Спосіб утилізації опалого листя методом вермикультивування в умовах техногенного забруднення важкими металами

Реферат: Спосіб утилізації опалого листя методом вермикультивування в умовах техногенного забруднення важкими металами включає виготовлення компосту, створення режиму компостування, внесення червоних каліфорнійських черв'яків у готовий субстрат та створення режиму вермикультивування, спрямованого на одержання біогумусу високої якості. При виготовленні компосту як органічний компонент використовують опале листя зони техногенного забруднення, як ферментуючий компонент використовують гній великої рогатої худоби, а як адсорбент важких металів в компост вносять цеоліт у вигляді цеолітового борошна. Режим компостування підтримують за t - 18-20 °C, вологості - 70-80 %, протягом 6-8 місяців, а вермикультивування здійснюють внесенням червоних каліфорнійських черв'яків у готовий компост в кількості 200 штук на 1 кг компосту і витримують протягом 28-42 діб в режимі культивування до утворення біогумусу. UA 81138 U (12) UA 81138 U UA 81138 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнології, зокрема біоконверсії відходів сільськогосподарського виробництва (рослинництва і тваринництва), житлово-комунального господарства (опалого листя парків, газонопалісадників та побутових відходів), а саме до способів утилізації опалого листя в умовах техногенного забруднення довкілля важкими металами і перетворення їх на біогумус високої якості. Корисна модель може бути використана в господарствах агропромислового та житлово-комунального комплексів з різними формами власності для утилізації опалого листя в умовах техногенного забруднення важкими металами та одержання високоякісного біогумусу. Відомі способи щодо переробки органічних відходів агропромислового комплексу (гній тварин і птиці, відходи м'ясокомбінатів, цукрових заводів, консервних цехів, осаду очисних споруд, рослинних решток овочівництва, садівництва, рослинництва та інших) в органічні добрива "Біогумус" методом вермикультивування (за допомогою червоних каліфорнійських черв'яків) (Патент України на корисну модель № 42505 від 10.07.2009 р). Відомий спосіб включає підбір компонентів і співвідношення їх складу для підготовки субстрату з органічних відходів агропромислового комплексу (гній великої рогатої худоби (ВРХ), коней, свиней, пташиний послід, відходи м'ясокомбінатів, цукрових заводів, консервних цехів, осад очисних споруд, рослинні рештки, а також цеоліт, пісок), після заселення підготовленого субстрату черв'яками 1-2 рази на місяць його поливають настоєм кропиви. Спосіб забезпечує одержання біогумусу методом вермикультивування, який має високий вміст гумінових кислот, збалансований склад макроелементів (азот, фосфор, калій), широкий спектр мікроелементів, багато корисної мікрофлори, амінокислот, вітамінів, гормонів росту і розвитку рослин, речовин антибіотичного характеру. Недоліком способу є те, що він не розглядає використання як субстрату вермикультивування опалого листя дерев міських екосистем, переробка якого на сьогоднішній день є актуальною. Відомий також "Спосіб одержання добрив нового покоління методом вермикультивування" [Патент України на корисну модель № 54613 від 10.11.2010 р.]. Спосіб включає промислову технологію вермикультивування конкретно до умов регіонів України, яка передбачає спосіб одержання органічних добрив нового покоління методом вермикультивування, що включає промислову технологію вермикультивування конкретно до умов регіонів України, яка передбачає можливість роботи вермигосподарства в двох технологічних режимах: вермикультивування - режим роботи, спрямований на вирощування дощових черв'яків промислової популяції, вермикомпостування - режим роботи, спрямований на виробництво біогумусу, вермигосподарство складається із чотирьох виробничих ділянок, де здійснюються збалансовані за об'ємом і послідовно взаємозв'язані технологічні цикли переробки сировини і виробництва продукції, для розрахунку оптимального співвідношення компонентів контролювали вміст в них поживних речовин, співвідношення N:C, кислотність, вологість та температуру субстрату, оптимальна вологість - 70-80 %, температура - 19-28 °C, кислотність 6-8 рН, вміст кисню 11-14 %, всі роботи виконували згідно з розробленим технологічним регламентом. Спосіб забезпечує оптимальний підбір компонентів і співвідношення їх складу для підготовки субстрату з органічних відходів агропромислового комплексу (гній тварин і птиці, відходи м'ясокомбінатів, цукрових заводів, консервних цехів, осаду очисних споруд, рослинних решток овочівництва, садівництва, рослинництва та ін.), встановлено ефективність використання різних сумішей субстрату для отримання органічного добрива шляхом вермикультивування. Його недоліками є промислова технологія вермикультивування, для реалізації якої необхідні значні капіталовкладення. Відомий "Склад живильного середовища для гібриду червоних каліфорнійських черв'яків" [Патент України на корисну модель № 12498 від 30.01.200 р.], який містить органічний компонент - солому озимої пшениці, ферментований послід птиці та адсорбент цеолітовмісний базальтовий туф. Спосіб забезпечує технологію вирощування каліфорнійського гібрида черв'яка як на промисловій основі, так і на присадибних ділянках із використанням широко доступного і екологічно чистого природного мінералу. Одержане живильне середовище, оптимізоване за мінеральним складом, дає можливість інтенсифікувати процеси утилізації органічних відходів. Недоліками є його локальне застосування через великий вміст ферментованого посліду птиці. Найбільш близьким по суті до технічного рішення, що заявляється, є патент України на корисну модель № 9905 від 17.10.2005 р. Заявлений спосіб включає використання як 1 UA 81138 U 5 10 15 20 25 30 35 40 живильного середовища для гібриду червоних каліфорнійських черв'яків органічного компоненту з високим вмістом вуглецю та ферментований послід птиці, склад містить цеоліт, а як органічну речовину використовують солому озимої пшениці при співвідношенні: солома озимої пшениці - 20 %, ферментований послід - 77 %, цеоліт - 3 %. Спосіб забезпечує застосування природного мінералу цеоліту у вермикультивуванні. Одержане живильне середовище стимулює ріст та розмноження каліфорнійських черв'яків, нарощування їх біомаси. Заявлений спосіб і найближчі аналоги мають спільні суттєві ознаки: включають виготовлення компосту, що містить органічний компонент з високим вмістом вуглецю в суміші з ферментованим компонентом та адсорбентом, створення режиму компостування, внесення червоних каліфорнійських черв'яків у готовий субстрат та створення режиму вермикультивування, спрямованого на одержання біогумусу високої якості, що передбачає оптимальну вологу 70-80 %, t-18-20 °C, при кислотності рН - 6-8 та вмісті кисню 11-14 %. Недоліками способу є спрямованість технології на удосконалення поживного середовища, підвищення швидкості росту і розвитку каліфорнійських черв'яків, а не на вирішення екологічних проблем. Використання лише традиційних відходів агропромислового комплексу, таких як гній сільськогосподарських тварин, рослинних решток, що добре вивчені, мають широке застосування і лише частково вирішують екологічну проблему забруднення навколишнього середовища. Заявлений нами спосіб усуває недоліки найближчих аналогів і забезпечує одержання біогумусу високої якості шляхом переробки не лише органічних відходів сільського господарства, а й використання листя дерев міських насаджень. Вирішує проблеми утилізації опалого листя дерев в умовах техногенного забруднення важкими металами. В основу корисної моделі поставлено задачу створити ефективний і екологічно-безпечний спосіб утилізації опалого листя міських екосистем шляхом біоконверсії. Одним із ефективних і екологічно безпечних методів біоконверсії є вермикультивування за допомогою дощових черв'яків, зокрема гібрида червоного каліфорнійського черв'яка. Поставлена задача вирішується тим, що при виготовленні компосту як органічний компонент використовують опале листя зони техногенного забруднення, як ферментуючий компонент використовують гній ВРХ, а як адсорбент важких металів в компост вносять цеоліт у вигляді цеолітового борошна, при такому співвідношенні компонентів компосту: опале листя - 74 %, гній ВРХ - 20 %, цеолітове борошно - 6 %, при цьому режим компостування підтримують за температури - 18-20 °C, вологості - 70-80 %, протягом 6-8 місяців, а вермикультивування здійснюють внесенням червоних каліфорнійських черв'яків у готовий компост в кількості 200 штук на 1 кг компосту і витримують протягом 28-42 діб в режимі культивування до утворення біогумусу. Технічний результат заявленого способу обумовлений якістю компосту, до складу якого входять опале листя, як органічний компонент з високим вмістом вуглецю, ферментований компонент - гній ВРХ та як адсорбент солей важких металів - цеолітове борошно. Якість компосту залежить від властивостей всіх його складових. Так, опале листя з дерев, що вирощені в умовах техногенного забруднення довкілля, обумовлює наявність органічного компонента і наявність солей важких металів. При цьому концентрація рухомих форм кадмію, свинцю, цинку та міді у листках значно залежить від місця зростання досліджуваних дерев (табл. 1). 45 Таблиця 1 Вміст важких металів у листках дерев з різних місць зростання, мг/кг, М±m, n=8 Місця зростання дерев 2+ Cd контроль - екологічно-чиста зона 0,11±0,02 дослідна - техногенне забруднення (м. Львів) 0,42±0,10 50 Важкі метали 2+ 2+ Pb Zn 1,33±0,03 20,12±0,96 9,15±0,46 86,12±2,42 2+ Сu 14,60±0,42 51,60±1,86 Ферментований гній ВРХ за хімічним складом містить: загального азоту - 0,54 %; аміачного азоту - 0,07 %; фосфору (Р2О5) - 0,28 %; золи - 14,0 %; вологість - 65,0 %; рН - 8,1; C:N - 19; органічної речовини - 18-25 %. Застосування цеолітового борошна для тваринництва (ТУУ20432977 001-95) затверджено Департаментом ветеринарної медицини Міністерства України від 15 березня 1995 року за № 1514/4. Хімічний склад різних сортів ("А", "Б", "В") цеолітового борошна (кліноптилоліту) 2 UA 81138 U Сокирницького родовища Закарпатської області, що представлені алюміноселікатами і лужноземельними металами кристалічної структури, наведені в табл. 2. Таблиця 2 Хімічна характеристика цеоліту Сокирницького району. Хімічні сполуки та елементи вміст цеоліту в породі, % вологість, % SiO2, % Аl2О3, % СаО, % К2О, % MgO, % FeO, Fe2O3, TiO2, Na2O, Р2О5, % Cd, мкг/кг Hg, мкг/кг Pb, мкг/кг Zn, мкг/кг 5 10 15 20 25 30 35 40 Сорт А 71-85 4,6 70,9 13,1 3,4 2,6 0,7 0,01-0,68