающей среды и контролировать качество конечной продукции. Он разрабатывался в течение нескольких лет на основании научных и экспериментальных данных в области вермикультивирования и вермикомпостирования.