Спонсор работы Общество с ограниченной ответственностью «ДИГЕР»
Автор: В. П. Кузнецов; С. т. +7 905 068 5757; E-mail: vpk-51@yandex.ru.
Abstract: В данной статье рассмотрен процесс получения органических удобрений анаэробным способом. Эти удобрения получали в симметричном коаксиальном пяти камерном биореакторе без доступа воздуха перерабатывая отходы животноводства, пищевые отходы и газонную траву. Этот процесс протекал под действием симбиоза микроорганизмов, называемым метаногенные бактерии при температуре 53оС и давлении 105 Па. Оценены физические свойства анаэробных удобрений. Приведены результаты влияния этих удобрений на комнатные растения и растения, выращиваемые на дочных участках.
Keywords: органические отходы, биореактор, переработка, анаэробные удобрения, влияние, подкормка, продуктивность, растения, масса, цветы, плоды.
1. Введение:
В настоящий момент население Земли около 8 миллиардов человек. В ближайшие 20 лет эта численность увеличится как минимум до 12 миллиардов. Никто не может дать гарантии, что в дальнейшем численность населения Земли не будет продолжать расти. Параллельно численности населения растет потребление и производство еды, в основе которого лежит растениеводство. Это производство требует земли и удобрений, воды и освещения.
Земля и удобрения основные инструменты для производства еды. Новых земель, удобных для растениеводства нет. Та земля, которую создают, стоит баснословных денег и это делает еду крайне дорогой.
Другой инструмент, удобрения, повышает урожай растений в разы. Но минеральные удобрения, как говорилось ранее [1], при интенсивном применении выводят из сельскохозяйственного оборота землю. Такую землю крайне трудно быстро восстановить. Применение же анаэробных удобрений не только дает большие урожаи, соизмеримые с урожаями при применении минеральных удобрений, но восстанавливает и улучшает почву. Эти удобрения соответствуют ГОСТу [2] и содержат все необходимые для роста растений элементы, а также различные стимуляторы роста.
2. Условия получение анаэробных удобрений в симметричном коаксиальном пяти камерном биореакторе
Для переработки органических отходов в симметричном коаксиально пяти камерном биореакторе (в дальнейшем биореактор) готовилась смесь из: Отходов производимых КРС, измельченной газонной травы и отходов кухни (столовой). Эта сырье загружалась в миксер и гомогенизировалась в течении 15 минут с добавлением воды до влажности смеси 92%.
Ежесуточно в 10 часов дня смесь в количестве 20 литров насосом подавалась в биореактор. Попадая в первую камеру, смесь нагревалась до 55оС (термофильный режим) и находилась в этой камере 24 часа. При этом в этой камере происходили следующие процессы: уничтожались семена растений, уничтожалась патогенная микрофлора, уничтожались болезнетворные бактерии, вирусы и другие, уничтожались гельминты и их яйца, параллельно протекает первая стадия ферментативного гидролиза нерастворенных органических веществ с образованием простых растворенных веществ.
Далее при подаче следующей порции смеси в 10 часов предыдущая порция выталкивалась в камеру нейтрализации и охлаждалась до 52оС где продолжался процесс ферментативного гидролиза. В этой камере смесь находилась 24 часа.
При подаче следующей порции смеси (третьи сутки) эта порция перетекала в камеру кислого брожения. В этой камере другие бактерии из гидролизного сырья создают короткоцепочечные летучие жирные кислоты, аминокислоты, спирты, водород и углекислый газ.
Четвертая порция поступает в биореактор и проталкивает первую смесь в четвертую камеру, в которой происходит образование из летучих жирных кислот, аминокислот, спиртов и уксусной кислоты, диссоциирующей на анион ацетата и катион водорода. В этой же камере происходит образование метана из уксусной кислоты, а также восстановлением углекислого газа водородом до метана и воды.
В этой и в пятой камере сырье находится двое – трое суток к концу которых из сырья выделяется более 90% биогаза. Содержание метана в таком биогазе превышает 80%.
На шестые сутки смесь из биореактора выталкивается новой порцией смеси загружаемой ежесуточно в 10 часов дня.
За время работы биореактора было получено 1000 литров анаэробных удобрений, которые разливались в 20 литровые канистры и раздавались членам команды, оказавшие существенную помощь в реализации этого проекта (список в конце статьи). Они продолжили проект, применив удобрения на своих дачных участках и получили отличные результаты.
Фот.1. Анаэробное удобрение полученное (28/05/2011) путем переработки органических отходов в симметричном коаксиальном пяти камерном биореакторе [3]
На Фот.1 показан внешний вид смеси, названной нами анаэробным удобрением. Конечно из этой смеси можно выделить:
1. витамины группы В,
2. стимуляторы подкормки животных,
3. стимуляторы роста растений
оставив лишь минерализованные азотные, фосфорные и калийные компоненты, а также компоненты микроэлементов: железа, меди, цинка и др.
Влажность смеси 94% за счет образования воды из водорода и высвобождаемого кислорода при восстановлении углекислого газа.
Запах полученного анаэробного удобрения напоминает запах чернозема, без примесей сероводорода. Сероводород бактерии минерализируют, превращая его в нужный для растений компонент удобрения. Анаэробные удобрения, полученные в биореакторе, имеют Ph = 7,00 -7,70.
3. Опыты по применению анаэробных удобрений.
Для проведения опытов использовали растения с моего подоконника имеющие скорей декоративное, чем сельскохозяйственное значения. Предварительные опыты показали, что эти растения реагируют на анаэробные удобрения. Поэтому выбрали их. Никак не реагировали кактусы, азалия, и другие растения предпочитающие кислую почву.
Первым подопытным был экзотический цветок Азалия
(лат. Rhododendron) семейство Вересковые. Родина этого растения: Япония и Китай. Азалия не отреагировало на подкормку. Она не прибавило вес, цветение его осталось таким же, как и в естественных условиях, новых бутонов и листьев не дала. Из справочных данных его нужно поливать кислой водой. Поэтому 2-3 раза в неделю поливал его водой содержащей концентрат лимонной кислоты. Эксперимент представлен на Фото 2-4. На фото 2 слева от Азалии стоит 1,5 литровая бутылка с анаэробным удобрением.
фот.2. Азалия любит кислые почвы. Предпочитает почву с Ph=5-6. 20.06.2011 была внесена первая порция анаэробного удобрения 0,05 литров разбавленного водой. Вес вместе с горшком 0,67 кг. Три цветка плюс 37 листков.
фот.3. Азалия. Прошло 14 дней. 13.07.2011 была внесена вторая порция анаэробного удобрения 0,05 литров разбавленного водой. Вес 0,675 кг. Три цветка листьев 37.
Дозу удобрения выбрали эмпирически, проверив его действие на других растениях. Также подбирали соотношение воды и удобрения. Пришли к выводу, что разовая подкормка растений должна состоять из 50 мл анаэробного удобрения и 150 мл воды. Такое соотношение не причиняло вреда растениям и не тормозило их развитие. Подкормку вносили один раз в две недели. Подкормку выполняли три раза в течении месяца. В промежутках поливали водой один раз через семь дней.
Фот.4. Азалия отцвела. Прошло 28 дней с момента первого внесения анаэробного удобрения. 18.07.2011 была внесена третья и последняя порция удобрений 0.05 литра разбавленного водой. Вес 0,65 кг. Цветки опали, листьев стало 39.
Вторым подопытнымбыл, любимый бабушками, Алоэ широколистный. Его относят к семейству Asphodelaceae. Это растение произрастает в южной Африке, на Мадагаскаре.
Состояние Алоэ до эксперимента: Алоэ простоял на подоконнике с 2007 года. Поливал 2 раза в неделю. Одного полива было недостаточно, начинал терять вес. Весил 1, 78 кг на протяжении 2007 -2011 гг. плюс минус 0,2 кг. Срез листа показывал прозрачную слизь (чуточку беловатую). Цвет листа зелено-голубоватый. Вкус слизи горький. Такой вкус удерживается срезом не более 2-х часов с момента его изготовления.
Поливали смесью воды и анаэробного удобрения три раза на протяжении 28 дней (0,150 литра воды 0,05 литра удобрения) с интервалом 14 дней. Через 14 дне (первый полив) Алоэ прибавил в весе 30 грам. Через 28 дней прибавка составила 210 грам. Полива растение стало требовать 1 раз в неделю. Через 69 дней продолжало набирать вес и прибавило 800 грамм. Через 137 дней
Фот.5. Алоэ. Растет на любых почвах. Предпочтение Ph=7. 20.06..2011 была внесена первая порция анаэробного удобрения 0.05 литров разбавленного водой. Вес вместе с горшком 1,78 кг. Листьев 18, два сухих, листья тонкие.
Фот.6. Алоэ. Прошло 14 дней. 03.07.2011 была внесена вторая порция анаэробного удобрения 0,05 литров разбавленного водой. Вес 1,81 кг. Листьев 18, два сухих, листья тонкие.
Фот.7. Прошло 28 дней с момента первого внесения анаэробного удобрения.18.07.2011 была внесена третья порция 0,05 литров разбавленного водой. Вес вместе с горшком и почвой составил 1,99 кг. Листьев 17, два сухих, листья тонкие.
Фот.8. Алоэ. Прошло 69 дней с момента первого внесения анаэробного удобрения. 27.08.2011 произвёл замеры веса. Вес составил 2,58 кг. Без подпорки горшок опрокидывается, пришлось приклеить к столу. Листьев 15, сухие срезал. Листья увеличили толщину.
Фот.9.04.11.2011 Алоэ дал побеги и выгнал стрелку с цветами. Вес составил 3,79 кг.
продолжает набирать вес, прибавка составила 2,01 кг. По прежнему поливаем растение 1 раз в неделю вместо 2 раз до эксперимента.
Срез листа показал: цвет слизистой части стал медового (разнотравье) цвета. Вкус слизи терпко горький, сохраняющий свой вкус более 12 часов. Цвет листа не изменился. На 120 день Алоэ пустил побеги в количестве 7 штук, что зафиксировано на Фот.9. Применение Алоя 137 дневного, как советует народная медицина, показало высочайшие результаты, в частности зубной боли и ангины у домашних.
Третьим подопытным стало растение Сенполия (лат. Saintpaulia) под названием узамбарская фиалка.
Фиалка с 2007 г. росла на южном подоконнике. Поливали два раза в неделю. Подкормки не применяли. С 2007 г. по 2011 г. цвела 3 раза. В остальное время гнала листву и небольшое количество бутонов, которые, иногда не распускаясь, засыхали. Поливали 2 раза в неделю. Время полива определяли по состоянию растения. На момент первой подкормки имела вес 0,70 кг.
После введения первой подкормки в течении одного двух дней появляются 15-20 бутонов, которые на третий день распустились. И в течении 28 дней количество цветков и бутонов было постоянно. Бутонов 15-20, цветков 15-12.
При этом количество листьев увеличивалось и достигло в конце эксперимента 67штук против 49.
Позже 2 раза в год фиалку стимулировали на цветение небольшой порцией анаэробных удобрений. Это срабатывало всегда на протяжении 2012 – 2022 гг.
Фот.10.Фиалка обыкновенная. Вес 0,7 кг. 20.06.2011 первое внесение удобрения 0,05 литров разбавленных водой. 5-6 бутонов, листва густая. Фиалка
Имеет обычное состояние в течении 5 лет.
Фот.11.Прошло 14 дней. Вес 0.74 кг. Много бутонов 15-20 и распустившихся цветов. 03.07.2011 внесена вторая порция удобрения 0,05 литров разбавленных водой.
Фот.12. Прошло 28 дней. Вес 0.834 кг. Много распустившихся цветов. Бутонов нет. 18.07.2011 внесена третья порция удобрения 0,05 литров разбавленных водой.
Фот.13. Прошло 69 дней. Вес 0.72 кг. Бутонов 2 и распустившихся цветов 1. 04.11.2011. Много 15-20 листьев завяли и были удалены.
Четвортым подопытным стал паслен из Бразилии обладающий целебными свойствами. Паслен носит название Саланум.
Фот.14.Саланумю. Вес 2,37 кг. На кусту 42 ягод средний размером 13 мм в диаметре. Листья светлые. 20.06.2011 первое внесение удобрения 0,05 литров разбавленных водой.
Фот.15. Саланумю. Прошло 14 дней. Вес 2,8кг. На кусту 42 + 17 зеленых ягод средний размером 13 мм в диаметре. Листья темно зеленые. 03.07.2011 второе внесение удобрения 0,05 литров разбавленных водой.
Фот.16. Саланумю. Прошло 28 дней. Вес 3,15 кг. На кусту 62 + 32 зеленых ягод средний размером 18 мм в диаметре. Листья темно зеленые. 18.07.2011 третье внесение удобрения 0,05 литров разбавленных водой.
Фот.17. Саланумю. Прошло 69 дней. Вес 3,2 кг. На кусту 68 ягод средний размером 2 мм в диаметре. Листья светлые. 27.08.2011.
Фот.18.Саланумю. Вес 3,47 кг. На кусту 97+19 зеленых ягод средний размером 20 мм в диаметре. Листья темно зеленые 04.11.2011.
Фот.19. Саланум. Сбор урожая. 99 ягод, средний размер 21 мм, Вес ягод 0,356 кг . 11.11.2011.
,4. Опыты на дачных растениях
Для опытов на дачных участках использовали картофель, помидоры, перец, виктория и лесная земляника. Испытания картофеля, помидоров и перца выполняли на опытной партии, состоящей из 20 растений. Результаты которых сравнивали с контрольной партией состоящей также из 20 растений. Эти испытания проводились на дачах Виктора Кузнецова, Михаила Баумгартена, Юрия Фадеева. Результаты приведены в Таб. 2. Полив опытной партии вели один раз в неделю анаэробным удобрением разбавленным водой в соотношении 1:10. Одновременно поливали водой контрольную партию. Полив выполняли 60 дней июнь, июль. В общей сложности 8 поливов.
Лесную землянику и викторию поливали до цветения май июнь 4 раза анаэробным удобрением разбавленного водой 1:10. Грядки в ягодами делились на две равные части вторую часть поливали водой.
Испытания виктории и лесной земляники проводились на приусадебном участке Виктора. Показатели характеризующие растение в процессе испытаний. Растение прошедшее обработку анаэробным удобрением
Замечено, что растения при поливе смесью анаэробного удобрения с водой хорошо переносят жаркую погоду и не требуют дополнительного полива, в то время контрольные образцы поливали водой в два раза чаще.
Списак литературы
1. Пути увеличения прибыли при снижении экологической нагрузки на экосистемы сельскохозяйственных земель. 2023г 6с. В. П Кузнецов. https://dzen.ru/a/ZBAYMZ-cs1fweNE7 .
2. ГОСТ 33380-2015. Межгосударственный стандарт. Удобрения органические ЭФФЛЮЕНТ. Технические условия. М: Стандартинформ, 2016 г. 12 с.
3. Патент РФ на изобретение. № 2544700. Устройство для утилизации органических отходов. Авторы: Кузнецов В.П., Евдокимов А.Н. Приоритет от 22.07.2013 г. срок действия патента до 22,07.2033 г.
4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ И ЖКХ ГОРОДОВ И ПЕСЕЛКОВ СИБИРИ. В. П. Кузнецов. Спонсор работы НТК "ЭКОЛОГИЯ", 9.04.2023. https://dzen.ru/a/ZDJ8btCS7DU8QKCz
Благодарности:
1 – Кузнецов Виктор Петрович помог модернизировать и собрать симметричный коаксиальный пяти камерный биореактор и запустить его в работу – передано 15 канистр емкостью 20 литров для проведения опытов на дачном участке;
2 – Баумгартен Михаил Ицекович помог легализовать этот проект в КузГТУ и организовывал мини конференции и семинары – 15 канистр емкостью 20 литров для проведения опытов на дачном участке;
3 – Фадеев Юрий Александрович помогал в организации лаборатории в КузГТУ – 10 канистр емкостью 20 литров для проведения опытов на дачном участке;
4 – Виктор сотрудник ООО «СЕЛЯНА» организовавший сбор материала, послужившего отправной точкой для этой темы и опубликованной в работе [4] Рис.1 – 7 канистр.