УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА ЛИЧИНКАМИ СИНАНТРОПНЫХ МУХ Российский патент 2001 года по МПК A01K67/33 C05F3/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов при помощи личинок синантропных мух.

Утилизация отходов при культивировании на них личинок мух позволяет трансформировать навоз и помет за период времени не более 6 суток в удобрение в биомассу личинок мух, содержащую белки, жиры, углеводы, хитин и биологически активные соединения. Реализация технологии в промышленном масштабе требует разработки ряда технических решений, прежде всего, в двух аспектах: создание эффективно функционирующих установок для переработки отходов (культиваторов личинок мух) и создание эффективно функционирующих инсектариев для получения от маточного поголовья мух стабильного потока яйцекладки.

При этом важно следующее.

Во-первых, учитывая, что за цикл своего развития от яйца до предкуколки (при 30^oC составляет 5,5 суток) личинка увеличивает массу более чем в 300 раз, целесообразно применять двухступенчатое культивирование: на субстрате для яйцекладки 0,5-2,0 суток в термостате с продувкой воздухом и на отходах 3,5-5,0 суток в культиваторе (по патенту РФ N 2049389, кл. A 01 K 67/033, 1992). Это позволяет повысить степень использования оборудования в 1,1-1,6 раза. Продолжением этого технического решения, ориентированного на классический лабораторный субстрат, является способ по патенту РФ N 2088080, кл. A 01 K 67/033, C 05 F 3/06, ориентированный на известный природный субстрат (навоз), что подтверждает целесообразность применения двухступенчатого культивирования.

Во-вторых, при каждой загрузке отходов на установку необходимо вносить оптимальное, следовательно, дозированное количество яйцекладки или соответствующее ему количество одновозрастных личинок. Это может быть достигнуто синхронизацией дозатора отходов и дозатора субстрата для яйцекладки с прошедшими на нем первую ступень культивирования личинками мух.

В-третьих, целесообразно использовать присущий предкуколкам инстинкт миграции (самоудаления) из перерабатываемого материала, поскольку отделять выносимый с мигрирующими личинками биоперегной намного легче, чем таковой же из общего количества двух получаемых продуктов. При этом в биоперегное остаются недоразвившиеся личинки, которые погибают при последующей обработке (затаривание, гранулирование, дражирование семян), обогащают удобрение и способствуют подавлению нематоды в защищенном грунте. К тому же, появляется возможность отбора личинок по признаку интенсивности развития на данном виде отходов.

В-четвертых, количество операций при культивировании личинок должно быть минимальным, чтобы в перспективе полностью автоматизировать технологию.

Также значительный эффект может быть достигнут при интеграции технологии содержания сельскохозяйственных животных и технологии переработки отходов при помощи личинок синантропных мух. Совмещение их в одном объеме даст, с одной стороны, экономию рабочих площадей и, с другой стороны, не понадобится вывозить и длительно складировать экскременты, а можно будет вывозить готовый к применению продукт - удобрение и полупродукт - биомассу личинок мух для получения кормовых добавок, хитозана и биологически активных соединений. Кроме того, тепло, выделяемое животными, позволит сократить энергозатраты на культивирование личинок, особенно в зимнее время.

Известна установка для переработки навоза личинками синантропных мух (патент РФ N 2032339, кл. A 01 K 67/033, C 05 F 3/06, 1991), содержащая отделение переработкой навоза, в котором установлены поддоны и средства их вертикального и горизонтального перемещения с узлами загрузки навоза и выгрузки переработанного материала, емкость для мух и отделение сепарации личинок из переработанного материала в виде транспортерной ленты с установленными на ней источниками света. Установка снабжена инсектарием для мух, выполненным в виде камеры с дозатором для субстрата, расположенным на входе в камеру, и с транспортерными лентами, установленными внутри камеры между ее входом и выходом с возможностью размещения субстрата под яйцекладки лентами. При этом над транспортерными лентами установлены откидные крышки со щелями, имеющими клапаны для выхода мух из-под крышки, а на выходе из камеры транспортерные ленты состыкованы с узлом загрузки отделения переработки навоза.

В этой установке объединены культиватор и инсектарий, а также разделитель биоперегноя и биомассы личинок мух. Перемещение и переработка навоза осуществляются в поддонах, как и во многих других известных технических решениях. Однако применение поддонов (лотков, кювет), удобное в лабораторной практике и при относительно небольшой производительности (не более 1 т/сут навоза), в масштабах более 10 т/сут влечет за собой ряд затруднений. Действительно, при количестве поддонов более 100 штук необходимо разрешить нелегкое противоречие: простота, дешевизна - долговечность и полнота очистки от переработанного материала. К тому же, при этом не используются миграция личинок из поддонов, двухступенчатое культивирование. Дозируется субстрат под яйцекладку, а не сама яйцекладка, которая складывается спонтанно за некоторый период времени. Поэтому авторы считают более перспективным направлением в создании культиваторов и применение для перемещения и переработки навоза ленточных транспортеров и конвейеров различного вида без поддонов.

Известно техническое решение (Колтыпин Ю.А., Ерофеева Т.В. "Утилизация навоза при помощи личинок синантропных мух", ВНИИТЭИ сельхоз, ВАСХНИЛ, Москва, 1977), в котором для переработки навоза личинками синантропных мух предлагается установка, содержащая транспортер, над которым проходит нагретый воздушный поток, изолированный от рабочего помещения. Высота воздушного канала составляет около 0,6 м. Длина транспортера - 20 м. Лента перемещается один раз в сутки на 4 м.

Однако реализация этого решения выявила, что активные личинки за 3-5 суток развития мигрируют из зоны начального заселения в зоны, заселенные более молодыми личинками, подавляют их развитие, что влечет за собой неполную переработку навоза в биоперегной и уменьшает общий выход биомассы личинок. Поэтому на транспортерную ленту поставили поддоны, т.е. ввели опять оболочки для перерабатываемого материала. Это препятствие не было устранено до настоящего времени, о чем свидетельствует отсутствие технических решений с применением транспортера для культивирования личинок без поддонов.

Указанное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков к заявленному изобретению.

Техническим результатом является осуществление культивирования личинок мух на конвейере при совмещении с клеточным содержанием птиц - кур или перепелок - и при минимальных конструктивных изменениях.

Для достижения этого технического результата в установке для переработки помета личинками синантропных мух, содержащей транспортер, размещенный в канале для нагретого воздушного потока, указанный транспортер расположен под нижним транспортером для сбора и удаления помета батареи клеточного содержания птиц и разделен на участки по меньшей мере одной поперечной преградой для миграции личинок мух.

Кроме этого, установка может быть снабжена устройством для загрузки помета и дозатором личинок, которые могут быть кинематически связаны друг с другом, а внутри короба по пути воздушного потока могут быть установлены нагреватели воздуха.

Кроме того, устройство может быть снабжено устройством для снятия верхнего слоя переработанного помета или устройством для боронования верхнего слоя перерабатываемого помета.

На фиг.1 представлена установка для переработки помета личинками синантропных мух, продольное сечение; на фиг. 2 - установка в поперечном сечении по А-А на фиг. 1.

Размещенный под коробом 1 транспортер 2 установки (фиг.1) расположен под нижним транспортером 3 для сбора и удаления помета 4 со скребком 5 батареи клеточного содержания птиц, например кур (на чертеже не показана). Установка включает патрубок 6 вытяжной вентиляции, устройство для загрузки помета - дозатор 7, а также образованный коробом 1 изолированный от атмосферы рабочего помещения канал 8. На транспортере 2 находится перерабатываемый помет 9 в начальной стадии культивирования личинок и перерабатываемый помет 10 в завершающей стадии культивирования. Патрубок 6 в зоне сопряжения с транспортером 2 имеет эластичное уплотнение 11. В зоне дозатора 7 расположен шлюз 12 для загрузки помета и личинок из дозатора личинок 13, причем последний кинематически связан с дозатором 7. Внутри короба 1 по пути воздушного потока установлены нагреватели 14 воздуха, а также упор 15, преграда 16 для миграции личинок мух, выполненная в виде поворотной заслонки, представляющей собой пластину с отбортовкой в нижней части и козырьком в верхней части, обращенным в сторону участка транспортера 2 с более зрелыми личинками под углом 30-60^o (на фиг. 1 - в сторону перерабатываемого помета 10 в завершающей стадии культивирования). Преграда 16 предотвращает возможность миграции личинок из перерабатываемого помета 10 в перерабатываемый помет 9. Рядом с преградой 16 может быть установлено устройство 17 для снятия верхнего слоя перерабатываемого помета толщиной 0,5-2,0 см или устройство для боронования этого слоя (на чертеже не показано). В вертикальном положении преграда 16 плотно прилегает отбортовкой к ленте транспортера 2, а в горизонтальном положении (после поворота на 90^o) не препятствует движению ленты транспортера с перерабатываемым пометом. При наличии устройства 17 надвигающийся на него слой перерабатываемого помета толщиной 0,5-2,0 см срезается, удаляется и сбрасывается в отдельную емкость или на транспортер. Транспортер 2 оснащен скребком 18 для сброса биомассы личинок на конвейер 19, скребком 20 для сброса биогумуса на контейнер 21 и шлюзом 22, над которым расположен патрубок 23 приточной вентиляции.

Установка (фиг. 2) включает также верхнюю ленту 24 транспортера 2 с перерабатываемым пометом 10, над которым расположен канал 8 с нагретым воздушным потоком, изолированным от атмосферы рабочего помещения коробом 1 с теплоизоляцией, каналы 25 для сбора и удаления личинок мух, снабженные крышками 26 и боковыми стенками 27 с эластичным уплотнением 28 по ленте 24. Внутри каналов 25 на боковых поверхностях имеются козырьки 29, препятствующие вертикальному перемещению личинок.

Количество участков ленты 24, разделенных преградами 16, зависит от периодичности удаления помета с клеточной батареи и от продолжительности второй ступени культивирования (по пат. РФ N 2049389). При продолжительности культивирования 3,5-5,0 суток и при периодичности уборки в диапазоне этой величины может иметь место, что культивирование укладывается в период уборки помета и разделения ленты 24 на участки не требуется. Но чаще удаление помета осуществляется через 1-3 дня. Тогда необходимо разделять ленту на несколько участков (от 2 до 5).

При использовании в качестве транспортера 2 нескольких вибротранспортеров, когда конец предыдущего нависает над последующим, получается сама по себе преграда для миграции личинок на участок с более молодыми особями и введение дополнительных препятствий не требуется. Расположение нагревателей воздуха в канале 8 позволяет компенсировать потери тепла на испарение влаги и осуществлять культивирование личинок на органическом субстрате в режиме, близком к оптимальному.

Важным для интеграции технологии клеточного содержания кур и технологии переработки отходов является увязка как по периодам накопления и переработки помета, так и по накапливаемой и перерабатываемой массам. С увеличением времени между уборкой помета с клеточной батареи масса отходов, соответственно, увеличивается. Но слой помета на транспортере 2 по технологическим причинам имеет ограниченную высоту, практически не более 7-10 см. Поэтому возможно увеличение ленты 24 транспортера 2 по сравнению с лентами клеточной батареи. Однако если одновременно с перемещением транспортера 2 срезать и удалять слой отходов, то начальная высота загруженного помета может быть увеличена и достигнута полная переработка его в биогумус при условии соответствующего увеличения степени первоначального заселения субстрата яйцекладкой. Кроме того, снятие верхнего слоя улучшит условия дыхания личинок и повысит интенсивность самого процесса культивирования, поскольку образование плотной корки, при прочих равных условиях, может замедлить период развития личинок с 5-6 до 7-11 суток.

Устройство 17 для снятия и удаления верхнего слоя представляет собой шнек, заключенный в цилиндрический корпус, приклепленный к боковым стенкам короба 1 и имеющий щель в направлении надвигающегося на него слоя перерабатываемого помета. Винтовая поверхность шнека выполнена от его середины в форме правой и левой спирали, что позволяет перемещать срезаемый слой от середины в обе стороны, устройство 17 снабжено электроприводом, редуктором и на концах имеет прорези для сброса срезанного материала. Использование этого устройства целесообразно при частой разгрузке лент клеточной батареи, например 1-2 раза в сутки. Тогда на ленте будет более 5-ти участков с разными сроками развития личинок. Соответственно, может быть снято 2,5-10 см перерабатываемого материала.

При разгрузке лент клеточной батареи один раз в 2-3 суток на ленте 24 будет 2-3 участка с разными сроками развития личинок. В этом случае целесообразно использовать не устройство 17, а насаженные на планку зубья для боронования с разрыхлением и переворачиванием части верхнего слоя.

Установка работает в двух режимах: загрузка-выгрузка (перезагрузка) и культивирование личинок мух. При перезагрузке убирается преграда 16 и включается транспортер 2. По скребку 20 биогумус попадает на конвейер 21 и далее на последующую обработку (затаривание, гранулирование, дражирование семян, приготовление жидких форм удобрений). Биомасса личинок с частицами биогумуса по скребку 18 попадает на конвейер 19 и далее на обработку (разделение, промывка, измельчение, сепарация, сушка, получение хитинсодержащего сырья). Одновременно с разгрузкой части ленты 24 транспортера 2 происходит и загрузка помета через дозатор 7, а также заселение отходов личинками, прошедшими первую стадию культивирования, через шлюз 12. Оба дозатора (7 и 13) кинематически связаны, и при этом выдерживается определенная величина заселения органического субстрата, соответствующая 300-500 г яйцекладки на 1 тонну. По окончании перезагрузки транспортер 2 выключается, ставится преграда 16, закрываются шлюзы 12 и 22, включаются нагреватели 14 и воздушный поток начинает проходить по патрубку 23, каналу 8 и патрубку 6. Начинается режим культивирования личинок мух. В процессе культивирования личинки, достигшие стадии предкуколки, стремятся покинуть перерабатываемый материал и окуклиться в другом месте. Через зазор между лентой 24 и стенкой короба 1 они мигрируют в канал 25 и далее по скребку 18 в конвейер 19, который по мере заполнения периодически разгружают. Для целенаправленного движения личинок по каналу можно дополнительно использовать такие воздействия как свет, тепло, электричество, ультразвук, но при правильном технологическом режиме культивирования и без этих воздействий степень самоотделения предкуколок из биогумуса составляет от 70 до 90%.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для переработки органических отходов - помета кур - при помощи личинок синантропных мух. Установка содержит размещенный в канале для нагретого воздушного потока транспортер, который расположен под нижним транспортером для сбора и удаления помета батареи клеточного содержания птиц. Транспортер разделен на участки по меньшей мере одной преградой для миграции личинок мух. Установка снабжена устройством для загрузки помета и дозатором личинок, кинематически связанными друг с другом. Внутри канала по пути воздушного потока установлены нагреватели воздуха. Установка снабжена устройством для снятия верхнего слоя перерабатываемого помета или устройством для боронования этого слоя. Использование изобретения позволяет осуществлять культивирование личинок мух на конвейере при совмещении с клеточным содержанием птиц и при минимальных конструктивных изменениях. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Установка для переработки помета личинками синантропных мух, содержащая размещенный в канале для нагретого воздушного потока транспортер, отличающаяся тем, что транспортер расположен под нижним транспортером для сбора и удаления помета батареи клеточного содержания птиц и разделен на участки, по меньшей мере, одной преградой для миграции личинок мух. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для загрузки помета и дозатором личинок, кинематически связанными друг с другом. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что внутри канала по пути воздушного потока установлены нагреватели воздуха. 4. Установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для снятия верхнего слоя перерабатываемого помета. 5. Установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для боронования верхнего слоя перерабатываемого помета.