UA138992U - Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива - Google Patents

Abstract

1. Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива, який відрізняється тим, що в бурті укладають пошарово базовий субстрат, що являє собою біовідходи різних виробництв, та лігніноцелюлозну біомасу, взятих у ефективному співвідношенні, причому стінки бурту виконані з лігніноцелюлозної маси та бурт розміщений під кутом до горизонтальної поверхні, крім того до вказаних шарів додають мікробну спільноту гідролітичних бродильних бактерій та грибів, після чого через одержані шари пропускають воду, одержують фільтрат, який знову направляють через шари, причому процедуру повторюють до одержання добрива з необхідною кількістю гумусу, для технологічного контролю система поливу шарів водою та фільтратом в бурті розміщені датчики вологості і температури, а шари додатково обладнані дренажною системою. 2. Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива за п. 1, який відрізняється тим, що використовують гриби видів Coriolus Versicolor чи/і Fomes fomentarius чи/і, Collibria чи/і Marasmius. 3. Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива за п. 1, який відрізняється тим, що як базовий субстрат використовують відходи цукропереробних виробництв.

Description

Корисна модель належить до галузі сільського господарства, а саме до гумусовідновлюючого добрива, та може бути використана для відтворення родючості грунту.

Гумус - основна органічна речовина грунту, що містить живильні речовини і становить 85- 90 95 органічної речовини грунту, та є важливим критерієм при оцінці її родючості.

В останній час гостру тривогу викликає безперервне падіння родючості землі. Виникли серйозні проблеми з поповненням біоенергетичного потенціалу грунтів. Гумус, який є носієм "тіла" родючості, втрачається в найбільшій мірі через інтенсивний розвиток ерозії грунтів. Його сумарні втрати щорічно складають 32-33 млн. тон, при цьому еколого-економічні збитки через втрати ресурсу родючості грунту перевищує 30,0 млрд. грн.

При цьому виникають проблеми утилізації біологічних відходів переробки харчових і кормових виробництв, таких як опади комунальних стоків, силосні маси рослинництва, всі види гною і посліду, компости біологічних відходів, біологічна фракція після сортування твердих побутових відходів, частина готової продукції та інш. Всі ці не перероблені відходи крім незадовільної екологічної ситуації можуть скласти базу для отримання гумусовідновлювальних добрив.

Техногенні перевантаження, генномодифіковані організми, хімічні та інші шкідливі засоби перетворюють колись родючі землі в практично мертву пустелю. Експлуатація родючості землі без її відновлення природними засобами виснажує грунти, змінює ландшафт і мікроклімат в таких місцевостях, що надає особливу актуальність даній проблемі.

Протистояти таким небезпечним процесам можливо тільки шляхом створення нових технологій регенерації збіднених грунтів, основаних на сучасних наукових досягненнях. За останні роки створення і використання мінеральних добрив, призначених для відновлення родючості землі і підвищення врожайності, в значній мірі втратило свої перспективи.

Крім цього має місце нераціональне і неконтрольоване застосування добрив, що посилює кризисний стан грунтів.

Сьогодні ведуться активні пошуки необхідності мікробного розкладання сировини для вилучення протоплазми, як головної складової ресурсу родючості гумусу.

Відомий спосіб одержання органо-мінерального добрива (патент України 62852), згідно якому у змішувач додають дозовану суміш компонентів, подрібнюють їх, після піддають

Зо грануляції, причому в якості органічних компонентів використовують торф і пташиний послід, а в якості мінеральних - глину і кремнійорганічний препарат.

Не зважаючи на зручність вихідного продукту, а саме у вигляді гранул, використання великої кількості лігніноцелюлозного компоненту - торфу, що має високий ступень адсорбції і який важко розкладається в природному середовищі та важко асимілюється мікроорганізмами гумусу, а також високої токсичності та патогенності пташиного посліду внаслідок наявності в ньому тяжких металів роблять застосування цього добрива небажаним та шкідливим.

Відомий спосіб одержання органо-мінерального добрива, описаний в патенті України Мо 14104, який передбачає подрібнення компонентів, таких, як гній, торф, сапропель, сестон, деревне вугілля, буре вугілля, кісткове борошно і кремнійорганічні сполуки, їх дозування та змішування.

Присутність торфу і гною позитивно впливає на агрофізичні і біологічні властивості різноманітних типів грунтів, а органічні складові заявленої суміші дозволяють підвищити родючість грунтів. Сапропель, як джерело поживних речовин запобігає втратам біогенних елементів із органічних компонентів і забезпечує поступове надходження макро- і мікроелементів до рослин, як, наприклад, деревне вугілля і кісткове борошно - джерело біогенних компонентів, а саме: калій, кальцій, магній, фосфор, залізо та марганець. Буре вугілля стимулює ріст і розвиток рослин за рахунок наявності гумусових речовин, а сестон, в свою чергу, підвищує адаптаційну спроможність рослин до стрес-факторів, таких, як коливання температури та дефіцит води та ін. Позитивним результатом використання добрива, отриманого за цим способом, є підвищення продуктивності рослин і зменшення "втоми" грунтів.

Але, недоліком описаного вище рішення є низька здатність відновлення грунтів, і, як наслідок неспроможність припинення активних процесів втрати родючості грунту.

Відомий спосіб утилізації органічних відходів в гумус (КО Мо 2057743), що включає приготування субстрату шляхом змішування компонентів, одним з яких є відходи тваринного походження у вигляді гною великої рогатої худоби і / або гною свиней та посліду птахів і целюлозовмісний матеріал. При низькому вмісті азоту в субстраті після змішування компонентів вводять добавки азоту, при цьому в якості азоту застосована сечовина в кількості не більше 5 95 від загальної маси субстрату. Вказана добавка в субстрат здійснюється одночасно з добавкою вапнякової муки в кількості, що забезпечує рН середовища готового субстрату не більше 8. 60 Після чого здійснюють укладання субстрату в короби або гряди, внесення в нього черв'яків і/або їх коконів, компостування, аерацію і відділення черв'яків від отриманого гумусу, при цьому при компостуванні використовують черв'яків виду ЕІбепіа госііда.

Відоме добриво за наведеним вище способом має гарні фізико-хімічні властивості, але сам спосіб зайве трудомісткий, передбачає високий відсоток ручної праці, реалізацію тільки в опалювальних приміщеннях в цегляних коробах, що значно збільшує вартість готового продукту і не передбачає "поточність" вихідного продукту.

Загальним недоліком описаних вище рішень є тільки прямий вплив на рослини без спроможності відновлення гумусового шару і зняття грунтової напруги, яка накопичується з часом, що в повній мірі не відповідає мети авторів корисної моделі, що заявляється.

Відомий спосіб одержання гумусовідновлюючого добрива (патент України Мо 109664), який передбачає окислення біомаси в кислотенку, змішання біомаси з лігніноцелюлозними компонентами в будь-якому їх поєднанні (масова частка твердих компонентів в суміші - до 12 95), додавання до суміші грибів, які викликають білу гниль та мають найліпшу здатність для руйнування лігніноцелюлозних компонентів при певному температурному режимі, після чого отримане рідке добриво направляють в спеціальні сховища.

При використанні добрива за даним способом спостерігається високий рівень відтворення гумусу, відсутність дій, прийомів та матеріалів, які мають шкідливий для обробки грунту характер. Відмічається висока біодоступність цього добрива для рослин і його перспектива на роки вперед.

Але недоліками даного способу є обмеження на концентрацію твердих речовин у ферментаційному середовищі. Добриво за цим способом потребує будівництва відповідних капітальних споруд і великих енергозатрат.

Задачею цієї корисної моделі є вдосконалення способу одержання гумусовідновлюючого добрива і, відповідно вдосконалення самого добрива, шляхом використання технологій ферментації біомаси і розкладання лігніноцелюлозної сировини, в результаті чого досягається стійке підвищення родючості грунту.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання гумусовідновлюючого добрива, згідно з корисною моделлю, в бурті укладають пошарово базовий субстрат, що являє собою біовідходи різних виробництв, та лігніноцелюлозну біомасу, взятих у ефективному

Зо співвідношенні, причому стінки бурту виконані з лігніноцелюлозної маси та бурт розміщений під кутом до горизонтальної поверхні, крім того до вказаних шарів додають мікробну спільноту гідролітичних бродильних бактерій та грибів, після чого через одержані шари пропускають воду, одержують фільтрат, який знову направляють через шари, причому процедуру повторюють до одержання добрива з необхідною кількістю гумусу, для технологічного контролю системи поливу шарів водою та фільтратом в бурті розміщені датчики вологості і температури, а шари додатково обладнані дренажною системою.

В основу технічного рішення, що заявлено покладено наукові дослідження у галузі біології клітин, які доводять, що основним будівним матеріалом для рослин є протоплазма, що знаходиться в гумусі |Леви А., Сикевиц Ф., Структура и функция клетки, пер. с англ., М, 19711, яка з'являється в грунті в результаті розкладання продуктів органічного походження під впливом ферментаційної діяльності мікроорганізмів.

Протоплазма знаходиться у всіх сегментах природи, але значна її кількість зберігається у покладах торфу, бурого вугілля, сапропелю, тобто лігнінах, що відкриває значні перспективи їх використання.

В природі висока молекулярна маса і низька розчинність лігнінів перешкоджає їх прямій асиміляції мікроорганізмами гумусу, які майже не в змозі здійснювати повне розкладання лігніну - з руйнуванням його ароматичного кільця, тому на начальних етапах автори застосовують гідролітичний бродильні бактерії і гриби.

При цьому гриби видів Согіоїш5 МегвісоЇог, Готез їотепіагіи5, СоїПргіа чи Магазтіи5 мають унікальну здатність руйнувати лінгіноцелюлозну сировину. Надалі на наступних етапах інші види бактерій гумусу, отримавши "доступ до матеріалу", вилучають протоплазму.

Було визначено, що найбільш доцільним способом укладання субстрату в бурти є пошарове розміщення в буртах лігніноцелюлозної сировини - базовий субстрат і так далі.

Автори корисної моделі, що заявляється, визначають ефективність співвідношення лігніноцелюлозної біомаси і базового субстрату, виходячи із їх видів та відповідно до їх властивостей.

Слід зазначити, що масова кількість твердих речовин в суміші базового субстрату і лігніноцелюлозної біомаси може досягати 80 95, що робить спосіб, який запропоновують автори новітнім, технологічним і таким, який не потребує спеціальних капітальних споруд та площин, 60 які потрібні та необхідні для рідкофазних способів отримання гумусовідновлюючих добрив.

Розміщення в буртах датчиків температури і вологості дозволяє максимально дотримуватись технологічності і продуктивності процесу за рахунок співвідношення цих показників, при цьому відбувається повністю контрольований процес поливу водою і фільтратом, що дозволяє отримати на виході добриво заданої якості, а фільтрат певної концентрації.

Внаслідок багатьох експериментів авторами було встановлено, що виконання стінок із лігніноцелюлозної сировини дозволяють розміщувати бурти на відкритих площинах з бажаною масовою часткою твердих речовин - до 80 95

Автори відмічають, що дренажна система, якою обладнані бурти, дозволяє здійснити розрахований струм води і фільтрату крізь тіло бурту, а нахил бурту по відношенню до горизонтальної площини допомагає відводу фільтрату з бурту.

При проходженні вода змішується з протоплазмою, яка утворилась внаслідок дії грибів і бродильних бактерій, і стікає за допомогою дренажної системи, після чого фільтрат з новою кількістю води направляється на збагачення до досягнення бажаної якості і концентрації.

Корисна модель пояснюється прикладом конкретного виконання.

Цукропереробний завод протягом Зх місяців роботи накопичує жом в накопичувачах, де починаються природні процеси розкладання метаногенів мікробним співтовариством гідролітичними, бродильними бактеріями і базидіальними целюлозоруйнуючими грибами, що викликають білу гниль, СогіоЇй5 мегвісоїог, оте Ттепіагіци5, і іншими як види пологів СоїПубгіа,

Магазтішив, Мусепа.

Паралельно готується майданчик для пристрою буртів. Підготовка полягає в загальному плануванні площадки під бурти з ухилами для відведення фільтрату з тіла буртів до ємностей для збору фільтрату.

Завантаження буртів здійснюється послідовно пошарово, з ущільненням. Спочатку заповнюється торфом шаром 50-60 см, потім жомом з накопичувача шаром 50-60 см і так далі.

На завантажений бурт встановлюється колектор з дренажних труб для фільтрату. Бурт упаковується торфом без покриття плівкою. Бурт забезпечується системою датчиків вологості і температури, за показаннями яких через систему поливу і дренажну систему здійснюється полив бурту водою і зібраним фільтратом. Після досягнення бажаної концентрації і якості

Зо зібраного фільтрату, його збирають в ємності для подальшого використання.

Для наочності способу, який заявляється наводиться креслення (Фіг.), на якому зображена система отримання гумусу, де: 1 - бурт зі стінками із лігніноцелюлозної сировини, 2 - базовий субстрат, З - лігніноцелюлозна біомаса, 4 - датчики вологості і температури, 5 - система поливу шарів водою та фільтратом, 6 - дренажна система.

Таким чином, показано, що технічне рішення, що заявляється, не містить прийомів, дій та матеріалів, які мали б шкідливий для обробки грунту характер. При обробці грунту добривом, що заявляється, не виникає ніяких дій, які б приводили до його руйнування, наприклад, ерозії.

Особливою перевагою способу, що заявляється, є високий рівень відтворення гумусу та його перспективність на багато років вперед.

Спосіб, що заявляється, підтверджує застосування авторами принципу "роботи" протоплазми при відновленні гумусу.

Claims (3)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива, який відрізняється тим, що в бурті укладають пошарово базовий субстрат, що являє собою біовідходи різних виробництв, та лігніноцелюлозну біомасу, взятих у ефективному співвідношенні, причому стінки бурту виконані з лігніноцелюлозної маси та бурт розміщений під кутом до горизонтальної поверхні, крім того до вказаних шарів додають мікробну спільноту гідролітичних бродильних бактерій та грибів, після чого через одержані шари пропускають воду, одержують фільтрат, який знову направляють через шари, причому процедуру повторюють до одержання добрива з необхідною кількістю гумусу, для технологічного контролю система поливу шарів водою та фільтратом в бурті розміщені датчики вологості і температури, а шари додатково обладнані дренажною системою.

2. Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива за п. 1, який відрізняється тим, що використовують гриби видів Согіоїйи5 Мегвісоіїог чи// Еотев5 Тотепіагіи5 чи/і, Соїйбгіа чи/ Магазтійв.

3. Спосіб отримання гумусовідновлюючого добрива за п. 1, який відрізняється тим, що як базовий субстрат використовують відходи цукропереробних виробництв.

с ше я З у с і и. 00 вин. Не ОКО о ПЕК ен ще | і кн