способ получения органического удобрения из отходов деревообработки хвойных пород

Формула изобретения

1. Способ получения органического удобрения из отходов деревообработки хвойных пород, включающий смешивание птичьего помета, конского и/или коровьего навоза, коры, опилок, стружки хвойных пород, укладку бурта, его увлажнение, измельчение, заселение субстрата дождевыми червями, отличающийся тем, что в качестве основного компонента субстрата берут кору, опилки и стружку хвойных пород в количестве 81%, а птичьего помета и навоза соответственно 11,7% и 7,3%, трижды увлажняют бурт до влажности 65-80%, сразу после укладки, через 72 ч и через 2-2,5 мес, предварительно перемешав и измельчив; а через 1-1,5 мес после последнего увлажнения в бурт вносят дождевого червя, укрывают его любым подручным материалом: землей, золой или соломой, слоем 5-7 см и осуществляют процесс экстенсивного развития и размножения дождевого червя без перемешивания, без подкормок и отборов в течение 9-12 мес.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что бурт укладывают высотой 2,4-3 м, шириной 4,5-5 м произвольной протяженности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в бурт вносят дождевого червя Eiseni afoetida из расчета 300 особей на 1 м³ смеси.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что в бурт вносят дождевого червя при температуре окружающей среды не ниже 0°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и к охране окружающей среды, в частности к производству естественно-природных, органоминеральных удобрений, и может быть использовано при переработке органических отходов для получения экологически чистого удобрения и одновременно утилизации отходов деревообработки.

Удобрение производится методом биохимического разложения отходов деревообработки хвойных пород (опилки, стружка, кора) с использованием конского, коровьего и птичьего навоза в присутствии дождевых червей Eiseni afoetida.

Известно много способов и устройств к ним различной конструкции для переработки органических удобрений в биогумус, в которых конечная переработка свежеприготовленного компоста ускоряется с помощью вермикомпостирования при обеспечении оптимальных условий среды обитания червей как в закрытых помещениях, так и в открытой среде.

Известен способ вермикомпостирования в открытой среде путем формирования на грунте и заселении червями ложа в виде грядок из компоста шириной 1 метр и длиной 50 метров, ограниченных снизу и с боков сеткой с интервалами между грядками 0,5 метра [1]. Толщина слоя компоста составляет 25-30 см, количество червей в ложе 2,0 кв.м - 100000 штук. Ложе защищают от воздействия солнца. Предусматривается периодическое увлажнение компоста и подкормка органическим веществом. В результате вермикомпостирования черви перерабатывают в гумус 60% компоста и 40% потребляют для поддержки существования.

Недостатками известного способа являются:

- ограниченный теплым временем года срок вермикомпостирования, связанный с условиями жизнедеятельности червя, оптимальная температура окружающей среды для которого составляет 20-25 градусов Цельсия для питания и 12-17 градусов Цельсия для размножения, и оптимальная влажность 70-80%, и который погибает при температуре ниже 0 градусов Цельсия и выше + 35 градусов Цельсия и влажности ниже 60% и выше 90%;

- отсутствие возможности миграции червей с целью естественного покидания ими переработанного компоста и заселения нового ложа;

- необходимость использовать большое количество червей.

Известен зимний способ вермикультивирования, включающий содержание дождевых червей в буртах в период низких отрицательных температур воздуха [2].

Способ основан на использовании в качестве субстрата твердой фракции свиного навоза на 1-30-й день хранения после сепарации гидросмыва. Бурты из субстрата формируют высотой 10-150 см, температуру в буртах поддерживают в пределах 10-50 градусов Цельсия. Новую порцию субстрата добавляют через 20-80 дней в объеме не менее 1/3 объема бурта.

Недостатком способа является необходимость зимой вскрывать от снега и соломы зимние вермибурты, что чрезвычайно трудоемко и опасно для червей. Не вскрывать вермибурты также нельзя, так как температура разогрева субстрата выше 38 градусов Цельсия детальна для червей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения биогумуса в открытой среде путем формирования на грунте гряд из компоста и высадку в него популяции червей [3]. Способ основан на нанесении слоев подкормки с правой или левой боковой стороны каждой гряды по всей ее длине, куда непрерывно мигрируют компостные черви, образуя активную зону вермикомпостирования и уборку готового биогумуса с противоположной стороны до тех пор, пока не будет использовано все первоначальное расстояние между соседними грядами. После наносят подкормку на противоположные стороны всех гряд и процесс повторяется вновь возвращением всех гряд на исходное место.

При вермикомпостировании способом-прототипом и заявляемым способом используется характер и свойства поведения дождевых (компостных) червей. Оба способа дешевые и простые, но способ-прототип, обеспечивая непрерывность получения биогумуса, требует такого же непрерывного участия в производственном процессе. Другим недостатком известного способа является необходимость использовать специальный покрывной материал (лутрасил, флорисил), что ведет к дополнительным расходам. Заявляемый способ основан на биохимическом разложении отходов деревообработки хвойных пород (опилки, стружка и кора) с использованием конского и/или коровьего навоза и птичьего помета в присутствии дождевых червей Eiseni afoetida. Изобретение направлено на утилизацию отходов деревообработки хвойных пород в смеси с органической массой, содержащих большое количество доступных растениям питательных элементов и на упрощение и удешевление способа получения органического удобрения. Новое, отличающее заявляемое изобретение от всех известных аналогов, неожиданное и оригинальное в нем то, что наполнитель (отходы деревообработки) является основным компонентом субстрата, а навоз и дождевые черви - необходимые участники процесса. Способ не нуждается в использовании дорогостоящих, энергоемких технических средств, специального укрывного материала, удобрение производится круглосуточно в открытой среде - прямо в поле, следовательно, максимально приближенно к месту использования. А длительность процесса приготовления - 12-16 месяцев без дополнительных затрат обуславливает достижение оптимальной консистенции компоста, который свободно поглощается почвой и переходит в доступные растениям элементы питания. Данный компост является благоприятной средой для размножения и развития местного дождевого червя, который при попадании в почву своей жизнедеятельностью улучшает ее физические свойства, повышает содержание гумуса. В отличие от прототипа черви вместе с удобрением переселяются в почву.

Предлагаемый способ получения органического удобрения из отходов деревообработки хвойных пород включает смешивание этих отходов: коры, опилок, стружки - 81%, птичьего помета - 11,7%, конского и/или коровьего навоза - 7,3%, укладку бурта органической смеси высотой 2,4-3 метра, шириной 4,5-5 метров и протяженностью 50-70 метров, можно меньше, с использованием трактора-погрузчика. Указанные размеры бурта отработанны экспериментально. После укладки бурта его трижды увлажняют до влажности 65-80% сразу после укладки, через 72 часа и через 2-2,5 месяца. Перед последним увлажнением субстрат измельчают молотковой дробилкой, а через 1-1,5 месяца после последнего увлажнения в бурт вносят местного дождевого червя из расчета 500 особей на 1 куб. метр смеси, укрывают бурт любым подручным материалом: землей, золой, соломой, готовым компостом, слоем 5-7 см и осуществляют процесс экстенсивного развития и размножения дождевого червя без перемешивания и без подкормок и отборов в течение 9-12 месяцев. Процесс образования удобрения протекает самостоятельно, используется способность саморегулирования аэрационного режима дождевыми червями.

Как в заявляемом изобретении, так и в способе-прототипе используют характер и свойства поведения дождевых (компостных) червей, которые мигрируют в зону, наиболее комфортную для их обитания. Но в способе-прототипе непрерывно создают эти условия: отбор биогумуса, нанесение свежей подкормки.

В заявляемом способе бурты формируют изначально большими, обеспечивая червям возможность самим выбирать в их границах комфортные условия жизнедеятельности в зависимости от значений температуры и влажности в данный период времени. Компостные черви довольно устойчивы к широкому ряду условий окружающей среды, их можно вносить в субстрат в любое время года, если температура окружающей среды не ниже 0 градусов Цельсия. Непрерывность процесса обеспечивается его длительностью, вносят в почву готовое удобрение весной или осенью под посев или под пахоту, в любое другое время года готовят свежий бурт, соблюдая температурный режим 0 градусов Цельсия.

В способе-прототипе готовый биогумус убирают без червей, в заявляемом способе удобрение намеренно вносят в почву с популяцией червей, которая увеличивается в 20 раз, и черви продолжают в поле перерабатывать недоработанный компост. Небольшая часть червя может быть отобрана для следующей закладки, что не принципиально, так как в бурт вносят сравнительно мало дождевых червей: 500 особей на 1 куб метр субстрата, их можно разводить отдельно. В приведенном аналоге количество червей в ложе 2,0 кв метра - около 100000 штук.

Другим преимуществом способа является то, что в качестве укрывного материала используют любой подручный материал: землю, золу, солому.

Пример: В Крестьянском фермерском хозяйстве «Анилин» организован испытательный производственный участок вермикомпостирования с применением предлагаемого способа. В качестве субстрата использовали конский навоз - 7,3%, птичий помет - 11,7% и наполнитель, кора и опилки хвойных пород - 81%. Приготовили 680 кг смеси в соотношении 1:4, т.е. 130 кг - помет с навозом и 550 кг коры и опилок хвойных пород Такое соотношение составляет одну расчетную часть компоста. Укладывали бурт приготовленной смеси, состоящей из 300-400 составных частей (300-400 куб. метров) на твердое покрытие в открытой среде. После укладки бурта его увлажняли до влажности 65-80%.

Через 72 часа производили повторный полив также до влажности 65-80%. После второго увлажнения происходил подъем температуры бурта до 50-55 градусов Цельсия. После этого в течение 2-2,5 месяцев происходило горение приготовленного компоста, биохимическое разложение, затем перемешивали и измельчали бурт для лучшего смешивания компонентов и горения. Снова, в третий раз, поливали бурт до влажности 65-80%, а по истечении 1-1,5 месяца вносили в бурт местного червя из расчета 500 особей на 1 куб. метр смеси.

После этого укрывали весь бурт слоем 5-7 см земли или золы для обеспечения аэробного горения компоста в течение 9-12 месяцев. В это время идет интенсивное развитие термофильной микрофлоры и размножение местного дождевого червя. По истечении 9-12 месяцев компост готов для внесения в почву, количество дождевого червя в нем увеличивается в 20 раз.

Таким образом, достигаются два положительных результата: получают качественное, экологически чистое удобрение с обилием полезных для почвы червей и эффективно утилизируются отходы деревообработки хвойных пород. Причем, в случае применения удобрения, полученного с использованием отходов деревообработки хвойных пород, удобрения в почву можно вносить в 3 раза меньше по сравнению с перегноем, полученным только от навоза, а результат получается аналогичный. Смолы, содержащиеся в хвойных породах, тормозящие разложение органического вещества, уничтожаются в процессе биохимического разложения смеси.

Состав удобрения, соотношение компонентов, временные интервалы между поливами, перемешиванием, внесением дождевого червя и получением готового удобрения отработаны в результате длительного семилетнего эксперимента.

Предлагаемый способ получения удобрения легко реализуется в промышленных условиях, имеет низкую себестоимость, обеспечивает получение удобрения стабильно высокого качества.

Результаты лабораторных испытаний компоста приведены в таблице:

ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЯ ПРОДУКЦИИ

№1 от 23 января 2006 г.

1. Наименование хозяйства КФХ «Анилин», Ейский район.

2. Номер акта отбора проб 1.

3. Вид удобрения - компост.

4. Дата взятия образца - 19.01.2006 г.

3. Место взятия образца - колледж «Ейский» пос. Большелугшский.

6. Срок хранения - 3 года.

7. Способ хранения - рыхлый.

8. Количество - 540 куб.м.

9. НТД на продукцию: ГОСТ 26712-94, ГОСТ 26713-85 - ГОСТ 26718-85, Гост 27979-88, ГОСТ 27980-88.

№ п/п	Наименование показателей	Фактически
1.	Массовая доля влаги, %	50,0
2.	Массовая доля орган. вещества в сухом веществе, %	47,3
3.	Массовая доля общего азота в сухом веществе, %	1,17
4.	Массовая доля калия в сухом веществе, %	1,44
3.	Массовая доля фосфора в сухом веществе, %	1,2
6.	C:N	20,2
7.	Подвижные соединения, мг/100 г сухого вещества:
	Калия	670
	Фосфора	490
	Азота	480
8.	рН водной суспензии	7,2
9.	Концентрация NPK в натуральном веществе, г/кг:
	Общего азота	5,9
	Общего калия	7,2
	Общего фосфора	6,0
Заключение: Качество компоста хорошее, можно применять под любые культуры, не опасаясь азотного голодания.

Изобретение отвечает всем трем условиям патентоспособности:

1. Заявляемый способ соответствует требованиям критерия «новизна», так как в РФ и за рубежом не известны способы получения биогумуса, где бы основным компонентом субстрата использовались отходы деревообработки хвойных пород.

2. Заявляемое техническое решение является экологически и социально значимым, простым, неожиданным, не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники и отвечает требованиям критерия «изобретательский уровень».

3. Заявляемый способ может быть использован в круглогодичном производственном процессе, в его основу берутся местные отходы производства, которые вывозятся на свалку, способ утилизирует их превращением в удобрение.

Источники информации

1. И.М.Городний и др. Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве. Киев, «Урожай», 1990, с.101-133.

2. Патент РФ 2074845 кл. 6 А01К 67/03.

3. Патент РФ 2255078 кл. 7 С05F 3/00.