СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРОМЫШЛЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТА Российский патент 2025 года по МПК C05F11/00 C05F17/05 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при получении высокогумусированного органического удобрения и почвоулучшителя - вермикомпоста (биогумуса), в т.ч. к производству экологически безопасных препаратов для агробиологии и биомассы дождевых червей.

Хорошо известно, что вермикомпост (биогумус) является возобновляемым органо-минеральным экологически безопасным удобрением и почвоулучшителем, получаемым из различных типов органосодержащих отходов с помощью вермикомпостирования дождевыми (компостными) червями. Вермикомпосты содержат в себе очень широкий набор биологически активных веществ и богатую по видовому составу микрофлору полезных почвенных сапрофитных микроорганизмов [1, 2]. Они обладают высокой и разнообразной микробиологической и ферментативной активностью, отличной физической структурой и высокой влагоемкостью. Они содержат питательные макро- и микроэлементы в доступных для растений формах, фитогормоны и гуминовые вещества, действующие как регуляторы роста и развития растений, а также, и это очень важно, антимикробные соединения и репелленты, что позволяет контролировать численность фитопатогенов и насекомых-вредителей в условиях закрытого и открытого грунтов [3,4,5].

Известен способ получения вермикомпоста в буртах полукруглой формы, имеющих радиус 1,1-1,2 м, и основание, равное диаметру. Сырье для приготовления органического субстрата предварительно смешивают с готовым органическим субстратом ("закваской") в массовом соотношении 20:10:1. Вермикомпост гранулируют при влажности 40-45% и выдерживают до полной гумификации в условиях свободного воздухообмена по всему их объему [6].

Однако этот способ предполагает довольно длительный период предварительного компостирования органического субстрата и последующего вермикомпостирования этого субстрата в буртах (3-4 месяца), применения ручного труда и использования больших площадей либо вне помещения, либо внутри отапливаемого помещения.

Известен способ получения вермикомпоста, включающий его получение с помощью вермикомпостирования органогенных сельскохозяйственных и промышленных отходов с использованием промышленной линии дождевых (компостных) червей Eisenia fetida. Он состоит в том, что подкормку и увлажнение вермикультуры производят только с одной боковой стороны сформированного стационарного бурта. Популяция взрослых особей червей перемещается в горизонтальном (латеральном) направлении поперек бурта в зону свежей и влажной подкормки, создавая активно работающую зону вермикультивирования. Для создания оптимальных условий аэрации, влажности и температуры активно работающую зону бурта укрывают нетканым материалом. Коконы и появляющаяся молодь червей остаются в центральных частях бурта. При одностороннем наслаивании компоста на поверхность бурта происходит его расширение и продвижение. Из противоположной части бурта (зона дозревания вермикомпоста) большая часть популяции компостных червей уходит. Переработанный субстрат (вермикомпост-сырец) постоянно отбирается для подсушивания и просеивания. С противоположной стороны бурта одновременно с подкормкой удаляется слой переработанного субстрата, содержащего копролиты дождевых червей. Таким образом, при постоянном наслаивании подкормки на одну сторону бурта и его увлажнения, одновременном отбирании переработанного субстрата с противоположной стороны происходит перемещение самого бурта в одном направлении, то есть бурт с вермикультурой становится «самоперемещаемым» в пространстве [7].

Недостатком этого способа, как и вышеописанного, является продолжительное время приготовления компостированного субстрата и процесса вермикомпостирования (3-4 месяца) в «самоперемещаемых» буртах, применение ручного труда и использование больших площадей либо вне помещения, либо внутри отапливаемого помещения.

Ящичная система вермикомпостирования для школьников и садоводов была подробно описана в книге американского биолога M. Appelhof еще в 1977 году [8]. Для этого можно использовать деревянные или пластиковые ящики, коробки или корзины различного размера. Если одинаковые ящики, заполненные вермикультурой, поставить друг на друга, то такая этажерочная или штабелированная система вермикультивирования помогает решить проблемы площади и места, так как максимально используется площадь и объем используемого помещения за счет вертикального размещения штабелей ящиков с вермикультурой. Недостатком данного способа является небольшой объем перерабатываемой органики и использование ручного труда при обслуживании такой системы вермикомпостирования.

Известен способ вермикомпостирования бытовых отходов в малых объемах с использованием дождевых червей при помощи вермикомпостеров австралийской компании TUMBLERWEED. Недостатком данного способа является высокая цена устройства и ограниченный объем перерабатываемой органики.

Известен способ и устройство для вермикопостирования с использованием в качестве лотков для вермикультирования контейнеров из полимерного материала для хранения и транспортировки овощей и фруктов. Лотки обкладывают изнутри бумажными двойными вкладышами из оберточной бумаги, дополнительно на дно лотка помещают 2-3 слоя бумаги. Свежий субстрат на основе твердой фракции свиного навоза помещают в лоток в количестве 20 л, заселяют червями (Eisenia fetida и Eisenia andrei), закрывают бортами вкладыша. Лотки устанавливают в восьмиярусные колонны, причем нижний лоток стоит на пустом лотке для сбора избыточной жидкости, образуя 8-сантиметровый зазор между полом и нижним загруженным лотком. Между дном верхнего лотка и поверхностью содержимого нижнего лотка образуется зазор 3-5 см. Колонны размещают в ряды попарно друг за другом с интервалом между рядами не менее 80 см так, чтобы продольная ось лотка была параллельна продольной оси ряда. Спустя 8-15 суток отделяют вермикомпост после вскрытия перфораций (полного разрушения бумаги) [9].

Недостатками этого способа состоят в том, что требуется использование большого объема ручного труда при обслуживании такого способа получения вермикомпоста и технические трудности для отделения дождевых червей от переработанного субстрата. Ящики с вермикультурой не должны быть большими и тяжелыми, так как их необходимо снимать и перемещать вручную для обслуживания, когда они полностью заполнены влажным субстратом с вермикультурой. Принимая же во внимание масштабы производства и массу полностью заполненных ящиков с влажным субстратом и вермикультурой, становится совершенно ясно, что ящичная система требует применения большого объема ручного труда.

Поставленная задача получения вермикомпоста в промышленных масштабах решается следующим образом. Отличие предлагаемого способа состоит в том, что для производства вермикомпоста используются европоддоны, в которых происходит совместное культивирование двух видов дождевых червей Eisenia andrei и Dendrobaena veneta, европоддоны с вермикультурой размещаются на стеллажах и обслуживаются для подкормки вермикультуры и увлажнения с использованием грузового погрузчика.

Пример. Для содержания дождевых червей используются модули, составленные из деревянного паллетного борта размером 120 х 80 х 15 см и двух деревянных евробортов размером 120 х 80 х 20 см, имеющих общий рабочий объем 350 л. На поддоне закрепляется сетка с размером ячеек 5-10 мм, чтобы базовый субстрат не проваливался из модуля. Также другим вариантом модуля может быть пластиковый паллетный бокс размером 120 х 80 х 54 см. Перед началом использования по всем поверхностям модулей проделываются отверстия размером в 3-5 см, что необходимо для циркуляции воздуха. Внутрь модуля помещается спанбонд (нетканый материал) плотностью 60 г/м для предотвращения потерь дождевых червей.

Базовый субстрат для культивирования дождевых червей состоит из следующих компонентов:

- 30% компостированного коровьего навоза;

- 30% низинного торфа;

- 10% отработанных блоков гриба вешенки;

- 10% 5-ти дневных проростков пшеницы;

- 10% овощных и фруктовых отходов;

- 10% гранулированной люцерны.

Кроме того, в полученный базовый субстрат необходимо добавлять 1/20 от его объема предварительно полученный вермикомпост-сырец для обогащения бактериальной микрофлорой, что ускоряет процесс минерализации органики. Такой многокомпонентный состав базового субстрата способствует более быстрому размножению в модуле популяций микроорганизмов-деструкторов, а также полноценному кормлению самих дождевых червей, что, в конечном счете, положительно влияет на скорость вермикомпостирования и на качество получаемого конечного продукта - вермикомпоста. Первичная подготовка базового субстрата включает в себя измельчение всех компонентов и их смешивание в миксере. Гранулированная люцерна предварительно замачивается в воде. Измельчение происходит с помощью специальных измельчителей до максимально возможной мелкой фракции 5-10 мм. Затем порции по 85 л готового корма влажностью 70-80% загружается в каждый модуль, заселяется популяцией дождевых червей, состоящей из 3 кг Eisenia andrei и 0,5 кг Dendrobaena veneta, и покрывается укрывным нетканым материалом спанбонд (нетканый материал). В каждый модуль еженедельно добавляется кормовой субстрат по 85 л. Увлажнение вермисистемы в модулях осуществляется по мере необходимости с помощью специальной автоматической системы полива для поддержания влажности на уровне 70-80% относительной влажности.

По истечении 30 календарных дней каждый модуль перемещается в зону сушки, где все содержимое (вермикомпост-сырец) из каждого модуля удаляется для подсушивания до влажности 55-60%, а затем просеивается на сепараторе барабанного типа. При сепарации отделяются взрослые особи дождевых червей, молодь (ювенилы) и коконы, которые возвращаются обратно во вновь подготовленный для вермикомпостирования модуль.

Из объема в 350 л стартового базового субстрата после вермикомпостирования получается в среднем 200-250 л готового продукта - вермикомпоста. Продолжительность вермикомпостирования составляет 30 дней, а полный цикл получения конечного продукта вермикомпоста - 40 дней. Таким образом, срок вермикомпостирования данным способом существенно сокращается при сравнении с известными способами вермикомпостирования 3-4 месяца [6-8].

Сопоставительный анализ данного способа с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается следующей совокупностью признаков:

- процесс вермикомпостирования осуществляется в специальных модулях, составленных из деревяных паллетных бортов размером 120 х 80 х 15 см и двух деревяных евробортов размером 120 х 80 х 20 см, имеющих общий рабочий объем 350 л;

- использование специального состава базового субстрата;

- совместное культивирование двух видов дождевых червей Eisenia andrei и Dendrobaena veneta;

- использование специальной автоматической системы орошения модулей; и

- обслуживание всей системы вермикомпостированиия с помощью грузового погрузчика.

Указанные обстоятельства свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию «новизна».

Сравнение предлагаемого способа с известными способами показывает, что он для специалиста не следует явным образом из уровня техники, что свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 представлена схема промышленного вермикомпостирования по предлагаемому способу. Данный способ позволяет на вермиферме площадью 1 000 м² ежегодно перерабатывать около 1 500 тонн органических отходов, получать более 1 000 тонны высокогумусированного органического удобрения (вермикомпоста) и не менее 500 кг биомассы дождевых червей.

В таблице 1 представлены данные агрохимических показателей качества вермикомпоста под торговой маркой «Террабионик», получаемого заявляемым способом.

Таблица 1. Агрохимические показатели качества вермикомпоста, получаемого заявляемым способом.

Наименование показателей Норма Массовая доля органического вещества на сухое в-во, в %, не менее 70,0 Массовая доля зольных элементов на сухое в-во, в %, не менее 30,0 Показатель активности водородных ионов солевой суспензии, рН_сол. 6,5-7,5 Массовая доля гуминовых кислот, в %, не менее 15,0 Массовая доля питательных элементов, % не менее:
- азота общего
- фосфора общего, в пересчете на Р₂О₅
- калия общего, в пересчете на К₂О 2,0
0,5
0,3

В таблице 2 представлены результаты опытов по использованию вермикомпоста (ВК, торговая марка «Террабионик») при выращивании салата сорта Полина (ФГБНУ ВНИИБЗР, г.Краснодар, 2020 год).

Варианты Урожайность,
кг/м² Высота растений, в см Диаметр
кочана,
в см Масса кочана, в г Нитратный
азот в листьях,
мг/м³ Витамин С,
мг/100 г
сырого
вещества Фон NPK (контроль) 1,40 23,4 17,1 184 1 800 7,9 Фон NPK + ВК 0,2 т/га 1,64 24,2 19,4 193 1770 8,3 Фон NPK + ВК 0,3 т/га 1,85 26,3 21,0 215 1780 8,6 Фон NPK + ВК 0,4 т/га 2,01 27,0 22,3 230 1760 8,4

Из данных таблицы 1 можно заключить, что использование вермикомпоста «Террабионик» при выращивании салата сорта Полина способствует существенному увеличению высоты растений, диаметра и массы кочанов, что, в конечном счете, повышало урожайность от 17,3% до 43,6% по сравнению с контролем (фон NPK).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Титов И.Н. Дождевые черви. Руководство в 2-х частях. Часть I: Компостные черви. М.: ООО «МФК Точка опоры». 2012. 284 с.

2. Титов И.Н., Богуспаев К-К. К-К. Вермикультура: научные основы, достижения и перспективы. - Алматы, НИИ проблем экологии КазНУ им. аль-Фараби, 2019. - 366 с.

3. Титов И.Н., Осегуэра-Контрерас Эден. Вермикомпосты: критерии качества и стандарты. Обзор. В сб.: Vermi компостирование и вермикультивирование как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы, перспективы, достижения. Труды V Международной научно-практической конференции. Минск, 14-18 июня 2021. Минск: Колорград. 2021. Стр. 13-42.

4. Edwards, C.A, Arancon, N.Q. The Use of Earthworms in the Breakdown of Organic Wastes to Produce Vermicomposts and Animal Feed Protein. In Earthworm Ecology (2^nd edition). Editor C.A. Edwards. CRC Press, Boca Raton, London, New York, Washington. 2004, pp. 345-438.

5. Edwards, C.A. Low-Technology Vermicomposting Systems. In: Vermiculture Technology: Earthworms, Organic Wastes, and Environmental Management, ed. C.A.Edwards, N.Q.Arancon and R.Sherman, CRS Press, Taylor and Francis Group. 2011, pp. 79-90.

6. Кащи П.З., Шевченко Е.П., Дереневский С.П., Петраченко Е.А. и др. Способ получения биогумуса. Патент РФ2039029 от 11.08. 1995.

7. Конин С.С., Титов И.Н., Лавров В.В. Способ получения биогумуса. Патент РФ2255078 от 16.01.2004.

8. Appelhof M. (1977) Worms Eat My Garbage. 2^nd ed. Kalamazoo, MI: Flower Press. 163 p.

9. Новиков Ю.М. Способ вермикультивирования и производства вермикомпостов и индикатор степени готовности вермикомпоста. Патент РФ2062032 от 13.12. 1993.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения вермикомпоста характеризуется тем, что процесс вермикомпостирования осуществляют в модулях, составленных из деревянного паллетного борта размером 120 × 80 × 15 см и двух деревянных евробортов размером 120 × 80 × 20 см, имеющих общий рабочий объем 350 л, на поддоне закрепляют сетку с размером ячеек 5-10 мм, в которых по всем поверхностям проделывают отверстия размером 3-5 см, внутрь модуля помещают спанбонд, нетканый материал, плотностью 60 г/м для предотвращения потерь дождевых червей, осуществляют подготовку субстрата для культивирования дождевых червей, которая включает в себя измельчение и смешивание в миксере 30% компостированного коровьего навоза, 30% низинного торфа, 10% отработанных блоков гриба вешенки, 10% 5-дневных проростков пшеницы, 10% овощных и фруктовых отходов, 10% гранулированной люцерны, причем гранулированную люцерну предварительно замачивают в воде, а измельчение осуществляют с помощью измельчителей до фракции 5-10 мм, затем в субстрат для культивирования дождевых червей добавляют 1/20 от его объема предварительно полученный вермикомпост-сырец для получения кормового субстрата, после этого порции по 85 л кормового субстрата влажностью 70-80% загружают в каждый модуль, заселяют популяцией дождевых червей, состоящей из 3 кг Eisenia andrei и 0,5 кг Dendrobaena veneta, и покрывают нетканым материалом - спанбондом, в каждый модуль еженедельно добавляют кормовой субстрат по 85 л, увлажнение вермисистемы в модулях осуществляется по мере необходимости с помощью автоматической системы орошения для поддержания влажности на уровне 70-80% относительной влажности, по истечении 30 календарных дней каждый модуль перемещают в зону сушки, где вермикомпост-сырец из каждого модуля удаляют для подсушивания до влажности 55-60%, а затем просеивают на сепараторе барабанного типа, при сепарации отделяют взрослые особи дождевых червей, молодь и коконы, которые возвращают обратно в подготовленный для вермикомпостирования модуль, обслуживание системы вермикомпостирования осуществляют с помощью грузового погрузчика, продолжительность вермикомпостирования составляет 30 дней, а полный цикл получения конечного продукта - вермикомпоста - 40 дней. Изобретение позволяет увеличить урожайность сельскохозяйственных культур. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ получения вермикомпоста, характеризующийся тем, что процесс вермикомпостирования осуществляют в модулях, составленных из деревянного паллетного борта размером 120 × 80 × 15 см и двух деревянных евробортов размером 120 × 80 × 20 см, имеющих общий рабочий объем 350 л, на поддоне закрепляют сетку с размером ячеек 5-10 мм, в которых по всем поверхностям проделывают отверстия размером 3-5 см, внутрь модуля помещают спанбонд, нетканый материал, плотностью 60 г/м для предотвращения потерь дождевых червей, осуществляют подготовку субстрата для культивирования дождевых червей, которая включает в себя измельчение и смешивание в миксере 30% компостированного коровьего навоза, 30% низинного торфа, 10% отработанных блоков гриба вешенки, 10% 5-дневных проростков пшеницы, 10% овощных и фруктовых отходов, 10% гранулированной люцерны, причем гранулированную люцерну предварительно замачивают в воде, а измельчение осуществляют с помощью измельчителей до фракции 5-10 мм, затем в субстрат для культивирования дождевых червей добавляют 1/20 от его объема предварительно полученный вермикомпост-сырец для получения кормового субстрата, после этого порции по 85 л кормового субстрата влажностью 70-80% загружают в каждый модуль, заселяют популяцией дождевых червей, состоящей из 3 кг Eisenia andrei и 0,5 кг Dendrobaena veneta, и покрывают нетканым материалом - спанбондом, в каждый модуль еженедельно добавляют кормовой субстрат по 85 л, увлажнение вермисистемы в модулях осуществляется по мере необходимости с помощью автоматической системы орошения для поддержания влажности на уровне 70-80% относительной влажности, по истечении 30 календарных дней каждый модуль перемещают в зону сушки, где вермикомпост-сырец из каждого модуля удаляют для подсушивания до влажности 55-60%, а затем просеивают на сепараторе барабанного типа, при сепарации отделяют взрослые особи дождевых червей, молодь и коконы, которые возвращают обратно в подготовленный для вермикомпостирования модуль, обслуживание системы вермикомпостированиия осуществляют с помощью грузового погрузчика, продолжительность вермикомпостирования составляет 30 дней, а полный цикл получения конечного продукта - вермикомпоста - 40 дней.