ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА В КАЧЕСТВЕ АКТИВАТОРА КОМПОСТИРОВАНИЯ

Сельскохозяйственные и антропогенные органические отходы являются одним из основных отходов производственной и бытовой деятельности человека. Одним из видов данных отходов являются различные виды животноводческих и городских отходов, в частности, осадки сточных вод (ОСВ).

Эффективность производства органических удобрений на основе ОСВ посредством ускоренного компостирования в РФ изучена мало. Не определены оптимальные ингредиентные составы компостных смесей на основе ОСВ, не установлены энергосберегающие режимы, сроки их твердофазной интенсивной аэробной переработки. Отсутствуют сведения о целесообразности применения различных препаратов многофункционального спектра действия при производстве биокомпостов на основе ОСВ методом ускоренного компостирования. Не разработаны рекомендации их применения.

Снизить инфекционный потенциал и токсичность ОСВ, можно контролируемым компостированием. Согласно зарубежной практике, концепции разумного потребления и устойчивого развития (“Sustainable Development”) наиболее перспективными технологиями производства органических удобрений на основе отходов коммунального хозяйства являются технологии  аэробной твердофазной переработки в интенсивном режиме, позволяющие получать биокомпосты, используемые в лесонасаждениях, сельских и озеленительных хозяйствах

Разработка научно обоснованных экологически безопасных приемов использования отходов от производственной деятельности АПК в хозяйственном обороте, внедрение и совершенствование технологии по их переработке способствуют сокращению объемов, накопленных и вновь образованных, отходов. Объектами исследования являлись компостные смеси на основе птичьего помета, торфа, осадков сточных вод, навоза, микробных удобрений. 

Цель исследований — разработать экологически безопасные методы и технологии биоконверсии органических отходов агропромышленного комплекса и коммунального хозяйства для производства и использования новых видов органических и органоминеральных удобрений в земледелии.

Изучение приемов и технологий биоконверсии отходов АПК и городского хозяйства проводили в модельном опыте, материалом для исследований служили компостные смеси на основе ОСВ станций биологической очистки г. Владимира и торфа верхового. Для ускорения деструкции органических отходов и повышения удобрительного потенциала биокомпостов в компостную смесь на основе ОСВ и торфа добавляли высушенный птичий помет влажностью 36% и микробное удобрение Бамил (разработка ВНИИСХМ).

Исследования проводили по следующей схеме:

1. ОСВ + торф 1:2 — контроль.

2. ОСВ + торф 1:2 +Salmonella.

3. ОСВ + торф 1:2 +Salmonella + Бамил (25%).

4. ОСВ + торф 1:2 + Salmonella + помет (25%).

Бамил и птичий помет добавляли в объеме 25% от веса смеси. Препараты Salmonella добавляли в качестве индикатора для оценки степени обеззараживания биокомпоста от патогенной микрофлоры.

Агрохимическая характеристика исходных компонентов компостных смесей приведена в таблице 1.

Пилотная опытно-производственная установка аэробной твердофазной переработки в интенсивном режиме представляет собой капитальное строение прямоугольной формы размерами 9х4 м и высотой 3 м из кирпичных стен и оцинкованных пола и крыши, в полу предусмотрены перфорации для поступления воздуха. Управление технологическим процессом ручное, аэрацию проводили в течение 4 часов в сутки на протяжении 15 дней. Подача воздуха проводилась непрерывно посредством компрессора 2АФ мощностью 2,5 кВт с интенсивностью 4,0–4,5 м3/т в минуту.

Компоненты компостных смесей для интенсивной аэрации измельчали, тщательно перемешивали и помещали в контейнеры из полистирола объемом 0,02-0,04 м3 с перфорированными днищем и стенками, затем контейнеры устанавливали в биоферментационную установку. Замеры температуры в буртах проводили каждые сутки в среднем слое смесей с помощью контактного цифрового термометра «Hanna HI 98509 Checktemp».

В компостных смесях до и после переработки определяли физико-химические свойства:

1) рН — по ГОСТ 27979;

2) влажность — по ГОСТ 26713;

3) содержание органического вещества — по ГОСТ 27980;

4) общий азот — по ГОСТ 26715;

5) общий фосфор — по ГОСТ 26717;

6) общий калий — по ГОСТ 26718;

7) подвижные фосфор, калий — по ГОСТ 26204.

При изучении эффективности обеззараживания компостных смесей на основе ОСВ и торфа в камере использовали тест-объекты, которыми служили навески смесей массой 1 кг, помещенные в капроновые мешки. Тест-объекты были контаминированы суспензией паспортизированного штамма бактерий группы сальмонелл Salmonella typhi из расчета 4 тыс. микробных клеток/г. Тест-объекты закладывали в средние слои компостных смесей и затем по окончании переработки извлекали для проведения анализов. Санитарно-гигиенические характеристики (общее микробное число, коли-титр, наличие энтеробактерий рода Salmonella) компостных смесей до и после переработки определяли общепринятыми методами

1) общего микробного числа использовали мясопептонный агар;

2) коли-титра — среду Кесслера;

3) титра анаэробов — среду Вильсона-Блера;

4) сальмонелл — среду Висмут сульфит агар;

5) БГКП – среду Эндо.

Для оценки эффективности обеззараживания компостных смесей на основе ОСВ и торфа пробы нативных и инфицированных компостных смесей отбирали до постановки опытов и после их окончанияв — через 15 дней. Содержание валовых и подвижных тяжелых металлов определяли  методом пламенной атомной абсорбции согласно ГОСТ Р 53218-2008, СанПиН 1.2.3685-21, МУК 4.1.1471-03.

Суммарную фитотоксичность биокомпостов  определяли по степени подавления роста корешков проростков редиса согласно ГОСТ Р ИСО 18763— 2019

В ходе исследований получены результаты наблюдений за температурным режимом в процессе компостирования, динамикой изменения физической массы,содер жания органического вещества, основных биогенных элементов и тяжелых металлов, санитарно-гигиенических характеристик в компостных смесях и биокомпостах. 

При интенсивной непрерывной аэрации в течение 4 часов наибольшая температура смесей при переработке составила 55,8˚С в варианте с птичьим пометом, при использовании микробного удобрения Бамил температура в смеси повышалась до 42,9˚С, в контрольном варианте наибольшая температура в смеси составила 32,3˚С (рисунок 1).

Рисунок 1 - Изменение температуры при компостировании в ферментационной камере

DOI:10.60797/JAE.2025.58.2.2

Основными показателями качества и безопасности биокомпостов являются содержание в них органического вещества, питательных элементов, в том числе в подвижной форме, санитарно-гигиенические и токсикологические характеристики.

Добавление в компостную смесь птичьего помета способствовало более быстрому разогреву и более длительному прохождению термофазы, что в связи с повышением убыли физической массы сопровождалась бо̀льшими потерями биогенных элементов. По сравнению с контрольным вариантом снижение содержания органического вещества составило 8%, общего азота — 9% и аммонийного азота — на 0,029 мг/кг, фосфора валового — на 1,8%, фосфора подвижного — 8мг/кг. Валовое содержание  калия не изменялось, повысилось содержание его подвижной формы на 20,2 мг/кг.

Согласно результатам санитарно-гигиенических исследований, в компостные смеси на основе ОСВ, торфа, Бамила, птичьего помета характеризовались крайне высокой микробной численностью (таблицы 2).

Согласно результатам исследований, применение интенсивной аэробной переработки в стационарной установке в течение 15 суток не обеспечило активизацию биотермических процессов в компостных смесях на основе ОСВ, торфа, Бамила. Максимальные значения температуры при их переработке не превысили 55°С. В соответствии с СанПиН 2.1.3684-21

Эффективная высокотемпературная переработка в установках интенсивной аэрации отмечена лишь при использовании компостной смеси на основе ОСВ, торфа и птичьего помета. Переработка в интенсивном режиме при температурах, превышающих 50°С, с максимальными ее значениями 55,8°С на протяжении 48 часов, обеспечила надежное обеззараживание компостной смеси. Полученный биокомпост на основе ОСВ, торфа и птичьего помета соответствовал требованиям безопасности:

1) содержание бактерий группы кишечной палочки, анаэробных клостридий не превышало 1000 микробных клеток/1г.;

2) бактерии рода Salmonella typhi отсутствовали.       

В условиях интенсивной аэробной переработки при температурах 32-55,8°С содержание тяжелых металлов в компостных смесях имело тенденцию к снижению (таблица 3).

Однако данные изменения были крайне незначительными и не превышали значений ошибки измерений. Наиболее очевидным являлось повышение содержания в компостных смесях подвижных форм меди, цинка, свинца, соответственно на 15, 7, 110% с учетом ошибки измерения. Анализ на общую токсичность по биотесту с применением экспресс-метода показал, что компостные смеси всех вариантов опыта не являлись токсичными для растений (таблица 4).

В результате проведенных исследований проведена оценка эффективности производства органических удобрений на основе ОСВ, торфа, птичьего помета посредством ускоренного компостирования, показавшая преимущество интенсивной аэрации при компостировании в ферментационной камере компостной смеси на основе торфа, ОСВ и птичьего помета, в результате чего был получен биокомпост, соответствующий требованиям отечественных и зарубежных нормативов.

В результате проведенных исследований установлено:

1. Компостные смеси на основе ОСВ, торфа характеризуются крайне низкой способностью к биотермической переработке, что, вероятно, обусловлено инертностью органического вещества торфа, наличием в составе ОСВ веществ, подавляющих биоконверсионные процессы.

2. Интенсивная переработки в ферментационной установке сопровождалась потерями в компостных смесях органического вещества, общего и аммонийного азота. Более высокие их потери в буртах, вероятно, обусловлены длительностью переработки, пролонгацией биотермических процессов в мезофильном режиме при температурах 25–30°С.

3. Применение птичьего помета в условиях интенсивной аэрации в ферментационной установке способствовало активации биотермических процессов. Длительная переработка компостной смеси при температурах, превышающих 55°С, обеспечило ее гарантированное обеззараживание, производство биокомпостов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 55570, ГОСТ Р 54651.

4. В условиях интенсивной аэрации отмечено избирательное повышение содержания подвижных форм тяжелых металлов (меди, цинка, свинца) в компостных смесях, что не сопровождалось увеличением их токсичности.