СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ПУХО-ПЕРОВОЙ КРОШКИ МЕТОДОМ КОМПОСТИРОВАНИЯ Российский патент 2009 года по МПК C05F15/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для утилизации пухо-перовой крошки методом компостирования, а также получения органического удобрения с высоким содержанием макро- и микроэлементов для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур.

Известны способы утилизации пуха и пера птиц, основанные на их переработке с целью получения кормовой муки, то есть для применения в кормопроизводстве (Технология переработки продуктов птицеводства. / Под ред. проф. Третьякова Н.П., 1974. с.153-167; Третьяков Н.П., Бессарабов Б.Ф. Переработка продуктов птицеводства, 1985. С.214-220).

В нативном состоянии кератин пера (основной компонент ороговевшего вещества пера) не усваивается организмом сельскохозяйственных животных, поэтому его подвергают специальной обработке, цель которой разрушить компактную структуру кератиновой молекулы до получения полипептидов, пептидов и отдельных аминокислот (Никитин Б.И., Никитина Н.Б. Производство перо-пуховых изделий, 1985. С.5-19). Разрушение (гидролиз) кератина осуществляют, воздействуя на него растворами кислот и щелочей или обработкой в воде повышенной температуры при определенных условиях. Таким образом, используют кислотный, щелочной и водный гидролизы кератина пера. При кислотном и щелочном гидролизах необходимо дорогостоящее сырье: соляная и ортофосфорная кислоты, едкий натр. Использование водного гидролиза требует специального технического оборудования - вакуумного котла, дробилки. В смежных отраслях, например при переработке отходов мехового сырья, также применяется щелочной гидролиз получаемых отходов (а.с. №1718774, Бюл. 10, 1992).

Все это в условиях мелких предприятий требует дополнительных экономических затрат и становится нерентабельным. Поэтому предприятия легкой промышленности по производству изделий из пуха и пера вынуждены свозить отходы на промышленные полигоны для захоронения, что нецелесообразно и экономически невыгодно. В большинстве случаев небольшие партии отходов сжигают, что является грубейшим нарушением экологического законодательства.

Утилизация отходов пуха методом компостирования общепринятым способом в полевых условиях, проведенная в нашем эксперименте, показала крайне слабую степень разложения пуха. Так, переслаивание общепринятым способом пуха, навоза и соломы приводит (после 12 месяцев компостирования) к получению компоста с очень неблагоприятными свойствами): получаются спрессованные слои компоста, представляющие собой слаборазложившиеся водонасыщенные пласты пуха с очень плохой структурой в агрономическом смысле, которые трудно поддаются транспортировке и погрузке, а также равномерному внесению на поля.

Технической задачей изобретения является упрощение способа утилизации пухо-перовой крошки методом компостирования в условиях мелких производств с целью получения органического удобрения с высоким содержанием макро- и микроэлементов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе утилизации пухо-перовой крошки, включающем щелочной гидролиз исходного сырья, проводят компостирование с добавлением на 1 единицу массы исходного сырья пухо-перовой крошки 10 единиц массы почвы, влажность которой не превышает 18-20%, и 8 единиц массы бесподстилочного навоза или помета, проводят перемешивание с последующим проведением щелочного гидролиза путем добавления водного раствора негашеной извести в количестве 5% от массы сырья.

Добавление почвы в отношении 1:10 позволяет равномерно распределить пухо-перовую крошку между почвенными агрегатами. При соотношении, меньшем чем 1:10, образуются комковатые скопления отходов. При влажности почвы больше 18-20% затрудняется процесс перемешивания отходов с почвой из-за слипания агрегатов. Кроме того, почвенные частицы поглощают высвобождающиеся в процессе компостирования соединения азота, предотвращая воздушные потери. Применение бесподстилочного навоза или помета необходимо для запуска процессов микробной ферментации.

Щелочной гидролиз пуха и пера приводит к разрушению кератина и освобождению белкового азота. Процесс разрушения органических отходов проходит в 2 этапа: аммонификации и нитрификации.

После первой недели компостирования пуха при оптимальных условиях температуры и увлажнения в лабораторных условиях наибольшее количество нитратного азота отмечалось на контрольном варианте (без извести). Вероятно, увеличение содержания щелочного реагента приводит к снижению активности нитрифицирующих микроорганизмов по сравнению с контрольным вариантом. Через 2 недели компостирования наибольшее содержание нитратного азота наблюдалось в варианте с добавлением 10% щелочного реагента (9,1 мг на 100 г пуха при содержании на контроле, то есть без извести 5,8 мг на 100 г). Это связано с тем, что в контрольном варианте происходит постепенное ослабление нитрификации в связи со слабым разложением органического материала и уменьшением источников нитрификации, в то время как щелочной гидролиз отходов приводит к пополнению этих источников в связи с постепенным разложением пуха. Однако при повышении концентрации щелочного реагента до 25% происходит снижение нитрификации до 4 мг/100 г отходов, что связано со стерилизацией микробной среды.

Наиболее оптимальным в экологическом отношении и обоснованным экономически явился вариант с добавлением 5% извести от массы пухо-перовых отходов.

Изучение динамики содержания биогенных элементов (C, N, P) в компостах, приготовленных на основе пухо-перовых отходов, показало (табл.1), что в данных органических компостах содержится большое количество азота (11-12,5%) при содержании его в навозе около 0,5%. Содержание общего фосфора также превышает его содержание в навозе и птичьем помете. Соотношение между углеродом и азотом составляет 3:1, что свидетельствует о том, что при разложении компост способен обогатить почву доступными формами азота. Компостирование в течение 3-х месяцев показывает отсутствие потерь углерода и азота.

В ходе исследований установлено, что элементный состав компоста является благоприятным для пополнения им органического вещества почвы. При компостировании данных отходов высвобождается большое количество щелочно-гидролизуемого азота, причем содержание его в 10-15 раз превышает содержание в черноземных почвах.

Таблица 1 Динамика содержания биогенных элементов (общие формы) в компостах, % (2006 г.) Вид компоста Экспозиция во времени Биогенные элементы, % Углерод, C Азот, N Фосфор, P₂O₅ Аэробный июль-август 35,5 11,0 0,12 август-сентябрь 33,2 11,4 0,11 сентябрь-октябрь 36,1 11,8 0,13 HCP₀₅ 0,6 0,8 0,1

Пример осуществления способа

Проводили опыт на серых лесных почвах на агробиостанции Курского государственного университета (г.Курск). Компосты были заложены в мае 2007 г. Отходы пуха перемешивались с почвой и мелиорантами и загружались в яму размером 2×2×0,6 м. Дно ямы устилали полиэтиленовой пленкой. Сверху яму прикрывали соломой.

Было заложено 8 вариантов компостов, и в качестве контроля исследовалась серая лесная почва (вариант 0).

1 вариант: на каждые 10 единиц массы почвы добавляли 1 единицу массы пуха (1)

2. (1) + 5% CaO (негашеная известь).

3. (1) + 8 единиц массы навоза.

4. (1) + 10% селитры.

5. (1) + 5% CaO + 8 единиц массы навоза.

6. (1) + 5% CaO + 10% селитры.

7. (1) + 8 единиц массы навоза + 10% селитры.

8. (1) + 8 единиц массы навоза + 10% селитры + 5% CaO.

CaO и селитра в % от массы пухо-перовой крошки.

После 5-месячного компостирования в октябре 2007 года были отобраны образцы компостов на анализ. В образцах были проведены следующие анализы: количество гумуса (по Тюрину), количество нитратов (по методу ЦИНАО), обменного аммония (по Методу ЦИНАО), подвижные формы фосфора и калия (по методу Чирикова), обменный кальций и обменный (подвижный) магний (методы ЦИНАО), величина pH, гидролитическая кислотность (по методу Каппена). Данные представлены в табл.2 и 3.

Таблица 2 Физико-химические свойства компостов Номер варианта Определяемый показатель PH Нг, мг-экв/100 г гумус, % N-NO₃ мг/100 г N-NH₄ мг/100 г Мщ. г. мг/100 г 0 6,8 1,14 4,01 1,06 0,28 7,79 1 5,6 3,60 3,16 8,18 0,24 8,90 2 5,4 4,51 3,99 14,44 0,72 14,06 3 5,9 3,51 5,12 42,91 0,94 22,96 4 4,8 7,28 3,90 23,32 2,11 16,50 5 6,2 1,95 4,06 11,51 0,53 15,64 6 6,0 3,06 3,50 7,65 0,39 12,05 7 5.4 4,77 4,27 15,51 0,87 16,07 8 5,6 4,40 4,11 26,49 0,80 17,08

Таблица 3 Содержание подвижных и обменных питательных элементов в компостах Номер варианта Подвижные мг/100 г, (по Чирикову) Обменные, мг/100 г P₂O₅ K₂O Ca Mg 0 48,9 35,6 190,5 3,4 1 62,1 30,8 16,8 3,7 2 70,4 29,7 16,8 3,7 3 92,5 125,0 17,6 5,7 4 59,3 30,8 16,8 3,7 5 64,4 41,0 16,8 4,9 6 57,1 28,7 17,2 4,1 7 68,9 41,5 17.2 3,7 8 71,3 40,0 16,4 5,3

При добавлении минеральных компонентов удалось выявить, что применение извести плавно сдвигает реакцию среды в сторону подщелачивания, а в компостах с добавлением селитры компосты имеют кислую реакцию (табл.1). Следует отметить, что данный вид пухо-перового сырья при компостировании разлагается со значительным пополнением щелочно-гидролизуемого азота (в 2 раза больше, чем в контроле). Таким образом, при постепенном разложении пухо-перовой крошки почва будет обогащаться подвижными формами питательных элементов.

При компостировании пухо-перовых отходов высвобождается большое количество минеральных форм азота: нитратного (7,65-42,91 мг/100 г почвы) и аммонийного (0,24-2,11 мг/100 г почвы), причем наибольшее количество также характерно для варианта 3 (табл.2).

Внесение навоза существенно увеличивает процентное содержание гумуса. Количество гумуса в среднем больше на 0,38% по сравнению с контролем и на 0,39% в вариантах без добавления навоза.

Наиболее благоприятные свойства, в том числе по кислотности (все другие компосты вызвали подкисление по сравнению с исходной почвой), имел компост 5 варианта, который выделен нами как оптимальный и явился основой для разработки данного изобретения.

Таким образом, в результате использования предлагаемого способа решается основная задача - утилизация пухо-перовой крошки с минимальными затратами на техническое оборудование и использование дорогостоящих химических препаратов. Кроме того, получают органическое удобрение с высоким содержанием макро- и микроэлементов для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур, в результате применения которого урожайность клубней картофеля повысилась на 40 ц/га, ячменя на 3 ц/га.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для утилизации пухо-перовой крошки методом компостирования. Утилизацию пухо-перовой крошки проводят методом компостирования с добавлением на 1 единицу массы исходного сырья пухо-перовой крошки 10 единиц массы почвы, влажность которой не превышает 18-20%, и 8 единиц массы бесподстилочного навоза или помета, проводят перемешивание с последующим проведением щелочного гидролиза путем добавления водного раствора негашеной извести в количестве 5% от массы сырья. Изобретение позволяет получить органическое удобрение с высоким содержанием макро- и микроэлементов для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. 3 табл.

Способ утилизации пухо-перовой крошки, включающий щелочной гидролиз исходного сырья, отличающийся тем, что проводят компостирование с добавлением на 1 единицу массы исходного сырья пухо-перовой крошки 10 единиц массы почвы, влажность которой не превышает 18-20%, и 8 единиц массы бесподстилочного навоза или помета, проводят перемешивание с последующим проведением щелочного гидролиза путем добавления водного раствора негашеной извести в количестве 5% от массы сырья.