Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения компоста на основе осадка сточных вод

Изобретение относится к области сельского хозяйства и экологической биотехнологии и может быть использовано для приготовления удобрений из осадка сточных вод, отходов птицеводства (перо птицы), а также утилизации осадка сточных вод.

Активное применение минеральных азотных удобрений стало причиной отрицательных эффектов в природе, к которым относятся поступление нитратов в грунтовые воды, ускоренная минерализация органического вещества почвы и, как следствие, дисбаланс азотного цикла, влияющего на стабильность климата, и следующие за этим изменения функций биосферы.

Поэтому все более широкое признание получает биологическое земледелие: увеличение доли экологически чистого и недорогого «биологического» азота и снижение использования минеральных азотных удобрений. Затраты на производство и применение равного количества «биологического» азота в 20-30 раз меньше «минерального». Поэтому использование экологически чистых и дешевых источников «биологического» азота в большинстве случаев оправдано не только экологически, но и экономически.

В этой связи стоит обратить внимание на образующиеся после очистки сточных вод осадки. Их рациональное использование позволит не только снизить нагрузку на водные экосистемы, но и использовать в сельском хозяйстве для обогащения почв питательными органическими веществами.

Такие органические отходы как осадки сточных вод (ОСВ) по качеству удобрения почвы не уступают подстилочному навозу. Благодаря наличию органических и зольных веществ ОСВ улучшают химические и физические свойства почв: повышаются содержание органического вещества, влагоемкость и водопроницаемость; улучшается структура; нейтрализуется кислотность; увеличивается емкость обмена катионов, в том числе многих элементов минерального питания растений; возрастает биохимическая и биологическая активность.

Известен способ получения удобрений (заявка РСТ №94/22789; МПК C05F 1/00; опубл. 13.10.1994), заключающийся в размельчении костей животных и их смешивании с увлажнителем (кровью животных) и стабилизатором. Образующуюся смесь подвергают разложению в компостере в течение длительного времени.

Удобрение, приготовленное известным способом, обогащает почву различными полезными веществами, но не улучшает ее рыхлости, аэрационных и гидратационных свойств, необходимых для успешного роста растений.

Известен способ получения удобрений из органического материала (Пат. РФ №2137735; МПК C05F 1/00; опубл. 20.09.1999), включающий промывание исходного сырья проточной водой, сушку, обеззараживание жестким длинноволновым ультрафиолетовым облучением, измельчение перьев птиц до фрагментов 2-5 см. После этого массу смешивают с «бедной» почвой в весовой пропорции 1:100 и компостируют, выдерживая при повышенной температуре (25-28°С) и повышенной влажности (95-98%) не менее 1 месяца.

Недостатками данного способа являются сложность технологической схемы и высокая энергоемкость процесса за счет промывания сырья и необходимости обработки ультрафиолетовым облучением.

Известен способ переработки осадков сточных вод (Пат. РФ №2508253; МПК C02F 11/14, В09С 1/08, C05F 7/00, C05F 17/00; опубл. 27.02.2014), в котором используют осадки сточных вод с влажностью 20-40%, предварительно отферментированные в естественных условиях в течение не менее трех месяцев, в качестве связующей добавки применяют гумат натрия в количестве 2-3% от сухой массы осадков, в качестве минеральных добавок применяют источник азота (карбамид) и источник калия (хлористый калий) в количестве соответственно 5-7% и 5-6% от сухой массы осадков, а гранулирование осуществляют при температуре 45-95°С.

Недостатками данного способа являются затраты на предварительную ферментацию осадка сточных вод и внесение дополнительных органических (карбамид) и минеральных (хлористый калий) добавок.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению можно считать способ приготовления компоста из осадка сточных вод (Пат. РФ №2513558; МПК C05F 7/00; опубл. 20.04.2014), включающий смешивание свежего осадка сточных вод с органическим компонентом, в качестве которого используются опилки любых древесных пород, и аэробное компостирование полученной смеси. Осадок сточных вод перед компостированием хранится менее трех лет. Перед смешиванием компонентов производят послойную укладку опилок влажностью 30-40% и осадка сточных вод, влажность которого составляет 79-81%, в соотношении 3:1, при этом опилки подвергают биоактивации путем опрыскивания рабочим раствором препарата ЭМ-1 «Байкал» при норме расхода 5 л на 1 т с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0001%, кроме того, аэробное компостирование полученной смеси осуществляют в буртах, при этом при достижении компостируемой смесью температуры 50-60°С смесь выдерживают 20 суток, после чего неоднократно производится перебивка бурта в течение двух месяцев с интервалом в 15-20 дней с последующей выдержкой компоста в течение 14-15 суток. Принят за прототип.

Недостатками данного способа являются необходимость длительного предварительного выдерживание осадка сточных вод с целью обеззараживания и биоактивация опилок раствором препарата ЭМ-1 «Байкал».

Целью предлагаемого изобретения является утилизация, биоконверсия трудноразлагаемых органических отходов предприятий мясного подкомплекса АПК (кератиновые отходы) и ОСВ, образующихся после очистки сточных вод этих предприятий, в безопасное и эффективное органическое удобрение.

Изобретение решает задачу упрощения технологии получения органических удобрений и повышения удобрительной ценности конечного целевого продукта, при ускорении созревания компоста за счет активизации микробного сообщества компоста, улучшения санитарно-бактериологических и агрохимических показателей.

Это достигается тем, что в способе получения компоста на основе осадка сточных вод, включающем смешивание свежего осадка сточных вод с органическим компонентом, в качестве которого используются опилки любых древесных пород, и аэробное компостирование полученной смеси, согласно изобретению, образующийся осадок сточных вод, содержащий клетки актиномицета Str. chromogenes s.g 0832, также смешивается с кератиновыми отходами (пером птицы), причем размеры опилок древесных пород составляют 2-5 мм, кератиновых отходов - 5-10 см, а массовое соотношение опилок древесных пород, кератиновых отходов и осадка сточных вод - 2:0,5:1 соответственно.

Способ получения компоста на основе осадка сточных вод заключается в следующем.

Осадок сточных вод образуется в результате очистки сточных вод мясокомбинатов, содержащих большое количество белка, актиномицетом Str. chromogenes s.g 0832. Данный микроорганизм проявляет высокую протеолитическую активность к белковым загрязнениям стоков (к белку кератину). Затем полученный осадок смешивается с опилками и пером птицы, являющимся источником органического азота (белок кератин), и компостируется в аэробных условиях 30 суток.

В качестве наполнителя используют опилки любых древесных пород размером 2-5 мм и кератиновые отходы размером 5-10 см, которые смешиваются с осадками сточных вод в массовом соотношении 2:0,5:1, соответственно, и затем смесь подвергается компостированию.

Компост, полученный по заявляемому способу, способствует аэрации и улучшению почвы, а клетки актиномицета Str. chromogenes s.g 0832, содержащиеся в компосте, подавляют рост болезнетворных бактерий, защищая растения от болезней, и обеспечивают доступ к растению питательных элементов в легкоусвояемой форме.

Исследования белковой составляющей ОСВ показали, что она представлена высоким содержанием свободных аминокислот (табл. 1). Внесение ОСВ, содержащего свободные аминокислоты, дает возможность растениям получать необходимые для синтеза вещества в доступном состоянии и не тратить дополнительное время на расщепление белковых молекул.

Способ получения компоста на основе осадка сточных вод осуществляется одним из следующих способов.

Пример 1.

ОСВ, полученный после очистки сточных вод Str. chromogenes s.g 0832, смешивается с опилками и кератиновыми отходами (перо) (соотношение 1:2:0,5), и полученная смесь укладывается в бурты, средняя высота бурта - 1 м. Влажность компостируемой смеси поддерживается на уровне 70-80%. Для поддержания аэробных процессов компостируемую смесь перемешивали через 2 дня. Период компостирования составил 30 суток. Затем полученный компостируемый субстрат стабилизировали в ящиках высотой 30 см, шириной 25 см, длиной 50 см в течение 30 суток.

Пример 2.

ОСВ, полученный после очистки сточных вод Str. chromogenes s.g 0832, смешивается с кератиновыми отходами (перо) (соотношение 1:0,5), и полученная смесь укладывается в бурты, средняя высота бурта - 1 м. Влажность компостируемой смеси поддерживается на уровне 70-80%. Для поддержания аэробных процессов компостируемую смесь перемешивали через 2 дня. Период компостирования составил 30 суток. Затем полученный компостируемый субстрат стабилизировали в ящиках высотой 30 см, шириной 25 см, длиной 50 см в течение 30 суток.

Пример 3.

ОСВ, полученный после очистки сточных вод Str. chromogenes s.g 0832, смешивается с опилками (соотношение 1:2), и полученная смесь укладывается в бурты, средняя высота бурта - 1 м. Влажность компостируемой смеси поддерживается на уровне 70-80%. Для поддержания аэробных процессов компостируемую смесь перемешивали через 2 дня. Период компостирования составил 30 суток. Затем полученный компостируемый субстрат стабилизировали в ящиках высотой 30 см, шириной 25 см, длиной 50 см в течение 30 суток.

Температура компостирования во всех случаях составляла 40-50°С. При такой температуре происходят обеззараживание ОСВ и оптимальный синтез ферментов, расщепляющих органические компоненты смеси. Влияние компостирования ОСВ на химический состав получаемых компостов представлен в табл. 2, на санитарно-бактериологические и паразитологические показатели компостов - в табл. 3.

Анализ химического состава компостов показывает, что предлагаемые способы утилизации осадков сточных вод позволяют получить безопасные органические удобрения высокого качества.

Преимущества заявляемого способа получения компоста на основе осадка сточных вод заключаются в том, что в компостную смесь вносится ОСВ, полученный непосредственно после очистки и содержащий клетки Str. chromogenes s.g 0832, являющиеся биоактиватором; опилки предварительно не подвергаются биоактивации; сроки компостирования сокращаются на 20 дней; по содержанию питательных веществ (азот, фосфор, калий) компост, полученный по заявленному способу, превышает прототип в 2,7- 4,9; 6,1-7,6; 11,7-14,8 раза соответственно; для преобразования органических отходов в компост не требуется сложное оборудование и дорогие добавки.