2814.Управление отходами. Механобиологическая переработка твердых бытовы

значительных количеств) непосредственно вблизи или на месте их образования (дома, на садовом участке, в конюшне, в помещениях для содержания животных и птиц), что исключает их размещение на полигонах захоронения отходов.

Вряде стран вместо ящиков для вермикомпостирования используют корзины, сплетенные из лозы, веток деревьев и других доступных материалов. При этом в конструкции корзин предусматривается наличие зазоров для обеспечения естественной аэрации, стекания излишней воды, возможности переползания червей.

Вряде случаев вместо самостоятельно изготовленных ящиков применяются уже готовые к использованию вермиконтейнеры, в массовых масштабах поставляемые на рынок многочисленными фирмами-изготовителями. При всем разнообразии типов конструкций и размеров вермиконтейнеров общим для них является наличие отверстий (зазоров) для доступа воздуха – обеспечения аэробных условий внутри контейнера в слое перерабатываемых отходов и отвода тепла при избыточном перегреве.

Наиболее часто в любительских вермихозяйствах, частными домовладельцами, а в условиях городской застройки и владельцами отдельных квартир, используются покупные или самостоятельно изготовленные из дерева или пластмассы

вермиконтейнеры, представляющие из себя емкости размерами около 30× 60 см восновании и высотой около 20 см. По данным И.Н. Титова [18], в таком контейнере можно перерабатывать ежедневно до 0,5 кг органических отходов. Контейнер должен быть защищен от прямых солнечных лучей, зимой – находиться в отапливаемом помещении. При небольших объемах отходов в малых и средних вермихозяйствах длявермикомпостирования обычно используют ящики.

Такие ящики обычно изготавливают из древесины или пластмассы. Их конструкция довольно проста: прямоугольный ящик без крышки имеет боковые и торцовые стенки и дно с дырчатыми или щелевыми отверстиями. Эти ящики обычно размещают на стеллажах так, чтобы между ними оставалось свободное пространство для аэрации и свободного доступа. Размеры ящиков могут быть различными, а их вместимость определяется ограничениями по высоте слоя, обеспечивающего необходимую естественную аэрацию, а также массой (брутто перерабатываемого материала и собственно ящика), которая удобна для манипулирования с ящиками в ручном режиме (перемещения ящика с материалом вручную оператором) или с помощью средств механизации (манипулятор типа простейших грузоподъемников).

Имеются рекомендации Баретта по размерам и конструкции ящиков. Наиболее удобный для ручного манипулирования с ящиками и их содержимым размер – 36×40×12 см. Для того чтобы они занимали мало места, их обычно размещают на стеллажах по 4–10 штук таким образом, чтобы можно было свобод-

181

но перемещаться вдоль и между стеллажами, а между ящиками оставалось свободное пространство для естественной аэрации. Наиболее часто в качестве материала для изготовления ящиков применяется обрезная тонкая деревянная доска, которая крепится на деревянных столбиках – брусках. Ящики изготавливают без крышек, торцовые и боковые стенки могут иметь небольшие щели. Дно можно изготавливать из решетки (желательно металлической, защищенной от коррозии, или полимерных материалов) или из досок со щелями или отверстиями (6–8 отверстий размером 2–3 см) для аэрации, стока излишней воды (отжимной при избыточной влажности субстрата или поливе), а также для возможности переползания червей. Когда в ящике уже закончены процессы вермикомпостирования и в переработанном субстрате не остается достаточно пищи для червей, на него ставится ящик, заполненный новым компостом (кормом для червей), и черви переползают внего через этиотверстия или щели изнижнего ящика.

Ящики для вермикомпостирования заполняют компостом, который может готовиться из органических отходов, свободных от токсичных или иных вредных, нежелательных и балластных материалов. Баррет рекомендует при наличии лошадиного или коровьего навоза и торфяного мха следующую пропись для приготовления компоста: 1/3 лошадиного или кроличьего навоза; 1/3 просеянной земли; 1/3 торфяного мха. Эти материалы помещают в специальный ящик размером 150×90×25 см или смешивают в земляной яме. Смешивают эти материалы практически в сухом состоянии и смачивают только перед укладкой в ящики. В ящики поверх компоста кладут червей из расчета 500 штук на один ящик. При наличии коконов червей ими также можно заправлять ящики – 200–300 коконов укладывают поверх компоста в каждый ящик и засыпают землей слоем толщиной 2–3 см. Для исключения излишнего высыхания ящик сверху прикрывают рогожей или мешками.

Стеллажи с ящиками должны быть защищены от прямого ветрового воздействия, прямых лучей солнца. Температура субстрата в ящиках должна быть не выше 15–17 °С. Необходимую влажность поддерживают постоянной (при необходимости) поливкой. По окончании созревания биогумуса ящики достают со стеллажей и проводят операцию по извлечению из них червей и коконов

иотделения биогумуса.

Влитературе имеются указания о том, что при вермикомпостировании с использованием ящичных технологий уже через один месяц можно получить готовый бигумус и биомассу червей, готовую для использования [4].

При использовании ящичных технологий в средних и крупных вермихозяйствах размеры ящиков (корзин) могут быть существенно большими, чем при любительском вермикультивировании, когда их размеры ограничены за счет перемещения и проведения всех технологических операций при обслуживании вручную, часто с использованием труда женщин и подростков.

182

Так, по данным [19] фирмой «Broad River Correctional» в Колумбии, Северная Каролина, была применена система вермикомпостирования с использованием корзин (ящиков). В 1998 году установка для вермикомпостирования, произведенная в «Vermitechnology Unlimited», была использована для переработки пищевых отходов. Она представляла из себя ящик размерами 10 м в длину, 2 м в ширину и1,2 м в высоту. Ящик был изготовлен из деревянных досок и имел встроенные панели для более удобной добавки отходов (пищи для червей) и удаления биогумуса. Дно ящика было выполнено в виде сетки для защиты от проникновения кротов и грызунов. Для защиты от прямых солнечных лучей была устроена крыша. Перерабатываемые отходы помещались в ящик, затем через 2 или 3 недели по мере их оседания укладывались новые порции отходов (около 450 кг) слоем толщиной в 10–20 см. Переработанный червями материал в виде копролитов периодически 2–3 раза в год извлекался из нижней зоны ящика в количестве около 250 литров.

Размеры ящиков могут быть и существенно больше, в зависимости от размеров используемых помещений, применяемой для обслуживания техники, объемов производства и многих других технологических и экономических факторов. На рис. 3.2 представлен общий вид отапливаемого помещения с инженерной инфраструктурой (электроснабжением, естественным и искусственным освещением, водоснабжением), в котором установлены прямоугольные ящики для вермикомпостирования.

Рис. 3.2. Общий вид закрытого производственного помещения с установленными ящичными конструкциями для вермикомпостирования [20]

183

Несмотря на явные достоинства ящичных технологий (ящики, вермиконтейнеры, корзины, вермиложи) вермикомпостирования, заключающиеся в простоте изготовления и эксплуатации применяемых устройств, возможности отказа от дорогостоящих материалов, машин и механизмов, сложной инженерной инфраструктуры и накопленном положительном, более чем полувековом опыте их широкого применения, от крупных производителей до частных домовладений, владельцев квартир и небольших садовых участков, они, являясь по сути своей экстенсивными технологиями, в настоящее время продолжают успешно использоваться только в сегменте малых и средних участников вермикомпостирования и практически вытеснены из сегмента крупных производителей биогумуса и биомассы червей.

При этом необходимо отметить, что при массовом увлечении индивидуальным вермикомпостированием в силу недостаточной экологической грамотности и низкой санитарной культуры отдельных его участников, а также использования устройств, не отвечающих санитарно-эпидемиологическим и экологическим требованиям, нередко проявляются весьма неприятные, а в ряде случаев и опасные последствия в виде появления неприятных запахов, размножения насекомых, грызунов, выделения при избыточном увлажнении загрязненной воды. Значительные негативные экологические санитарно-эпидемиологические последствия при нарушениях технологии и недостаточном внутреннем и внешнем контроле отмечаются в ряде случаев и при использовании этих технологий не только при индивидуальном вермикомпостировании, но и в малых и средних вермихозяйствах, что вызывает не только жалобы населения, но и является источником серьезных экологических и санитарно-эпидемиологических рисков.

3.2.2. Буртовая и траншейная технологии вермикомпостирования

Вермибурты или навалы представляют из себя длинные кучи органического субстрата (отходов), заселенные вермикультурой, имеют определенные размеры по ширине и высоте в зависимости от наличия и концентрации земельного участка, необходимости использования ручного труда или технологических средств для их формирования и переформирования, ворошения, увлажнения и других операций.

Обычно бурты формируются шириной 1,5–2,0 м, что определяется удобством доступа к материалу бурта с боковой территории, шириной захвата технических устройств для перемещения перерабатываемой массы и проведения технологических операций. Высота буртов обычно принимается от 1,0 до 2,5 м, что обеспечивает естественную аэрацию, уменьшает слеживаемость материалов в результате давления расположенных выше слоев. Длина бурта в большинстве

184

случаев на практике не превышает 15–80 м, хотя может быть и иной, в зависимости от конфигурации площадки, необходимости проезда техники и транспортных средств.

Вермибурты могут быть как стационарными, когда весь процесс вермикомпостирования осуществляется без перемещения их массы, или самоперемещающимися, когда вплотную к ним формируются новые бурты и черви переползают из буртов, где иссякли необходимые для них запасы пищи в новые, а из старых буртов изымается готовый вермикомпост. Эта технология самоперемещающихся вермибуртов требует существенно меньших площадей, отпадает необходимость отбора биомассы червей из биогумуса, а также имеет ряд других преимуществ – более простая технология обслуживания, возможность постепенного отбора биогумуса из участков, свободных от червей и др. Система самоперемещающихся вермибуртов была адаптирована к российским условиям и запатентована в России (RU 2255078).

Модифицированная система замены стационарных буртов на самоперемещающиеся получила в США название «клиновая система». При ее использовании бурты формируются следующим образом. Органические отходы сваливаются с транспортных средств – автосамосвалов, тракторных тележек или прицепов слоями до тех пор, пока не образуется бурт с углом склона в 45°. Для того чтобы бурт имел в основании ширину до 3 м, обычно используется фронтальный транспортёр. В основание бурта укладывают сначала слой отходов толщиной 40–60 см по всей его длине на одной из сторон площадки, а затем ведут постоянное наращивание высоты бурта – 1 раз в неделю добавляется новый слой органики толщиной 6–10 см, в холодное время года при размещении бурта на открытой площадке добавляют слой толщиной 10–20 см. На каждые 30 см2 площадки бурта добавляется до 0,5 кг биомассы червей. Когда бурт достигает толщины около 1 м, рядом (вплотную к нему) начинают отсыпать новый бурт. Черви, переработав материал первого бурта, не имея в нем достаточного количества пищи, начинают мигрировать (переползать) в новый бурт. В это время новый бурт доводят до толщины первого, а затем начинают формировать следующий бурт и так далее. Миграция червей будет проходить перпендикулярно буртам до тех пор, пока последний бурт не достигнет противоположной границы участка. За это время будут убраны материалы первого и последующих буртов, свободные от червей, и можно начинать процесс формирования новых буртов в противоположную сторону участка.

Если будут созданы нормальные условия для жизнедеятельности червей и в зависимости от начального количества червей и качества перерабатываемого материала, первый бурт будет переработан уже уже через 2–6 месяцев. После того, когда основная масса червей переползет в следующий соседний бурт, можно отбирать готовый биогумус из первого бурта.

185

Такая система перемещающихся буртов используется много лет в одном из крупных вермихозяйств США – Yelm Еearthworms and Castings Farm вблизи города Йелм (штат Вашингтон). В этом хозяйстве около 15 т червей ежегодно перерабатывают различные органические отходы – навоз, опилки, измельченную траву (собирающуюся при широком использовании популярных в США газонокосилок), пищевые отходы, измельченный и увлажненный картон, бумагу и многое другое.

Для удобства обслуживания и заселения червями перерабатываемого материала вермибурты обычно разделяются на отдельные сегменты – вермиложи.

Вермиложи – это обособленная часть компостируемого материала (кучи, бурта), отделяемая от основной массы перерабатываемого субстрата боковыми стенками, изготавливаемыми из досок, кирпичей, шлакобетонных блоков или других подручных и доступных материалов.

Вермибурты и их отдельные (обособленные) части – вермиложи могут располагаться как в помещениях, где они защищены от ветровых воздействий, прямого солнечного освещения, перепадов внешних температур, атмосферных осадков, так и вне их, на открытых площадках.

На рис. 3.3 представлен пример вермилож, выполненных в виде ряда ящиков, изготовленных из горизонтально установленных деревянных досок, скрепленных вертикальными деревянными брусками.

Рис. 3.3. Вермиложа в виде деревянных ящиков, установленные вне закрытых помещений [20]

186

Как видно из рисунка, боковые и торцовые стенки имеют щели, отсутствует перекрытие сверху.

Поскольку круглогодичное вермикомпостирование в условиях регионов России с холодным климатом в отапливаемых помещениях является дорогим методом, довольно часто бурты размещают на открытых площадках с целью экономии затрат на содержание закрытых помещений, но при этом сокращается период активной жизнедеятельности червей и удлиняются сроки получения биогумуса и биомассы.

Использование вермибуртов имеет ряд преимуществ – низкие капитальные и эксплуатационные затраты, относительно простой контроль и управление процессами. Вместе с тем этот метод имеет ряд серьезных недостатков, характерных для экстенсивных технологий: задалживание относительно больших земельных территорий и производственных площадей; длительность переработки отходов при существенных потерях питательных веществ за счет их выщелачивания водой и улетучивания; необходимость использования непрестижного ручного физического труда в малокомфортных (метеорологических и производственных) условиях.

Помещаемая в бурты масса отходов находится в них до наступления саморазогревания (до 50–60 °С) и выдерживается в этом диапазоне температур не менее 5–10 суток. В результате длительного воздействия этих температур происходит практически полная гибель вегетативной патогенной микрофлоры, патогенных простейших, яиц глистов, личинок и куколок насекомых, теряются всхожесть семян сорняков и способность к вегетации частей растений.

При происходящем в теле буртов биотермическом разложении органических материалов из него улетучиваются метан, меркаптаны, другие вредные для червей газы, а само органическое вещество в результате течения сменяющих себя мезофильных, термофильных, а затем вновь термофильных процессов биоконверсии превращается в субстрат, доступный для червей.

После созревания субстрата он обычно перегружается в ложи, где укладывается слоем толщиной 25–30 см. В заполненные готовым субстратом ложи вносятся черви или коконы в количестве не менее 1000 особей на 1 м2.

Ложи при необходимости периодически увлажняются путем поверхностного полива для поддержания уровня влажности не ниже 60–70 %. Излишняя и недостаточная влажность снижает продуктивность вермикультуры, а при критических значениях (ниже 25–30 % и на уровне 100 %) черви погибают.

Температурный режим при расположении буртов в отапливаемом помещении для обеспечения активной жизнедеятельности червей должен поддерживаться на уровне не ниже 19–20 °С при оптимуме 20–22 °С.

При заселении буртов и лож вермикультурой необходимо учитывать ее качество и происхождение. Маточная вермикультура должна быть адаптирована к местным климатическим условиям, качеству субстрата.

187

При переносе червей из почвенного слоя в бурты или промышленные установки необходимо учитывать, что они чутко реагируют на яркий свет, механические воздействия, вибрации, уплотнение субстрата, перепады температур, влажности, изменения рН.

Для оценки правильности подготовки субстрата и создания необходимых условий для активной жизнедеятельности червей в практике, наряду со сложными замерами, измерениями и лабораторными исследованиями, с давних пор применяется весьма показательный тест – после равномерного распределения вермикультуры на поверхности субстрата, при нормальных для червей условиях, они уходят в толщину субстрата в течение 30 минут и повторно не выходят на поверхность.

К настоящему времени накоплен большой практический опыт как зарубежный, так и отечественный по вермикомпостированию с помощью вермибуртов и вермилож таких традиционных отходов, как пищевые отходы, навоз крупного рогатого скота, кролиководства, птичий помет в смеси с отходами полеводства, органическая фракция муниципальных отходов. В меньшей степени разработаны и эффективно используются отходы свиноводческих хозяйств.

В этом плане определенный интерес представляет опыт работы большого вермихозяйства (восточная часть Северной Каролины – США), где в качестве корма для червей используется свиной навоз. Перед использованием свиной навоз обезвоживается на центрифугах. После чего навоз доставляется в теплицу длиной в 200 и шириной 36 футов, в которой установлено пять рядов вермилож во всю длину теплицы. Борта каждого ряда укрыты прочной полиэтиленовой пленкой и армированы стальными трубами. Вдоль каждого ряда проложены резиновые шланги с соплами у каждой ложи, через которые ведется орошение (опрыскивание) водой в течение 15 минут каждый день. Между рядами лож имеется свободное пространство для проезда трактора с прицепом, из которого разбрасывается навоз. Червей кормят ежедневно путем разбрасывания навоза из расчета 0,5 т на каждый ряд в неделю. В случае перегрева верхнего слоя черви могут опускаться в нижнюю зону, где температура всегда ниже. Система работает надежно и может обходиться без контроля операторов в течение трех дней, в то время как при использовании реакторов для задач вермикомпостирования необходим ежедневный контроль температуры и влажности. Недостатком работы этой системы является использование ручного труда для удаления с помощью вил и лопат готового биогумуса, просеивания его вручную для отбора червей и коконов и отделения свободного от них биогумуса [19].

Несмотря на большие достижения в области разработки и эксплуатации вермиреакторов, использование буртовых технологий и вермилож продолжает оставаться одним из наиболее распространенных методов как в зарубежной практике, так и в нашей стране.

188

Анализ эффективности применения буртового метода позволяет сделать вывод о том, что он продолжает оставаться одним из основных методов вермикомпостирования в России. Вместе с тем при размещении буртов на открытых площадках в переходные периоды года (осень, весна) и особенно зимой при отрицательных температурах необходима эффективная защита от теплопотерь через боковые и торцовые поверхности буртов для того, чтобы удлинить период активной работы вермикультуры в течение года.

Кроме того, при применении буртовой технологии происходят значительные потери влаги за счет испарения большими открытыми поверхностями, особенно в периоды высоких летних температур, а также при обдувании ветром.

Вэтом плане траншейная технология вермикомпостирования имеет определенные преимущества по сравнению с буртовой.

Сущность траншейного вермикомпостирования сводится к следующему. На ровной площадке с низким стоянием грунтовых вод устраивается траншея глубиной 0,6–1,0 м. В легких песчаных, а также перегнойных почвах глубина залегания может быть около 1,0 м. В тяжелых почвах, где затруднена аэрация, глубина залегания обычно меньше (0,6–0,8 м). В общем виде глубина залегания определяется уровнем стояния грунтовых вод и возможностью естественной аэрации загружаемой в траншею перерабатываемой массы отходов.

Втех случаях, когда борта траншеи осыпаются, они обкладываются 2,5 см досками, которые закрепляются брусками в поперечнике 5×10 см. Такие же доски укладывают на дно траншеи. Для избежания скапливания излишней влаги на дно траншеи укладывают дренажный материал. В траншею загружается перерабатываемый материал без уплотнения для обеспечения естественной аэрации. Из практики известно, что траншея размерами 2,5×1,25×0,6 м может прокормить до 50 000 особей одомашненных дождевых червей.

Если на имеющейся площадке для размещения траншеи отмечается высокое стояние грунтовых вод, возникает необходимость исключения подтопления ими перерабатываемой массы субстрата.

При невозможности отказа от использования таких площадок проводятся мероприятия по гидроизоляции дна и бортов траншеи.

Необходимость подбора площадок для размещения траншей с благоприятными гидротехнологическими характеристиками (низкое стояние грунтовых вод, исключение возможности затопления и подтопления в периоды интенсивных атмосферных осадков, снеготаяния, паводков, удовлетвори-

тельная воздухопроницаемость пород, в которых закладывается траншея и др.) сдерживает широкое применение траншейного метода вермикомпостирования.

189

Эксплуатация буртов и траншей в теплые периоды года не вызывает особых затруднений. Регламентные работы сводятся в основном к защите от выедания червей кротами, землеройками и другими грызунами, а также поддержания необходимой влажности путем защиты верхних слоев от высыхания путем укрытия слоем компоста или укрывными материалами и при необходимости поливом под контролем влажности рабочего тела буртов и траншей.

Эксплуатация буртов, расположенных в закрытых неотапливаемых помещениях, в зимних условиях имеет свои особенности. Одной из них является требование к температурному режиму и влажности: оптимальная температура +20–22 °С; для размножения +5–33 °С; гибель организмов 0–42 °С; оптимальная относительная влажность 82 %; влажность для размножения 75–88 %; начало гибели <60>90 %.

Зимой необходимо постоянно контролировать температуру в разных слоях бурта, но при этом нельзя разрушать слои (каждое вмешательство вызывает нежелательные последствия). Наиболее подходит почвенный термометр, который можно погружать на 40–60 см. Он позволяет делать отсчет по шкале сверху. В закрытом помещении надо прежде всего следить за тем, чтобы подстилка (основание) бурта не была теплопроводной. Особенно сильно остывает бетон. Если бурты располагаются на земле, то подстилку следует делать из полимерной пленки или другого материала, а сверху бурты можно защищать от мороза разным способом, один из которых показан на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Способы защиты червей от морозов

190