Способ приготовления субстрата для получения биогумуса с помощью компостных червей и смесь компонентов для его приготовления

Изобретение относится К сельскому хозяйству, в частности К переработке различных органических отходов, в том числе отходов животного происхождения, в биогумус с помощью компостных червей, и может быть использовано при массовом размножении культуры червей в питательной среде для накопления их биомассы, применяемой, как для собственного воспроизводства, так и для изготовления кормового белка.Биогумус (вермикомпост) - высокомолекулярное органическое соединение, которое включает циклическую структуру и алифатические цепи, полученные в результате переработки червями органических веществ (навоза, соломы, листьев, остатка силоса, сена,отходов пищевой, мясной, плодоовощной промышленности, коммунального хозяйства,птичьего помета) и выделенные в окружающую среду из пищевого тракта червей.Гумус червей (капролиты) - богатый питательными веществами биологический материал, представляющий собой неслеживающиеся и без запаха плотные черно-коричневые палочки. Биотехнический процесс получения биогумуса основан на способности червей заглатывать кусочки органического вещества. Трансформировать его в кишечной полости и выделять в виде капролитов 1. Согласно ТУ 9810-003-11158098-93 удобрение органическое натуральное - биогумус, по степени гумификации органического вещества, составляет в среднем 10-20 . Количество гумуса в биогумусе зависит от чистоты и способа приготовления компоста (субстрата) для червей и от места жизнедеятельности червей при переработке субстрата в биогумус (гумус).Главным компонентом для получения биогумуса при помощи дождевых червей, в том числе калифорнийского, является навоз животноводческих ферм 2.В последнее время для компостов к навозу примешивают различные компоненты. Например, известен способ получения биокомпоста и выращивания в нем культуры червей,средой для которых служила смесь сапропелевого ила и навоза (помета) при массовом соотношении компонентов 12 3.Известен также способ приготовления биогумуса и выращивания личинок синатропнь 1 х мух, в котором используется субстрат на основе смеси навоза и содержимого рубца убойных животных в соотношении 7 О 95 к 3 О 5 мас. 4.В качестве прототипа к заявляемому изобретению выбран субстрат для получения биогумуса с помощью компостных червей на основе подстилочного навоза, к которому добавлены плодово-овощные отходы в соотношении 5 О 9 О к 5 О 1 О мас. 5.Недостатком вермикультивирования в упомянутых питательных средах является необходимость увеличения затрат труда на этапе компостирования субстрата, заключающемся в периодическом его рыхлении и перелопачивании в целях эффективной ферментативной переработки микроорганизмами. Поскольку при сохранении преобладающей доли навоза в составе смеси достигается весьма низкая производительность по конечному продукту из-за свойства навоза к слеживанию при чрезмерном его содержании в субстрате, что ухудшает эксплуатационные свойства последнего и необходимые условия для поддержания нормальной жизнедеятельности червей. Что касается субстрата-прототипа, то применения навоза в его составе ограничено подстилочной массой, которая характеризуется наличием твердых углеродосодержащих материалов (например, опилок, соломы, сухих твердых остатков фитомассь 1 и пр.), имеющих более длительные сроки преобразования микроорганизмами и, в итоге, хуже усваиваются червями. Использование же бесподстилочного навоза (помета) или другого типа экскрементов животных при указанном соотношении составляющих смеси приводит, как упоминалось, к слеживанию субстрата и снижению его питательности.В технологии получения биогумуса с помощью компостных червей используют широко распространенный способ приготовления для них питательного субстрата, заключающийся в том, что перемешивают все входящие в него ингредиенты, формируют из смеси бурты на площадке для компостирования, периодически пропитывают компостируемую массу до созревания в субстрат, обеспечивают его аэрацию, осуществляемую через воздуховоды из соломы, размещенные в компостируемой массе 6.Данную технологию можно рассматривать в качестве аналога предложенного способа получения субстрата для культивирования червей, однако, такой способ не обеспечивает оптимальность для смеси заявляемого состава.Задачей Изобретения является повышение эффективности выхода Целевых продуктов за счет обеспечения Культуры червей кормом с высокой питательной ценностью и улучшенными физико-механическими свойствами для их пищеварения из доступного вторичного сырья и недефицитных отходов. Кроме того, в задачу изобретения входит улучшение экологической обстановки малых городов, рабочих поселков, деревень, фермерских хозяйств и частных домовладений путем утилизации органических сельскохозяйственных отходов и недефицитных отходов, образующихся на других предприятиях, где всегда существует возможность их эффективного использования и переработки их в Целевые, дешевые продукты полезного применения, в частности, высокоэффективное органическое удобрение - биогумус заданного состава и биомассу - кормовой белок. Биогумус может быть использован для выращивания растений любого типа, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, т.к. он представляет собой полноценное комплексное удобрение, снижающее действие вредных химических веществ - пестицидов, радионуклидов, тяжелых металлов на почву и окружающую среду за счет содержания в биогумусе органических веществ, являющихся хорошими адсорбентами загрязняющих компонентов.Поставленная в изобретении задача решается путем использования в качестве субстрата для получения биогумуса компостными червями смеси из навоза, плодовоовощных отходов, отходов мясной промышленности, сапропеля, углеродосодержащих компонентов и веществ-раскислителей, снижающих кислотность среды, при этом в качестве углеродосодержащих компонентов используют верховой торф и/или лигнин, а в качестве вещества-раскислителя среды используют доломитовую муку и/или дефекат сахара при следующем соотношении указанных компонентов мас.навоз 30-45 плодово-овощные отходы 10-30 отходы мясной промышленности 15-25 сапропель 4-12 верховой торф и/или лигнин 8-16 доломитовая мука и/или дефекат сахара 2-6.Существенным отличием предложенного субстрата для получения биогумуса с помощью компостных червей является соотношение компонент его составляющих и использование однородных углеродосодержащих материалов в качестве наполнителей навоза, повь 1 шающих его скважинность и пористость, а также уменьшающих слеживаемость. Уменьшение слеживаемости достигнуто также за счет снижения доли навоза в субстрате, что по совокупности дает возможность применения в составе смеси бесподстилочного навоза (помета).Соотношения исходных компонентов в заявляемом изобретении подобраны с целью создания многокомпонентных биологически полноценных продуктов, соответствующих особенностям обменных процессов червей, исходя из энергетической ценности, ориентированной на максимально полное использование белка и обеспечения в биокомпосте сбалансированного содержания основных компонентов и микроэлементов, необходимых для осуществления процессов восстановления почвы по содержанию гумуса и микроэлементов.Для того чтобы образовать белки своего тела черви должны получать необходимое их количество в составе пищи. Белки питательных сред, называемые иначе протеинами, качественно бывают разными и имеют большое значение в полноценном питании червей. При недостатке в рационе протеина замедляется рост червей, нарушается развитие тканей,при избытке протеина снижается коэффициент его использования. Оптимальным содержанием протеина в субстрате является не более 30 . Наряду с навозом, богатым источником протеина, в субстрате применяются отходы мясной промышленности, которые содержат жиры, являющиеся структурным материалом протоплазмы клеток и имеющие высокую энергетическую ценность. Плодово-овощные отходы необходимы в субстрате как незаменимое дополнение витаминов, белков, клетчатки.Использование в субстрате сапропеля - донных отложений пресноводных водоемов,продиктовано наличием в нем большого количества минеральных веществ, необходимых для укрепления и формирования иммунной системы червей, как стабилизатора обменных процессов. Кроме того, сапропель представляет собой комплекс органических соедине 3ний, в составе которых содержится большое количество гуминовых кислот, аминокислот,витаминов, необходимых не только для питания культуры червей, но и для улучшения качественного состава почв.В качестве углеродосодержащих компонентов используют верховой торф и/или лигнин. Верховой торф (РСТ РСФСР 734-85 или РСТ БССР 833-85) содержит минимальное количество минеральных веществ, имеет тонковолокнистую структуру, благодаря чему улучшающий эффект торфа проявляется в формировании пористых комкообразнь 1 х торфонавознь 1 х агрегатов, что приводит к устойчивости смеси к механическому уплотняющему воздействию, поддерживается ее пористость и газообмен. Гидролизный лигнин (ТУ РСФСР 13-02-81-036-05-89) многотоннажный отход биохимического производства в основном сбрасывают в отвалы, загрязняя окружающую среду. Он представляет собой влажную и рыхлую мелкоизмельченную массу, абсолютно чистую от инородных крупных механических включений. Гидролизный лигнин характеризуется небольшой объемной массой (0,5-0,7 г/смз), высоким содержанием органического вещества, что обусловливает его высокую влагоемкость и поглотительную способность. Как и торф, лигнин способствует увеличению пористости субстрата и улучшению его физико-механических свойств с точки зрения лучшей переработки микроорганизмами и червем. Однако торф и лигнин имеют повышенную кислотность (рН 2,7-3,5), что отрицательно сказывается на жизнедеятельности биоорганизмов. Поэтому требуется их нейтрализация, которую осуществляют введением в среду веществ-раскислителей.В качестве раскислителей среды применяют доломитовую муку (ГОСТ 14050-93), богатую содержанием кальция и магния, а также дефекат от производства сахара. Дефекат(ТУ 8-РСФСР-570-74) является отходом свеклосахарного производства, образующимся при очистке свекличного сока, и содержит до 73 углекислого кальция, а также фосфорную кислоту, пептиновые и другие органические вещества, и микроэлементы, влияющие на повышение выхода целевых продуктов.Поставленная в изобретении задача достигается также тем, что субстрат готовят путем механического перемешивания ингредиентов и их выдержки, при этом отдельно готовят первую смесь путем перемешивания навоза с плодово-овощными отходами и отходами мясной промышленности и отдельно вторую смесь, содержащую сапропель и лигнин и/или верховой торф. Снижающие кислотность среды вещества добавляют в каждую из отдельно приготовляемых смесей для поддержания в них оптимальных параметров рН в пределах 6,5-7,2. Смесь навоза, плодово-овощных отходов и отходов мясной промь 1 шленности пропитывают водным раствором биогумуса до влажности примерно 80 . Вторую смесь увлажняют до влажности примерно 60 . Приготовленные смеси выдерживают в течение 5-10 суток, а затем перемешивают до получения однородной массы. Далее осуществляют формирование из полученной смеси буртов на площадке для компостирования,периодическую пропитку компостируемой массы водным раствором биогумуса до созревания при влажности 60-80 в субстрат, обеспечение его аэрации, осуществляемой через воздуховоды из соломы, размещенные в компостируемой массе.Отличительными признаками заявляемого способа приготовления субстрата являются отдельное смешивание раскисленного навоза, плодово-овощных отходов, отходов мясной промышленности пропитка полученной смеси микробной закваской и выдержка в течение 5-10 суток смешивание полученной смеси с разбавленным сапропелем, раскисленнь 1 м верховым торфом и/или лигнином после выдержки.Смешение сапропеля с верховым торфом и/или лигнином приводит к активному взаимодействию микроорганизмов сапропелевого ила и минеральных элементов на частицах торфа и/или лигнина. Длительность процесса естественной переработки компостных смесей микроорганизмами вызвана малым количеством исходной культуры микроорганизмов, участвующих в ферментативных преобразованиях органики. Процессы преобразования можно, в значительной мере ускорить, внося, например, уже готовый органический субстрат (закваску), в качестве стартера, во вновь образованную смесь. Как альтернативу этому можно в небольших количествах использовать продающийся вермикомпост (биогу 4мус). Микробную закваску (жидкий биогумус) получают путем разбавления вермикомпоста водой, выдерживания полученной суспензии при перемешивании и отделения жидкой фракции. Выдержка в течение 5-10 суток смеси навоза, плодово-овощнь 1 х отходов, отходов мясной промышленности, обработанных водным раствором биогумуса, обеспечивает бь 1 стрый перевод смеси в равновесное состояние, что в последующем, при введении в нее богатого минеральными веществами сапропеля с верховым торфом и/или лигнином способствует образованию органоминеральнь 1 х хелатных соединений, которые в свою очередь, благотворно сказываются на эффективности выхода Целевых продуктов. При этом выдержка менее 5 суток, как показали опыты, мало влияет на достижение конечного результата, а выдержка более 10 суток не оказывает влияния на дальнейшее повышение эффекта.Таким образом, предлагаемый субстрат обеспечивает повышение выхода Целевых продуктов за счет обеспечения культуры червей кормом с высокой питательной ценностью и улучшенными физико-механическими свойствами, а применение предлагаемого способа для приготовления смеси заявленного состава позволяет достичь еще более вь 1 сокого результата.Сущность изобретений поясняется примерами реализации.Субстрат в общем случае готовят следующим образом.Берется необходимое количество навоза, которые смешивают в соответствующей пропорции с плодово-овощными отходами и отходами мясной промышленности при этом в смесь вносится расчетное количество нейтрализующего кислотность среды веществараскислителя, например доломитовой муки или дефеката, так чтобы рН полученной массы была в пределах 6,5-7,2. Полученную смесь пропитывают водным раствором биогумуса, перемешивая до однородной массы. Влажность смеси должна составлять примерно 80 . Отдельно готовится смесь с влажностью примерно 60 , содержащая расчетное количество сапропеля, верхового торфа и/или лигнина, перемешанная с необходимым количеством раскислителя, нейтрализующего среду до рН 6,5-7,2. Приготовленные смеси вь 1 держиваются 5-10 суток, а затем смешиваются до получения однородной смеси с корректировкой при необходимости параметров влажности до значения примерно 70 и кислотности рН среды - около 6,5-7,2.Субстрат удобно готовить при использовании раздатчиков-сместителей кормов. В кузов раздатчика-сместителя погрузчиком-экскаватором загружают компоненты смеси. Дозируются компоненты ковшом погрузочного средства с учетом плотности и влажности. Смешиваются компоненты шнеками сместителя. Готовая смесь выгружается через вь 1 грузное окно на площадку и формируется бурт высотой 1,0-1,5 м, имеющий наклон относительно поверхности почвы 3-5. В бурте устраивают водосборники, размещенные на линии соприкосновения бурта с поверхностью почвы. Уклон необходим для стока излишков влаги при периодическом поливе субстрата и для того, чтобы поливная жидкость не застаивалась в нижнем слое субстрата, что повышало бы его влагоемкость выше оптимальной. Для поддержания в бурте оптимальной аэрации и насыщенности субстрата кислородом при его формировании закладываются воздуховоды, т.е. пространства без субстрата, заполненные соломой, тростником, хворостом и т.п., служащие для обменов газов. Если конкретно, то в бурте на расстоянии 0,3 м друг от друга в шахматном порядке вертикально пробивались отверстия диаметром 0,15-0,2 м, в середину которых вставлялись трубы-воздуховоды из связной в сноп соломы диаметром 0,05-0,1 м и высотой, равной высоте бурта. Перед заселением червями субстрат компостировали около 4 недель, периодически поливая микробной закваской, поддерживали заданные параметры по влажности и рН-среды. После окончания срока компостирования субстрат желательно должен иметь следующие параметры влажность - 70-80 рН - 6,5-7,8 содержание минеральных веществ - до 10 содержание сырого протеина - не более 30 отсутствие пестицидов, сероводорода, аммиака в значительных количествах и твердых загрязнений. Заселение червями производят в отверстия между компостной массой и трубой воздуховода из расчета 2000-5000 особей на 1 м 2 (2-5 кг/м 2). За срок - около 8 недель при температуре 20-25 С и влажности 70-80 такая плотность биомассы червей обеспечивает полную переработку органических отходов в биогумус.