Микробиологические процессы происходящие при компостировании органических отходов. Как ускорить созревание компоста на даче: правильный состав для быстрого приготовления и обзор различных ускорителей. Что нельзя закладывать в компост

Компостирование (биотермический метод) - это метод биологического обезвреживания сырой органической части отходов под действием аэробных бактерий. Компостированию могут быть подвергнуты бытовые, некоторые промышленные и сельскохозяйственные отходы. Компостированию не подлежат отходы больниц, поликлиник, ветлабораторий, фекальные массы. Перед компостированием должны быть устранены вещества, влияющие на процессы биологического разложения, такие как ядохимикаты, радиоактивные и токсические вещества.

Суть процесса заключается в том, что разнообразные аэробные микроорганизмы активно растут и развиваются в толще мусора, обусловливая процесс ферментации с выделением теплоты, в результате чего происходит саморазогревание отходов до 60°С (не ниже 50°С, может достигать 70°С). При такой температуре погибают болезнетворные и патогенные микроорганизмы, яйца гельминтов и личинок мух, достигаются более высокие скорости реакции разложения твердых органических загрязнений в бытовых отходах с выделением диоксида углерода и воды. Такая реакция продолжается до получения относительно стабильного материала (компоста), подобного гумусу, безвредного в санитарном отношении и являющегося хорошим удобрением. Механизм основных реакций компостирования такой же, как при разложении любых органических веществ: более сложные соединения разлагаются и переходят в более простые.

Важным для жизнедеятельности микроорганизмов является соотношение углерода и азота, а также дисперсность материала, обеспечивающая доступ кислорода. Плотные отходы с высоким влагосодержанием (например, навоз, сырой активный ил и многие растительные отходы), имеющие низкое отношение углерода к азоту, необходимо смешивать с твердым материалом, который забирает лишнюю влагу и обеспечивает недостающий углерод и необходимую для аэрации структуру смеси.

К основным показателям, характеризующим отходы как материал для компостирования, относятся: содержание органического вещества; зольность; содержание общего азота, кальция, углерода. В табл. 6.11 приведены виды отходов в соответствии с возможностью подвергнуть их компостированию.

Таблица 6.11

Пригодность разных видов отходов к компостированию

На практике применяют следующие методы промышленного компостирования-.

компостирование в буртах без принудительной аэрации;
компостирование в буртах с принудительной аэрацией;
компостирование в установках с контролируемыми условиями (компостирование в барабанах, в бассейне выдержки, туннельное компостирование и т.д.);
смешанные системы.

Выбор методов компостирования определяется оптимальным сочетанием стоимости проведения процесса и достигаемым эффектом утилизации компостируемых отходов. При этом необходимо помнить, что применение специализированной техники увеличивает стоимость компостирования, которая может достигать значительных величин. Однако ежегодное увеличение количества отходов стимулирует разработку ускоренных, механизированных способов их переработки и приводит к расширению их применения.

В любом случае для применения методов компостирования сооружаются специальные мусороперерабатывающие заводы, на которых осуществляется законченный цикл обезвреживания отходов, состоящий из трех технологических этапов:

прием, предварительная подготовка органических отходов;
собственно биотермический процесс обезвреживания и компостирования;
обработка и складирование компоста.

Наиболее распространенным и простым биотермическим процессом является компостирование в буртах без принудительной аэрации. Обезвреживание отходов занимает период от 6 до 14 месяцев, при этом органические отходы доставляются на специальные ноля компостирования, где они формируются в бурты - насыпи в виде трапеций (могут иметь форму валов). Ширина основания трапеций - 3 м, высота - 2 м (в северных районах высота - до 2,5 м), длина - 10-25 м, расстояние между параллельными рядами трапеций - 3 м. Нижний слой компостной массы должен быть выше уровня грунтовых вод не менее чем на 1 м. Поверхность буртов покрывают слоем земли или торфа толщиной не менее 15-20 см, который препятствует распространению запаха, размножению мух и сохраняет тепло, необходимое для качественного разложения биоматериала.

Применение компостирования в буртах с принудительной аэрацией позволяет увеличить интенсивность биотермических процессов в компостируемой массе, значительно увеличить температуру саморазогрева и существенно уменьшить сроки приготовления компоста (до 1,5-2 мес.). При этом аэрация буртов обеспечивается специальной установкой, позволяющей подавать воздух во внутренние слои складируемых отходов, например с помощью вентилятора, подводящей трубы и воздухораспределительного устройства.

В связи с повышением спроса па грунты и органические удобрения возросло внимание к выделению органических отходов с их последующим компостированием, а потому стало актуальным создание различных технических устройств, предназначенных для компостирования. Таким образом, осуществляется компостирование в установках с контролируемыми условиями. В настоящее время наиболее распространены такие методы промышленного компостирования, как компостирование в барабанах, в бассейне выдержки, туннельное компостирование. Все эти методы основаны на применении специально разработанных агрегатов для осуществления в них биотермического процесса. Отходы находятся в них разное время, а на выходе полученные материалы имеют существенные различия. Так, компостирование в барабанах требует нахождения отходов в установках около двух суток, за это время процесс разложения только начинается, и далее материал размещается на открытых площадках для дозревания. Компостирование в бассейне выдержки занимает 46 недель, и на выходе получается стабилизированный готовый продукт. Если используется туннельное компостирование , то через 7-10 дней материал, в котором еще активно идут процессы разложения, содержит достаточное количество углерода и азота и пригоден для дальнейших процессов переработки, таких как сжигание или газификация. Основными условиями для выбора оптимального метода компостирования или разработки устройства для этого процесса является эффективность его использования и возможность применения в дальнейшем получаемого компоста.

В общем, устройство для компостирования представляет собой сложный технический комплекс, удовлетворяющий необходимым экологическим требованиям. Годовая переработка отходов в таком устройстве в настоящее время может варьироваться от 5000 до 50 000 т. Процесс переработки органических отходов в специальных устройствах может быть реализован двумя способами:

а) большое централизованное устройство;
б) комплекс устройств с множеством децентрализованных подразделений.

На практике существует тенденция к строительству и эксплуатации

именно централизованных устройств компостирования. Во-первых, несмотря на серьезные инвестиционные затраты на этапе строительства, текущие расходы централизованных устройств значительно ниже. Во-вторых, устройства для компостирования должны отвечать довольно высоким современным экологическим требованиям, которые предполагают использование дорогостоящих технических и технологических разработок. Эти меры, например решение проблемы запаха, в централизованных устройствах могут быть реализованы с помощью значительно меньших затрат в сравнении с децентрализованными.

Компост является конечным продуктом переработки органических отходов и обязательно должен быть безопасным в эпидемиологическом отношении. Качество готового компоста - один из основных критериев эффективности производства, однако при этом важно учитывать также и качество исходного сырья. Для расчета качества компостирования традиционно используют такой показатель, как степень разложения, который основывается на стандартизованном сравнении температуры при биологическом самонагревании компостируемого материала.

Применение компоста из ТБО ограничено, так как он не должен быть использован ни в сельском, ни в лесном хозяйстве, ввиду возможного содержания примесей тяжелых металлов или других опасных компонентов, которые через травы, ягоды, овощи, молоко могут причинить вред здоровью человека. По этой же причине систематическое применение такого материала в городских скверах и парках нецелесообразно, так что этот материал используется в основном в качестве перекрывающего грунта на свалках или при закрытии горных выработок. Однако если исключить опасные компоненты из первоначальных отходов еще на этапе сбора, то компост из твердых бытовых отходов может быть применен в качестве органического удобрения, при этом показателями его безопасности являются данные, приведенные в табл. 6.12.

Таблица 6.12

Показатели безопасности компоста

Основным недостатком компостирования является необходимость складирования и обезвреживания некомпостируемых компонентов отходов, объем которых может составлять значительную часть от общего объема отходов. Кроме того, в процессе компостирования образуются вещества, обладающие неприятным запахом и создающие нагрузку для окружающей среды. Минимизация этих загрязнений может осуществляться достаточно успешно с помощью биофильтра, однако требует значительных затрат, особенно учитывая то, что запахи образуются не только в процессе разложения, но и при доставке и подготовке отходов, а также при последующей обработке готового компоста.

Достоинством компостирования является то, что этот метод позволяет сократить количество свалок с высоким содержанием органики и получить материал, пригодный для использования.

Зарубежный опыт

В Германии использование компоста из ТБО в качестве удобрения из-за превышения содержания тяжелых металлов законодательно запрещено.

На сегодняшний день существует 3 основных технологии промышленной переработки пищевых и садовых отходов: рядковое компостирование, компостирование в закрытых реакторах, анаэробная переработка. Для первых двух необходим кислород, для третьего — нет. По мере того, как усложняется технология переработки, растут издержки, но также растут возможности технологии и ценность материала на выходе.

I. Рядковое компостирование (windrow composting)

Материал выкладывается в ряды (1-3 метра высотой, 2-6м в ширину и сотни метров в длину), поступление кислорода обеспечивается за счет регулярного механического перемешивания вещества/подачи кислорода внутрь кучи. Это самая проверенная технология, самая простая из существующих, но она имеет и ряд недостатков.

1) компостные ряды, перемешиваемые механически (для обеспечения доступа кислорода);

Продукт на выходе : компост

$15-$40/тонна

≈3 месяца

Диапазон температуры: 10-55

Плюсы:

Издержки минимальны по сравнению с другими технологиями;
В случае внепланового увеличения поступившего сырья, ряды могут быть увеличены.

Минусы :

нельзя перерабатывать большое количество пищевых отходов (богатых азотом), требуется большое количество материала, богатого углеродом (например, листва, ветки);
могут образовываться анаэробные участки в рядах из-за сложности прохода кислорода, что ведет к проблемам с запахом от базы компостирования и выделению метана в атмосферу;
проблемы с запахом от компостной базы, если строго не соблюдаются все правила компостирования: соотношение азота и углерода,
излишки осадков приводят к вымыванию ценных веществ из материала, загрязняют компост и нарушают процесс разложения вещества.

2) аэрируемые компостные ряды (подача кислорода через трубы внутри ряда);

Продукт на выходе : компост

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $25-$60/т

Длительность компостирования: ≈3 месяца

Диапазон температуры: 10-55 °C, что позволяет избавляться от патогенных веществ, личинок и сорняков.

Плюсы :

Позволяет перерабатывать большие объемы пищевых отходов, чем первый вид компостирования;

Минусы : дороже, чем первый тип рядкового компостирования.

3) аэрируемые ряды с синтетическим накрытием (для поддержания необходимого уровня влажности и стабилизации температуры).

Продукт на выходе : компост

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $55-$65/ т

Длительность компостирования: ≈ 2-4 месяца

Диапазон температуры: 10-55 °C, что позволяет избавляться от патогенных веществ, личинок и сорняков.

Плюсы :

Нет проблем с контролем запаха с компостной базы;
Сравнительно простой контроль за уровнем влажности.

Минусы :

дороже, чем первый и второй типы рядкового компостирования.

По окончании активной стадии любого из трех приведенных типов компостирования, начинается стадия вызревания (curing phase), которая длится 3-6 недель. Далее материал просеивается для удаления посторонних элементов (пластик, стекло и т.д.).

II. Компостирование в закрытых реакторах (In — Vessel composting )

Материал загружается постепенно в реактор, внутри которого осуществляется перемешивание материала и постоянная подача кислорода. При этом идет строгий контроль за уровнем влажности и кислорода. В случае необходимости материал увлажняется.

Применяется в условиях ограниченности земельных ресурсов. Аэрация (снабжение кислородом) осуществляется с помощью подачи горячего воздуха. Отсеки обычно имеют размеры 2м в основании и 8м в высоту.

Продукт на выходе: компост

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $80-$110/т

Длительность компостирования: 4-10 недель (1-3 активная стадия, 3-6 недель – стадия вызревания)

Плюсы:

Сравнительно быстрый процесс компостирования;
Не требуется большой территории;
Можно перерабатывать большее количество ПО, чем при рядковом компостировании;
Нет проблем с контролем запаха;
Хорошая аэрация процесса (не допускается образование анаэробных участков).

Минусы:

Дороже чем рядковое компостирование.

III. Анаэробные установки

Анаэробоне сбраживание – процесс, при котором органическая масса разлагается под воздействием микроорганизмов в условиях отсутствия (или минимального присутствия) кислорода. Существует насколько параметров, которые определяют успешность процесса: соотношение азота и углерода, уровень кислотности, размер элементов вещества, температура, масса volatile organic solids.

Оптимальными показателями являются:

C/N (азот/углерод)=20:1-40:1

Влажность = 75-90%

Кислотность = 5.5-8.5

Размер элементов вещества = 2-5 см в диаметре

Продукт на выходе: сухой дигестат, жидкая фракция, биогаз (состоящий из метана на 60-70%), углекислого газа (30-40%) и других элементов в минимальном количестве. При отделении метана от других элементов, он может быть использован для генерации электроэнергии, тепла или продан как топливо для автомобилей.

Затраты на создание компоста (США, 2010г.): $110-$150/тонна

Длительность переработки: 5-10 недель

Плюсы:

Производство биогаза из отходов;
Минимизация утечки метана в атмосферу;
Хорошо справляется с патогенными веществами;
Нет необходимости в большой территории (для реактора достаточно 12-24 м 2), хотя это если не считать территорию для пост-компостирования дигестата.

Минусы:

Дорого по сравнению с другими вариантами создания компоста;
Не гибкая система в отношении изменения объема материала;
Требуется очень строгий контроль запаха.

Анаэробная переработка может протекать при высоких (55°C и выше) и низкой (30-35°C) температуре. Преимущества первого варианта – большие объемы материала, производство большого количества метана, эффективная ликвидация патогенных веществ, личинок. Второй вариант позволяет лучше контролировать процесс переработки, но при этом требуется меньшее количество материала, меньше метана выделяется и нужно дополнительно обрабатывать материал для удаления патогенов.

Анаэробный дигестат (сухая часть вещества, прошедшего переработку) производится с помощью отжима субстанции. Жидкая фракция может быть использована для стабилизации влажности следующих циклов переработки или как жидкое удобрение. Сухой дигестат может быть использован далее для создания компоста (необходим этап рядкового компостирования или компостирование в закрытых реакторах – любое аэробное компостирование).

Анаэробные установки являются дорогим выбором, поэтому часто для их нормального функционирования требуется государственное субсидирование (как это происходит в Европе). США в основном сейчас используется технология рядкового компостирования, хотя все больше становится и анаэробных систем. К 2011 г США было 176 установок (для переработки навоза). Но также перерабатывали пищевые отходы, жиры, масла и смазочные материалы.

Один из самых привлекательных сторон такой переработки – возможность генерировать электороэнергию, что соответствует программе увеличения доли возобновляемых источников в электрогенерации. По заявлению корпорации экономического развития и департамента санитарного управления Нью-Йорка (New York City Economic Development Corporation and New York City Department of Sanitation.), анаэробная переработка и биогазовая энергия являются более дешевыми, чем существующие технологии обращения с отходами, а также выигрывает по ряду показателей: меньшее воздействие на окружающую среду (запахи, объемы метана), меньшее воздействие на лэндфиллы .

Литература:

Food Scrap Recycling: A Primer for Understanding Large-Scale Food Scrap Recycling Technologies for Urban Areas (U.S. EPA Region I, October 2012)
New York City Economic Development Corporation and New York City Department of Sanitation. Evaluation of New and Emerging Solid Waste Management Technologies. September 16, 2004.

Компост – универсальное удобрение, дающее растениям все необходимое для полноценного роста и развития. У подкормки есть только один недостаток – длительный процесс созревания. Эта проблема решается, если применить ускоритель компоста.

Рассматриваемая подкормка имеет следующие вариации:

Торфонавозная смесь – сочетание навоза и торфа в равных долях.
Навозная жижа – жидкий коровяк с опилками или торфом. Пропорция 50:50. Такое удобрение созревает уже через месяц.
Фекально-торфяное – соединение торфа и туалетных отходов в равных долях.
Смесь универсального состава – опавшая листва, побеги деревьев, неагрессивные сорняки. Срок созревания – около 12 месяцев. Для лучшего эффекта куча несколько раз перекладывается с места на место.
Навозно-почвенная смесь – земля и навоз в процентном соотношении 40/60. Большую часть этой пропорции занимает навоз. Раскладка осуществляется весной и уже осенью готова к применению на участке.

В отходах жизнедеятельности свиньи содержится очень много азота. Для почвы это не самый лучший вариант удобрения.

Как приготовить компост?

Закладка компостной ямы начинается с изготовления ящика. Можно купить пластиковый, сделать деревянный своими руками или выкопать обычную яму. В последнем случае место оборудуют деревянными лагами. Материал размещается слоями. Можно укладывать и в произвольном порядке. Главное – обеспечить доступ кислорода сверху и сбоку компостной кучи.

Возможно расположение «компостника» на поверхности земли. Предварительно выкапывается углубление на штык лопаты. На дно укладываются ветки кустов или деревьев. Далее располагается компостируемый материал. Кучу обносят досками или сеткой, чтобы придать ей форму. Сверху сооружение присыпается землей.

Формирование компостной ямы происходит следующим образом:

Жесткое сырье дробится на более мелкие части. Мягкое смешивается с твердым для достижения необходимой рыхлости.
Толщина каждого слоя варьируется в пределах 15 см. Более толстые ряды затруднят проникновение воздуха внутрь.
Очень сухое сырье сначала смачивается водой.
На верх очередного слоя засыпается 700 грамм извести. Не будет лишним добавить в каждый ряд 300 г сульфата аммония и 150 г суперфосфата. Первый компонент можно заменить птичьим пометом из расчета 4,5 кг последнего вместо 450 г сульфата. Древесная зола заменяет известь. Мочевина добавит ценности в конечный результат гниения.
Нормальный размер компостной кучи – примерно 1,5 м2. При таких пропорциях соблюдается оптимальное соотношение температуры и влажности внутри.
При достижении кучей высоты 1,5 м она засыпается землей на уровень примерно 5 см.
Уложенные слои накрываются пленкой или другим непромокаемым материалом.

Необходимо следить, чтобы компостная куча была умеренно влажной.

Как выбрать место под «компостник»?

Тенистый участок, куда не попадают прямые солнечные лучи – идеальный вариант расположения «компостника». В таких условиях легко поддерживается необходимая влажность. Влага способствует большому скоплению червей, мокриц: наличие полезных насекомых обеспечивает равномерный процесс разложения.

Лучше, если на участке будет не одна, а две или три кучи. Не стоит обустраивать место рядом с деревьями: мощные корни вытянут все полезные вещества из будущего удобрения.

Состав компостной ямы

Основой любого «компостника» является скошенная трава, листья без признаков заболеваний и наличия вредителей. Подойдут гниющие пищевые отходы, бумага без краски, остатки чая и кофе, скорлупа яиц, кожура от овощей и фруктов, шелуха от семечек. Чем разнообразнее состав, тем больше полезных элементов будет содержать будущее удобрение.

Очень внимательно нужно отнестись к выбору отдельных видов травы. Агрессивные многолетние сорняки способны прорасти и обсемениться внутри компостной кучи. Их следует складывать отдельно и плотно накрывать пленкой. В отдельной куче шансы на прорастание у таких сорняков существенно ниже.

Нежелательно отправлять на переработку мясо, животный жир, картофельные очистки, растения с вредителями или болезнями. Недопустимо вносить материалы, не поддающиеся гниению.

Не стоит укладывать в кучу кожуру цитрусовых, остатки хвойных деревьев и кости животных: такие отходы очень долго гниют и нарушают условия нормального созревания компоста.

Соблюдение баланса влажности – гарантия скорого и качественного разложения. При переизбытке влаги содержимое ворошат, при недостатке поливают. Переворачивание необходимо и для поступления кислорода внутрь кучи.

Как ускорить созревание компоста?

В естественной среде поспевание рассматриваемого органического удобрения происходит очень медленно. Сократить время компостирования массы можно с помощью навоза: он является богатым источником азота, а это необходимое условие высокой скорости гниения.

Используются и обычные дрожжи. В литре воды разводится 1 ст. сахара и добавляется 1 ст. л. сухих дрожжей. Полученный раствор вливается в небольшие углубления в компостной куче.

Быстрому процессу способствует постоянное ворошение содержимого вилами и своевременное увлажнение. На скорость получения гумуса влияет размер «компостника»: чем он меньше, тем быстрее вызревание.

Основные стадии гниения компостной ямы

Этапы получения органической подкормки:

В первые 7-10 дней начинается разложение и ферментация материала. Температура внутри кучи достигает 68 °C.
Следующие две недели уровень тепла значительно падает. Идет интенсивное газообразование, размножаются грибки.
По истечении предыдущих 14-ти дней температура составляет около 20 °C. Начинается активная работа дождевых червей. Их жизнедеятельность полностью завершает процесс образования органики. Внутри «компостника» образуется перегной.
Достижение температуры компостной массы соответствующих значений окружающей среды означает завершение распада. Состав готов к использованию.

Применение биодеструкторов

Биодеструктор – микробиологическое средство нового поколения для компоста. Препарат насыщен живыми микроорганизмами, необходимыми для быстрого разложения.

Они способны быстро размножаться внутри компостной кучи. В процессе жизнедеятельности микробы выделяют вещества, ускоряющие процесс гниения. Полученный компост хорошо усваивается любыми растениями. В основу средства входят неорганические добавки, витамины и разнообразные аминокислоты.

Выгода от применения биодеструкторов более чем очевидна:

Отходы утилизируются экологичным способом.
Бактерии для компоста агрессивны и убивают все другие вредные организмы.
Процесс образования гумуса проходит гораздо быстрее, чем в естественной среде.
При применении биодеструктора утилизируемые отходы не издают неприятный запах.

Полученная органическая подкормка обладает высокой плодородностью. Удобренная ею почва повышает свою питательность в разы, а урожайность повышается на 10-20%. Это позволяет существенно сэкономить на покупке неорганических удобрений.

Препараты для ускорения созревания компоста

Часто условия окружающей среды сильно замедляют сроки получения компоста. Для ускорения используются ЭМ препараты. Аббревиатура расшифровывается как «эффективные микроорганизмы». Подобные биопрепараты содержат бактерии, при наличии которых состав разлагается быстрее. ЭМ-концентраты имеют разные названия. На рынке их представлено множество:

Тамир – сокращает период готовности компоста до 2-х – 3-х недель. Раствор готовится в пропорции 1:100. Обрабатываются каждые 20 см компостной кучи. На 1 м3 уходит 5 л раствора. С «Тамиром» необязательно делать одну большую кучу: можно заложить две маленькие, что гораздо удобнее, если на даче мало места. С использованием препарата конечный материал получается особенно питательным.
БИОТЭЛ-компост – безопасный эффективный препарат. Упаковка весом 150 грамм перерабатывает отходы объемом 3 м³. Средство одинаково хорошо обрабатывает растительные и пищевые отходы. В 10 л воды добавляют 2,5 г средства. Полученную жидкость заливают в кучу, затем массу аккуратно перемешивают вилами.
Байкал ЭМ – содержит штампы полезных микроорганизмов для компоста, имеет широкое применение. Используется для производства перегноя, предпосевной обработки семян, почвы. Разводится в различных пропорциях в зависимости от поставленной задачи.

Как понять, что компост созрел?

По мере перегнивания состав и внешний вид «компостника» изменяются. Разложившаяся масса становится рыхлой, сыпучей. Цвет меняется на черный, а запах становится землистым. В нем еще есть мелкие неперегнившие включения, но их очень мало.

Основные проблемы, возникающие в процессе созревания компоста.

Биологический процесс не всегда проходит гладко. Могут обнаружиться следующие трудности:

Внутри компостной кучи завелись муравьи. Это верный признак нехватки влаги – следует полить массу водой.
Компостная куча неприятно пахнет. Явление возникает из-за того, что заложено значительное количество мягких элементов. Необходимо переворошить компостную кучу и добавить солому, бумагу или сухие листья.
Над компостной кучей вьется слишком много мошек. Проблема возникает ввиду переизбытка влаги – массу необходимо просушить. Для этого ее оставляют открытой на несколько дней.
Внутри «компостника» не наблюдается никаких процессов. В этом случае не хватает влаги или влажных элементов. Кучу следует пролить или добавить зеленой травы.

Компост является ценным органическим удобрением. Чтобы он перегнил правильно и принес максимум пользы, необходимо знать особенности его приготовления и подпитки.

Искусство и наука компостирования

Введение

История компостирования уходит в глубь веков. Первые письменные упоминания об использовании компоста в сельском хозяйстве появились 4500 лет назад в Месопотамии, в междуречье Тигра и Евфрата (нынешний Ирак). Искусством компостирования владели все цивилизации Земли. Римляне, египтяне, греки активно практиковали компостирование, что нашло свое отражение в талмуде, библии и Коране. Археологические раскопки подтверждают, что цивилизация майя 2000 лет назад также занималась компостированием.

Несмотря на то, что искусство компостирования было известно садоводам с незапамятных времен, в ХIХ веке, когда большое распространение получили искусственные минеральные удобрения, оно было в значительной степени утрачено. По окончании второй мировой войны сельское хозяйство стало пользоваться результатами научных разработок. Сельскохозяйственная наука рекомендовала для повышения урожайности применять химические удобрения, пестициды во всех ипостасях. Химические удобрения пришли на смену компосту.

В 1962 году вышла в свет книга Рейчел Карсон (Rachel Carson) “Silent Spring” (Безмолвная весна), посвященная результатам повсеместного злоупотребления химическими пестицидами и другими загрязнителями. Это послужило сигналом к общественному протесту и запрещению производства и использования опасных продуктов. Многие начали заново открывать для себя преимущества ведения так называемого органического сельского хозяйства.

Одной из первых публикаций в этом аспекте была книга сэра Альберта Говарда (Albert Howard) “An Agricultural Testament” (Завет хлебопашца), вышедшая в свет в 1943 году. Книга вызвала огромный интерес к органическим методам в сельском хозяйстве и садоводстве. Сегодня каждый фермер признает значение компоста в стимулировании роста растений и в восстановлении истощенной и безжизненной почвы. Как бы заново произошло открытие этого древнего земледельческого искусства.

Органическое земледелие нельзя назвать полностью возвратом к старому, так как в его распоряжении имеются все достижения современной науки. Все химические и микробиологические процессы, протекающие в компостной куче, изучены досконально, и это дает возможность осознанно подходить к приготовлению компоста, регулировать и направлять процесс в нужную сторону.

Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют от городского мусора, представляющего собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов, таких как отходы животноводства и растениеводства, сырой активный ил и нечистоты. В естественных условиях процесс биодеградации протекает медленно, на поверхности земли, при температуре окружающей среды и, преимущественно, в анаэробных условиях. Компостирование – это способ ускорения естественной деградации в контролируемых условиях. Компостирование – результат понимания действия этих природных биологических и химических систем.

Компостирование – это искусство. Именно так сейчас оценивают исключительную важность компоста для огорода. К сожалению, у нас пока очень мало уделяют внимания правильному приготовлению компоста. А правильно приготовленный компост – это основа, залог будущего урожая.
Существует хорошо отработанные и проверенные общие принципы приготовления компоста.

1. Теоретические основы процесса компостирования

Процесс компостирования представляет собой сложное взаимодействие между органическими отходами, микроорганизмами, влагой и кислородом. В отходах обычно существует своя эндогенная смешанная микрофлора. Микробная активность возрастает, когда содержание влаги и концентрация кислорода достигают необходимого уровня. Кроме кислорода и воды микроорганизмам для роста и размножения необходимы источники углерода, азота, фосфора, калия и определенных микроэлементов. Эти потребности часто удовлетворяются веществами, содержащимися в отходах.

Потребляя органические отходы как пищевой субстрат, микроорганизмы размножаются и продуцируют воду, диоксид углерода, органические соединения и энергию. Часть энергии, получающейся при биологическом окислении углерода, расходуется в метаболических процессах, остальная – выделяется в виде тепла.

Компост как конечный продукт компостирования содержит наиболее стабильные органические соединения, продукты распада, биомассу мертвых микроорганизмов, некоторое количество живых микробов и продукты химического взаимодействия этих компонентов.

1.1. Микробиологические аспекты компостирования

Компостирование представляет собой динамический процесс, протекающий благодаря активности сообщества живых организмов различных групп.

Основные группы организмов, принимающих участие в компостировании:
микрофлора – бактерии, актиномицеты, грибы, дрожжи, водоросли;
микрофауна – простейшие;
макрофлора – высшие грибы;
макрофауна – двупароногие многоножки, клещи, ногохвостки, черви, муравьи, термиты, пауки, жуки.

В процессе компостирования принимает участие множество видов бактерий (более 2000) и не менее 50 видов грибов. Эти виды можно подразделить на группы по температурным интервалам, в которых каждая из них активна. Для психрофилов предпочтительна температура ниже 20 градусов Цельсия, для мезофилов – 20-40 градусов Цельсия и для термофилов – свыше 40градусов Цельсия. Микроорганизмы, преобладающие на последней стадии компостирования, являются, как правило, мезофилами.

Хотя количество бактерий в компосте очень велико (10 млн. – 1 млрд. м.к./г влажного компоста), из-за малых размеров они составляют менее половины общей микробной биомассы.

Актиномицеты растут гораздо медленнее, чем бактерии и грибы, и на ранних стадиях компостирования не составляют им конкуренции. Они более заметны на последующих стадиях процесса, когда их становится очень много, и налет белого или серого цвета, типичный для актиномицетов, отчетливо виден на глубине 10 см от поверхности компостируемой массы. Их численность ниже численности бактерий и составляет порядка 100 тыс. – 10 млн. клеток на грамм влажного компоста.

Грибы играют важную роль в деструкции целлюлозы, и состояние компостируемой массы должно регулироваться таким образом, чтобы оптимизировать активность этих микроорганизмов. Важным фактором является температура, так как грибы погибают, если она поднимается выше 55 градусов Цельсия. После понижения температуры они вновь распространяются из более холодных зон по всему объему.

В процессе компостирования принимают активное участие не только бактерии, грибы, актиномицеты, но и беспозвоночные. Эти организмы сосуществуют с микроорганизмами и являются основой «здоровья» компостной кучи. В дружной команде компостеров – муравьи, жуки, сороконожки, гусеницы озимой совки, ложные скорпионы, личинки фруктового жука, многоножки, клещи, нематоды, дождевые черви, уховертки, мокрицы, ногохвостки, пауки, пауки-сенокосцы, энхитрииды (белые черви) и др.. После того как достигнут максимум температуры, компост, остывая, становится доступным для широкого ряда почвенных животных. Многие почвенные животные вносят большой вклад в переработку компостируемого материала посредством его физического дробления. Эти животные также способствуют перемешиванию разных компонентов компоста. В умеренном климате главную роль в заключительных стадиях процесса компостирования и дальнейшего включения органического вещества в почву играют земляные черви.

1.1.1. Стадии компостирования
Компостирование – комплексный, многостадийный процесс. Каждая его стадия характеризуется различными консорциумами организмов. Фазы компостирования состоят из (рисунок 1):
1. лаг-фазы (lag phase),
2. мезофильной фазы (mesophilic phase),
3. термофильной фазы (thermophilic phase),
4. фазы созревания (final phase).

РИСУНОК 1. СТАДИИ КОМПОСТИРОВАНИЯ.

Фаза 1 (lag phase) начинается сразу после внесения свежих отходов в компостную кучу. В течение этой фазы микроорганизмы адаптируются к типу отходов и условиям обитания в компостной куче. Распад отходов начинается уже на этой стадии, но общая численность популяции микробов еще невелика, температура невысока.

Фаза 2 (mesophilic phase). На протяжении этой фазы процесс распада субстратов усиливается. Численность микробной популяции возрастает преимущественно за счет мезофильных организмов, адаптирующихся к низким и умеренным температурам. Эти организмы быстро разлагают растворимые, легко деградируемые компоненты, такие как простые сахара и углеводы. Запасы этих веществ быстро истощаются, микробы начинают разлагать более сложные молекулы, такие как целлюлозу, гемицеллюлозу и белки. После потребления этих веществ микробы выделяют комплекс органических кислот, которые служат источником пищи для других микроорганизмов. Однако не все образовавшиеся органические кислоты поглощаются, что ведет к их избыточному накоплению и, как результат, к понижению рН среды. рН служит индикатором окончания второй стадии компостирования. Но это явление временное, поскольку избыток кислот ведет к гибели микроорганизмов.

Фаза 3 (thermophilic phase). В результате микробного роста и метаболизма происходит повышение температуры. Когда температура повышается до 40 градусов Цельсия и выше, мезофильные микроорганизмы замещаются микробами, более устойчивыми к высоким температурам – теромофилами. При достижении температуры 55 градусов Цельсия большинство патогенов человека и растений погибает. Но если температура превысит 65 градусов Цельсия, погибнут и аэробные термофилы компостной кучи. Благодаря высокой температуре происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов типа целлюлозы и гемицеллюлозы – основных структурных компонентов растений. В результате исчерпания пищевых ресурсов обменные процессы идут на убыль, и температура постепенно снижается.

Фаза 4 (final phase). Вследствие падения температуры до мезофильного диапазона в компостной куче начинают доминировать мезофильные микроорганизмы. Температура является наилучшим индикатором наступления стадии созревания. В данной фазе оставшиеся органические вещества образуют комплексы. Этот комплекс органических веществ устойчив к дальнейшему разложению и называется гуминовыми кислотами или гумусом.

1.2. Биохимические аспекты компостирования

Компостирование – биохимический процесс, предназначенный для преобразования твердых органических отходов в стабильный, подобный гумусу продукт. Упрощенно компостированием называют биохимический распад органических составных частей органических отходов в контролируемых условиях. Применение контроля отличает компостирование от естественно протекающих процессов гниения или разложения.

Процесс компостирования зависит от активности микроорганизмов, которые нуждаются в источнике углерода для получения энергии и биосинтеза клеточного матрикса, а также в источнике азота для синтеза клеточных белков. В меньшей степени микроорганизмы нуждаются в фосфоре, калии, кальции и других элементах. Углерод, который составляет около 50% общей массы микробных клеток, служит источником энергии и строительным материалом для клетки. Азот является жизненно важным элементом при синтезе клеткой белков, нуклеиновых кислот, аминокислот и ферментов, необходимых для построения клеточных структур, роста и функционирования. Потребность в углероде у микроорганизмов в 25 раз выше, чем в азоте.

В большинстве процессов компостирования эти потребности удовлетворяются за счет исходного состава органических отходов, только отношение углерода к азоту (C:N) и, изредка, уровень фосфора могут нуждаться в корректировке. Свежие и зеленые субстраты богаты азотом (так называемые «зеленые» субстраты), а коричневые и сухие (так называемые «коричневые» субстраты) – углеродом (таблица 1).

ТАБЛИЦА 1.
СООТНОШЕНИЕ УГЛЕРОДА И АЗОТА В НЕКОТОРЫХ СУБСТРАТАХ.

Для образования компоста огромное значение имеет углерод-азотный баланс (отношение C:N). Соотношение C:N представляет собой отношение веса углерода (но не числа атомов!) к весу азота. Количество необходимого углерода значительно превосходит количество азота. Контрольное значение этого соотношения при компостировании равняется 30:1 (30г углерода на 1г азота). Оптимальным считается соотношение C:N, равное 25:1. Чем больше углерод-азотный баланс отклоняется от оптимального, тем медленнее протекает процесс.

Если твердые отходы содержат большое количество углерода в связанной форме, то допустимое углерод-азотное отношение может быть выше 25/1. Более высокое значение этого отношения приводит к окислению избыточного углерода. Если этот показатель значительно превышает указанное значение, доступность азота снижается, и микробный метаболизм постепенно затухает. Если соотношение меньше оптимального значения, как это бывает в активном иле или навозе, азот будет удаляться в виде аммиака, часто в больших количествах. Потеря азота за счет улетучивания аммиака может быть частично восполнена благодаря активности бактерий-азотфиксаторов, появляющихся, в основном, при мезофильных условиях на поздних стадиях биодеградации.

Основным вредным эффектом слишком низкого отношения C/N является потеря азота в результате образования аммиака и его последующего улетучивания. Между тем, сохранение азота очень важно для образования компоста. Потеря аммиака становится наиболее ощутимой при высокоскоростных процессах компостирования, когда возрастает степень аэрации, создаются термофильные условия и рН достигает 8 и более. Такое значение рН благоприятствует образованию аммиака, а высокая температура ускоряет его улетучивание.

Неопределенность величины потери азота делает сложным точное определение требуемого начального значения C:N, но на практике оно рекомендуется в пределах 25:1 – 30:1. При низких значениях этого соотношения потеря азота в форме аммиака может быть частично подавлена добавлением избыточных фосфатов (суперфосфат).

В процессе компостирования происходит существенное снижение соотношения от 30:1 до 20:1 в конечном продукте. Соотношение C:N постоянно снижается, поскольку во время поглощения углерода микробами 2/3 его высвобождается в атмосферу в виде углекислого газа. Оставшиеся 1/3 совместно с азотом включаются в состав микробной биомассы.

Поскольку при формировании компостной кучи не практикуется взвешивание субстрата, смесь готовится из равных частей «зеленого» и «коричневого» компонентов. Регулирование соотношения углерода и азота базируется на качестве и количестве того или иного вида отходов, которые используют при закладке кучи. Поэтому компостирование считается искусством и наукой одновременно.

Вычисление отношения углерода к азоту (C:N)

Существует несколько способов вычисления отношения углерода к азоту. Мы приводим самый простой, взяв в качестве образца навоз. В органическом веществе полуперепревшего и перепревшего навоза содержится примерно 50% углерода (С). Зная это, а также зольность навоза и общее содержание в нем азота в пересчете на сухое вещество, можно определить отношение C:N по следующей формуле:

C:N = ((100-A)*50)/(100*X)

Где А – зольность навоза, %;
(100 – А) – содержание органического вещества, %;
Х – содержание общего азота в расчете на абсолютно сухой вес навоза, %.
Например, если зольность А = 30%, а содержание общего азота в навозе = 2%, тогда

C:N = ((100-30)*50)/(100*2) = 17

1.3. Критические факторы компостирования

Процесс естественного разложения субстрата при компостировании может быть ускорен благодаря контролю не только за соотношением углерода и азота, но и за влажностью, температурой, уровнем кислорода, размером частиц, размером и формой компостной кучи, рН.

1.3.1. Питательные вещества и добавки

Помимо вышеуказанных веществ, необходимых для роста и размножения микроорганизмов – основных деструкторов органических отходов, для увеличения скорости компостирования применяются различные химические, растительные и бактериальные добавки. За исключением возможной потребности в дополнительном азоте, большинство отходов содержит все необходимые питательные вещества и широкий спектр микроорганизмов, что делает их доступными для компостирования. Очевидно, что начало термофильной стадии можно ускорить возвращением некоторого количества готового компоста в систему.

Носители (древесная щепа, солома, опилки и др.) обычно необходимы для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию при компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз.

1.3.2. рН

РН является наиболее важным показателем «здоровья» компотной кучи. Как правило, рН бытовых отходов во второй фазе компостирования достигает 5,5–6,0. Фактически эти значения рН являются индикатором того, что процесс компостирования начался, то есть вступил в лаг-фазу. Уровень рН определяется активностью кислотообразующих бактерий, которые разлагают сложные углеродсодержащие субстраты (полисахариды и целлюлозу) до более простых органических кислот.

Значения рН поддерживаются также ростом грибов и актиномицетов, способных разлагать лигнин в аэробной среде. Бактерии и другие микроорганизмы (грибы и актиномицеты) в различной степени способны разлагать гемицеллюлозу и целлюлозу.

Микроорганизмы, которые продуцируют кислоты, могут также утилизировать их в качестве единственного источника питания. Конечным результатом является рост рН до 7,5–9,0. Попытки контролировать рН соединениями серы неэффективны и нецелесообразны. Поэтому более важным является управление аэрацией посредством контроля анаэробных условий, узнаваемых по ферментации и гнилостному запаху.

Роль рН в компостировании определяется тем, что многие микроорганизмы, как и беспозвоночные, не могут выживать в очень кислой среде. К счастью, рН, как правило, контролируется естественным путем (карбонатная буферная система). Следует иметь в виду, если вы решили корректировать рН посредством нейтрализации кислоты или щелочи, то это приведет к образованию соли, что может вызвать негативное воздействие на «здоровье» кучи. Компостирование легко протекает при значениях рН, равных 5,5–9,0, но наиболее эффективно – в диапазоне 6,5–9,0. Важным требованием ко всем компонентам, вовлекаемым в компостирование, является слабая кислотность или слабая щелочность в начальной стадии, но зрелый компост должен иметь рН в интервале, близком к нейтральным значениям рН (6,8–7,0). В случае, если система превращается в анаэробную, накопление кислоты может привести к резкому снижению рН до 4,5 и значительному ограничению микробной активности. В таких ситуациях аэрация становится тем спасительным кругом, который вернет рН до допустимых значений.

Оптимальный диапазон рН для большинства бактерий находится в пределах 6-7,5, а для грибов он может быть между 5,5 и 8.

1.3.3. Аэрация

При нормальных условиях компостирование представляет собой аэробный процесс. Это означает, что для метаболизма и дыхания микробов необходимо присутствие кислорода. В переводе с греческого aero означает воздух, а bios – жизнь. Микробы используют кислород чаще других окисляющих агентов, поскольку с его участием реакции протекают в 19 раз энергичнее. Идеальной считается концентрация кислорода, равная 16 – 18,5%. В начале компостирования концентрация кислорода в порах составляет 15-20%, что равноценно его содержанию в атмосферном воздухе. Концентрация углекислого газа варьирует в диапазоне 0,5-5,0%. В процессе компостирования концентрация кислорода снижается, а углекислого газа – возрастает.

Если концентрация кислорода падает ниже 5%, возникают анаэробные условия. Контроль содержания кислорода в выходящем воздухе полезен для регулировки режима компостирования. Самый простой способ такого контроля – обоняние, так как запахи разложения указывают на начало анаэробного процесса. Поскольку анаэробная активность характеризуется дурными запахами, то допускаются небольшие концентрации дурно пахнущих веществ. Компостная куча действует как биофильтр, улавливающий и обезвреживающий зловонные компоненты.

Некоторые компостные системы способны пассивно поддерживать адекватную концентрацию кислорода посредством природной диффузии и конвекции. Другие системы нуждаются в активной аэрации, обеспечиваемой продуванием воздуха или переворачиванием и смешиванием компостируемых субстратов. При компостировании таких отходов, как сырой активный ил и навоз, для поддержания структуры, обеспечивающей аэрацию, обычно используются носители (древесная щепа, солома, опилки и др.).

Аэрация может осуществляться естественной диффузией кислорода в компостируемую массу посредством перемешивания компоста вручную, с помощью механизмов или принудительной аэрации. Аэрация имеет и другие функции в процессе компостирования. Поток воздуха удаляет диоксид углерода и воду, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также отводит теплоту благодаря испарительному теплопереносу. Потребность в кислороде меняется в течение процесса: она низка в мезофильной стадии, возрастает до максимума в термофильной стадии и падает до нуля во время стадии остывания и созревания.

При естественной аэрации центральные участки компостируемой массы могут оказаться в условиях анаэробиоза, поскольку скорость диффузии кислорода слишком низка для протекающих метаболических процессов. Если материал, образующий компост, имеет анаэробные зоны, то могут возникнуть масляная, уксусная и пропионовая кислоты. Однако кислоты вскоре используются бактериями в качестве субстрата, и с образованием аммиака начинает подниматься уровень рН. В таких случаях перемешивание вручную или механическое позволяет воздуху проникнуть в анаэробные участки. Перемешивание способствует также диспергированию крупных фрагментов сырья, что увеличивает удельную поверхность, необходимую для биодеградации. Управление процессом перемешивания обеспечивает переработку большей части сырья в термофильных условиях. Чрезмерное перемешивание приводит к охлаждению и высыханию компостируемой массы, к разрывам в мицелии актиномицетов и грибов. Перемешивание компоста в кучах может быть слишком затратным с точки зрения использования машин и ручного труда, и поэтому частота перемешивания представляет собой компромисс между экономичностью и потребностями процесса. При использовании установок для компостирования рекомендуется чередовать периоды активного перемешивания с периодами без перемешивания.

1.3.4. Влажность

Компостные микробы нуждаются в воде. Разложение осуществляется гораздо быстрее в тонких жидких пленках, образованных на поверхностях органических частиц. 50–60% влаги считается оптимальным содержанием для осуществления процесса компостирования, но при использовании носителей возможны и большие значения. Оптимальная влажность варьирует и зависит от природы и размера частиц. Содержание влаги менее 30% подавляет бактериальную активность. При влажности менее 30% от общей массы скорость биологических процессов резко падает, а при влажности 20% они могут вовсе прекратиться. Влажность более 65% препятствует диффузии воздуха в кучу, что значительно снижает деградацию и сопровождается зловонием. При слишком большой влажности пустоты в структуре компоста заполняются водой, которая ограничивает доступ кислорода к микроорганизмам.

Наличие влаги определяется на ощупь при нажатии на комочек компоста. Если при нажатии выделяется 1-2 капли воды, то влажность компоста достаточная. Материалы типа соломы устойчивы к высокой влажности.

Вода образуется в ходе компостирования за счет жизнедеятельности микроорганизмов и теряется за счет испарения. В случае применения принудительной аэрации потери воды могут быть значительными, и возникает необходимость в дополнительном внесении воды в компост. Это может быть достигнуто поливом водой или добавлением активного ила и других жидких отходов.

1.3.5. Температура

Температура служит хорошим показателем процесса компостирования. Температура в компостной куче начинает подниматься через несколько часов с момента закладки субстрата и меняется в зависимости от стадий компостирования: мезофильной, термофильной, остывание, созревание.

В течение стадии остывания, которая следует за температурным максимумом, рН медленно падает, но остается щелочным. Термофильные грибы из более холодных зон вновь захватывают весь объем и вместе с актиномицетами потребляют полисахариды, гемицеллюлозу и целлюлозу, разрушая их до моносахаридов, которые впоследствии могут быть утилизированы широким спектром микроорганизмов. Скорость тепловыделения становится очень низкой, и температура падает до значений таковой окружающей среды.
Первые три стадии компостирования протекают относительно быстро (за дни или недели) в зависимости от типа используемой системы компостирования. Заключительная стадия компостирования – созревание, в течение которой потери массы и тепловыделения малы, – длится несколько месяцев. В этой стадии происходят сложные реакции между остатками лигнина из отходов и белками погибших микроорганизмов, приводящие к образованию гуминовых кислот. Компост не разогревается, в нем не происходят анаэробные процессы при хранении, он не отнимает азот у почвы при внесении в нее (процесс иммобилизации азота микроорганизмами). Конечное значение рН – слабощелочное.

Высокая температура часто считается необходимым условием успешного компостирования. На самом деле при слишком высокой температуре процесс биодеградации подавляется из-за ингибирования роста микроорганизмов, очень немногие виды сохраняют активность при температуре свыше 70 градусов Цельсия. Порогом, после которого наступает подавление, служит температура около 60 градусов Цельсия, и поэтому высокие температуры в течение длительного периода должны быть исключены при быстром компостировании. Однако температура порядка 60 градусов Цельсия полезна для борьбы с термочувствительными патогенными микроорганизмами. Поэтому необходимо поддерживать условия, при которых, с одной стороны, будет гибнуть патогенная микрофлора, а с другой – развиваться микроорганизмы, ответственные за деградацию. Для этих целей рекомендуемым оптимумом является температура 55 градусов Цельсия. Управление температурой может быть достигнуто с помощью принудительной вентиляции в ходе компостирования. Отвод тепла осуществляется с помощью системы испарительного охлаждения.

Основными факторами в разрушении патогенных организмов в процессе образования компоста являются тепло и антибиотики, продуцируемые микроорганизмами-деструкторами. Высокая температура держится в течение времени, достаточного для гибели патогенов.

Наилучшими условиями для образования компоста являются мезофильный и термофильный температурные пределы. Благодаря многим группам организмов, принимающим участие в процессе образования компоста, диапазон оптимальных температур для этого процесса в целом является очень широким – 35-55 градусов Цельсия.

1.3.6. Дисперсность частиц

Основная микробная активность проявляется на поверхности органических частиц. Следовательно, уменьшение размера частицы ведет к увеличению площади поверхности, а это, в свою очередь, казалось бы, должно сопровождаться ростом микробной активности и скорости разложения. Однако, когда частицы слишком малы, они плотно слипаются друг с другом, ухудшая циркуляцию воздуха в куче. Это уменьшает поступление кислорода и существенно понижает микробную активность. Размер частиц влияет также на доступность углерода и азота. Допустимый размер частиц находится в диапазоне 0,3–5 см, но варьирует в зависимости от характера сырья, размера кучи и погодных условий. Необходим оптимум в размере частиц. Для механизированных установок с перемешиванием и принудительной аэрацией частицы могут иметь размер после измельчения 12,5 мм. Для неподвижных куч с естественной аэрацией наилучшим является размер частиц порядка 50 мм.
Желательно также, чтобы сырье для компостирования содержало максимум органического материала и минимум неорганических остатков (стекло, металл, пластмасса и др.).

1.3.7. Размер и форма компостной кучи

Различные органические соединения, присутствующие в компостируемой массе, имеют различную теплоту сгорания. Белки, углеводы и липиды имеют теплоту сгорания в пределах 9-40 кДж. Количество выделяющейся при компостировании теплоты весьма значительно, так что при компостировании больших масс могут достигаться температуры порядка 80-90 градусов Цельсия. Эти температуры намного превосходят оптимальную, равную 55 градусов Цельсия, и в таких случаях может понадобиться испарительное охлаждение посредством испарительной аэрации. Малые количества компостируемого материала имеют высокое отношение поверхности к объему.

Компостная куча должна иметь достаточный размер для предотвращения быстрой потери тепла и влаги и обеспечения эффективной аэрации во всем объеме. При компостировании материала в кучах в условиях естественной аэрации их не следует складывать больше 1,5 м в высоту и 2,5 м в ширину, в противном случае диффузия кислорода к центру кучи будет затруднена. При этом куча может быть вытянута в компостный ряд любой длины. Минимальный размер кучи – около одного метра кубического. Максимально приемлемый размер кучи – 1,5м х 1,5м при любой длине.

Штабель может быть любой длины, но его высота имеет определенное значение. Если штабель уложен слишком высоко, то материал будет сжат собственной массой, в смеси не будет пор, и начнется анаэробный процесс. Низкий компостный штабель слишком быстро теряет тепло, и в нем нельзя поддерживать температуру, оптимальную для термофильных организмов. Кроме того, из-за большой потери влаги замедляется степень образования компоста. Опытным путем установлены наиболее приемлемые высоты компостных штабелей для любых видов отходов.

Равномерное разложение обеспечивается перемешиванием наружных краев к центру компостного штабеля. При этом любые личинки насекомых, патогенные микробы или яйца насекомых подвергаются воздействию гибельной для них температуры внутри компостного штабеля. При избыточном количестве влаги рекомендуется частое перемешивание.

1.3.8. Свободный объем

Компостируемую массу упрощенно можно рассматривать как трехфазную систему, в которую входят твердая, жидкая и газовая фазы. Структура компоста представляет собой сеть твердых частиц, в которую заключены пустоты различного размера. Пустоты между частицами заполнены газом (преимущественно кислородом, азотом, диоксидом углерода), водой или газожидкостной смесью. Если пустоты целиком заполнены водой, то это сильно затрудняет перенос кислорода. Порозность компоста определяют как отношение свободного объема к общему объему, а свободное газовое пространство – как отношение газового объема к общему объему. Минимальное свободное газовое пространство должно быть порядка 30%.

Оптимальная влажность компостируемой массы варьирует и зависит от природы и дисперсности материала. Различные материалы могут иметь разную влажность до тех пор, пока поддерживается соответствующий объем свободного газового пространства.

1.3.9. Время созревания компоста

Время, необходимое для созревания компоста, зависит от перечисленных выше факторов. Более короткий период созревания связан с оптимальным содержанием влаги, соотношением C:N и частотой аэрации. Процесс замедляется при недостаточной влажности субстрата, низких температурах, высоком значении соотношения C:N, больших размерах частиц субстрата, высоком содержании древесных материалов и неадекватной аэрации.
Процесс компостирования сырья протекает гораздо быстрее, если соблюдаются все условия, необходимые для роста микроорганизмов. Оптимальные условия процесса компостирования представлены в таблице 2.

ТАБЛИЦА 2
ОПТИМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА КОМПОСТИРОВАНИЯ

Задача состоит в том, чтобы реализовать набор этих параметров в виде недорогих, но надежных систем компостирования.

Необходимая продолжительность процесса образования компоста зависит и от условий окружающей среды. В литературе можно встретить различные значения длительности компостирования: от нескольких недель до 1-2 лет. Это время колеблется от 10-11 суток (образование компоста из огородных отходов) до 21 суток (отходы с высоким отношением C/N – 78:1). С помощью специального оборудования продолжительность этого процесса сокращается до 3-х суток. При активном компостировании длительность процесса составляет 2–9 месяцев (в зависимости от методов компостирования и природы субстрата), но возможен и более короткий период: 1–4 месяца.

В ходе компостирования физическая структура материала подвергается изменению. Он приобретает темный цвет, ассоциируемый с компостом. Заслуживает внимания изменение запаха компостируемого материала от зловонного до «запаха земли», обусловленного геосмином и 2-метилизоборнеолом – продуктами жизнедеятельности актиномицетов.

Конечным результатом этапа образования компоста является стабилизация органических веществ. Степень стабилизации относительна, поскольку окончательная стабилизация органического вещества связана с образованием СО2, Н2О и минеральной золы.

Желательная степень стабильности – та, при которой не возникает проблем при хранении продукта даже во влажном состоянии. Сложность заключается в том, чтобы определить этот момент. Темный цвет, типичный для компоста, может появиться задолго до достижения нужной степени стабилизации. То же можно сказать о «запахе почвы».

Кроме внешнего вида и запаха параметрами стабильности являются: окончательное падение температуры, степень самонагревания, количество разложившегося и стабильного вещества, повышение окислительно-восстановительного потенциала, поглощение кислорода, рост нитевидных грибов, крахмальная проба.

Пока не разработаны однозначные критерии для оценки приемлемых уровней стабильности и «зрелости» компоста. Компостирующий потенциал можно определить путем оценки темпов конверсии органических соединений в почвенные составляющие и гумус, повышающие плодородие почв.

Образование гумуса (гумификация) – некая совокупность всех процессов, вовлеченных в преобразование свежего органического вещества в гумус. Определение темпов этой конверсии является сложной задачей и, в свою очередь, – важным инструментом для научного исследования процесса компостирования.

Из ряда работ, выполненных различными исследователями в этой области, становится очевидным, что параметры, которые могут использоваться в качестве показателей темпов гумификации, «зрелости» и стабильности компостов, составляют две категории. Показатели первой категории – pH, общее количество органического углерода (TOC), показатель гумификации (HI) и отношение углерода к азоту (C/N) – за время периода компостирования снижаются. Другие химические показатели и параметры гумификации – содержание общего азота (TON), общее содержание экстрагируемого углерода (TEC) и гуминовых кислот (HA), отношение гуминовых кислот к фульвокислотам (HA:PhA), степень гумификации (DH), скорость гумификации (HR), показатель зрелости (MI), показатель гумификации (IHP) – с течением времени увеличиваются, и качество компостов стабилизируется.

В ряду анализируемых химических параметров отношение гуминовых кислот к фульвокислотам, скорость гумификации, степень гумификации, показатель гумификации, показатель зрелости, показатель гумификации, отношение углерода к азоту до сих пор считались ключевыми параметрами для оценки темпов и степени конверсии органических отходов при компостировании.

S.M. Tiquia предложил более простой подход к оценке степени «зрелости» компоста на основе свиного навоза, переработка которого в полноценное и безопасное органическое удобрение является важной сельскохозяйственной и экологической проблемой. Следует подчеркнуть универсальность этого подхода. С его помощью можно оценивать не только естественно протекающий в природе процесс компостирования, но и осуществляемый с применением биотехнологических методов. В разряд последних входят вермикомпостирование с помощью навозных червей, а также использование специальных микробных «заквасок».

Поскольку компостирование осуществляется за счет жизнедеятельности микробного сообщества навоза, индикаторами «зрелости» компоста были приняты микробиологические показатели. Из шести исследованных микробиологических показателей наиболее информативным и адекватным оказался тест дегидрогеназной активности. В сравнении с другими критериями он оказался более простым, быстрым и дешевым методом, позволяющим проводить мониторинг стабильности и готовности компоста. После того как материал признан достаточно стабильным для хранения, его сортируют по фракциям путем просеивания.

Любая огородная или садовая земля нуждается в регулярной подпитке. Собственный компост обеспечивает подкормку растений экологически чистым органическим удобрением, не требующим затрат. Особых знаний и умений для заготовки перегноя не требуется, а польза для огорода весьма ощутимая.

Собственный компост на даче отличный источник питательных веществ органического происхождения. Компост является продуктом переработки органического материала (отходов) под влиянием специфического микроклимата и микроорганизмов.

Многие огородники предпочитают готовить компост самостоятельно, так как это не только экономно по времени и деньгам, но и уменьшает количество хлопот, которых и так всегда предостаточно на участке. Для того, что понять из чего и как правильно сделать удобрение, важно понимать, как происходит процедура его образования. На самом деле компостирование - это природный процесс разложения отходов органики. В процессе брожения получается плодородный рыхлый состав, который подходит для любой почвы. Самый распространенный вариант сделать компост своими руками - это сбор остатков с кухни и мусора из органики в одну кучу. После этого к работе приступают бактерии, которые займутся переработкой «вчерашнего» борща и опавших листьев в перегной. Как правило, готовить компост можно по-разному, однако, весь процесс сводится к использованию аэробного или анаэробного метода.

Перегной, сделанный самостоятельно, выгоднее и полезнее покупной смеси из неизвестных ингредиентов и приносит немало пользы.

Чем полезно приготовление компоста на даче?

Компост считается одним из лучших удобрений, который, при внесении в почву, наполняет ее огромным количеством микроэлементов.

Компост является самым дешевым и практичным средством для правильного структурирования почвы, так как увеличивает влагосбережение и создает необходимое всем растениям разрыхление.

Если рассыпать компост по поверхности почвы, можно создать тем самым наилучшую органическую мульчу, которая будет сберегать влагу и подавлять рост многих сорняков на участке.

Приготовление компоста на дачной территории – это весьма полезный процесс, а также весомый вклад в развитие и охрану окружающей среды. Ни одно минеральное удобрение не сравнится с качественным компостом, а правильно сформированная яма, в которой перегнивают органические компоненты, может стать настоящим инкубатором полезных бактерий и микроорганизмов.

Приготовление компоста значительно сокращает ваши физические усилия, так как теперь вам не нужно вывозить с территории дачного участка добрую часть мусора, все может быть просто помещено в специальную яму.

Использование компостной ямы сокращает время и усилия на вывоз большой части мусора (ботва, растения, древесные отходы и пр.) с дачного участка
Компост является доступным средством для повышения физических свойств почвы (структурирование), а также органическим удобрением
Равномерное распределение перегноя на поверхности огорода обеспечивает сохранение влаги и подавляет рост сорняков
Приготовление перегноя на даче естественный процесс, при котором утилизируются органические отходы, готовится удобрение и не наносится вреда окружающей среде

Что можно закладывать в компост?

скошенную траву;
листву, которая опадает по осени;
помет крупного рогатого скота и птиц;
торфяные остатки;
заварка и кофе;
скорлупу яиц при условии, что, они не проходили термическую обработку;
кожуру и остатки сырых овощей и фруктов;
тонкие ветки;
солому, опилки и скорлупки от семечек;
измельченную бумагу или картон.

Что нельзя закладывать в компост:

овощную кожуру после варки или жарки;
больные листья и ветки;
сорные растения;
кожуру цитрусовых;

Таким образом, отходы для компоста делятся на два вида: азотистые (навоз и птичий помет, трава, сырые овощи и фрукты) и углеродистые (опавшие листья, опилки, мелко измельченная бумага или картон).

При приготовлении компостной кучи своими руками важно придерживаться соотношения 5:1, т. е. большая часть состоит из коричневых компонентов, которые являются основой для питания полезных бактерий. Одна часть кучи - это зеленые отходы. Для ускорения процесса в качестве коричневых компонентов используется измельченная бумага, побеги кукурузы и подсолнечника, опилки, сухая листва и трава.

Зеленые компоненты необходимы для полезных микробов, при этом они быстро разлагаются. Недостаток зеленой части может привести к удлинению временного промежутка, необходимого для приготовления компоста. Если же вы переборщите с зеленой частью, то куча будет неприятно «пахнуть» аммиаком (тухлыми яйцами). Не следует включать в компост на даче остатки мясных и рыбных продуктов, так как для их разложения требуется больше времени, да и вокруг будет стоять неприятный запах.

Как сделать

Баланс составляющих - это золотое правило на этапе когда, вы уже готовы сделать садовое «золото» на даче своими руками. Правильно сложенная куча издает запах плодородного грунта, если же вы слышите неприятный запах, то необходимо добавить коричневых остатков. Чтобы процесс переработки остатков запустился, температура в центре кучи должна достигать 60-70 градусов. От нее должно чувствоваться тепло, если же на ощупь она покажется прохладной, то необходимо добавить зелени.

Второе важное правило компостной кучи - постоянная влажность. Она должна быть подобна сырому «коврику», но не мокрой. Если вы замечаете, что образуется корка, то необходимо добавить немного воды. Аэробный процесс образования компоста требует постоянного притока кислорода, следовательно кучу необходимо часто переворачивать. Чем чаще вы будете ворошить компост, тем быстрее созреет готовое удобрение. Приготовить компост на даче правильно можно быстрым и медленным способом. Начинающие дачники обычно используют первый вариант.

Для этого требуется специальный ящик из дерева или пластика, куда будут закладываться все компоненты. Если нет ящика, то можно использовать яму с деревянными лагами.

Главное, чтобы кислород мог свободно поступать сверху и сбоку к содержимому. Закладывать компоненты слоями или наобум - дело ваше.

Рассмотрим вариант укладки компостной ямы слоями:

Жесткие материалы нужно хорошо раздробить, а мягкое сырье, например скошенную траву, следует смешать с более жесткими отходами. Эти мероприятия позволят добиться оптимальной степени рыхлости компостной массы.
В процессе формирования кучи толщина слоя укладываемых отходов должна составлять 15 см.
В ходе работы необходимо следить, чтобы не образовывались толстые слои. Поскольку в этом случае произойдет уплотнение, что в свою очередь сделает материал непроницаемым для поступления влаги и воздуха.
Сухое сырье при приготовлении компоста следует немного увлажнить, но не заливать обильно.
На сохранение оптимальных показателей влажности и температуры в компостной куче оказывает значительное влияние размеры самой кучи. Чтобы куча отвечала всем необходимым требованиям, ее высота должна иметь размеры от 1,2 до 1,5 м, длина – также 1,5 м.
Каждый слой нужно присыпать известью. При формировании кучи 1,2х1,2 м данного вещества потребуется 700 г. Помимо извести необходимы будут также такие компоненты как сульфат аммония и суперфосфат – 300 г и 150 г соответственно.
Альтернативой сульфату аммония может стать птичий помет (4,5 кг помета приравнивается к 450 г сульфата аммония). При внесении этих добавок перед укладкой каждого слоя отходов, слой почвы нужно прорыхлить примерно на 1 см. При желании небольшое количество извести можно заменить древесной золой. Это будет способствовать насыщению кучи калием и снизит уровень ее кислотности. Улучшить качество компоста и ускорить его созревание можно полив его жидким навозом.
Таким образом, добавляя слои отходов, извести, суперфосфата, сульфата аммония и почвы кучу нужно довести до высоты 1, 2 м. Когда необходимые размеры достигнуты, кучу следует покрыть почвой слоем до 5 см. Сверху кучу нужно покрыть каким-либо материалом, который защитит ее от дождей. Для этого можно использовать пленку, лист пластика или другой материал. Компостную массу необходимо поддерживать в сыром состоянии, поливая ее периодически водой.

Четыре стадии созревания компостной массы

Первая стадия – это разложение и ферментация. Ее продолжительность составляет от 3 до 7 дней. На данном этапе в куче значительно увеличивается температура и достигает 68 °C.
На второй стадии, которая называется перестройка, температура понижается. Также переходит в активную фазу размножение грибков и образование газов. Данные процессы проходят на протяжении двух недель.
Третья стадия характеризуется формированием новых структур. После понижения температурного уровня до 20 °C в массе появляются черви. Результатом их присутствия является перемешивание минеральных и органических веществ. Вследствие жизнедеятельности этих организмов образуется перегной.
Последняя четвертая стадия созревания начинается в тот момент, когда температурный уровень компоста сравнивается с данным показателем окружающей среды.

Добавление активатора — БИОТЭЛ-компост.

Благодаря составу из натуральных микроорганизмов, эффективно ускоряется процесс созревания компоста. Перерабатывает траву, листья, пищевые отходы в уникальное органическое удобрение. Состав безопасен для человека, животных и окружающей среды.

Способ применения:

Разведите 2.5 г препарата (1/2 чайной ложки) в 10 л воды в лейке и перемешайте, чтобы порошок полностью растворился.

10 литров получившегося раствора расcчитаны на 50 литров отходов.

Полейте раствором свежие отходы и тщательно перемешайте содержимое вилами.
Для лучшего доступа воздуха периодически переворачивайте и перемешивайте компост.
Когда компостная куча или бак будут заполнены, оставьте дозревать содержимое на 6-8 недель для получения удобрения.

По мере приближения зимы повторно обработайте содержимое незаполненной компостной кучи или бака, перемешайте и оставьте дозревать до весны. 1 упаковка рассчитана на 3000 л. (3 м³) обрабатываемых отходов. Вскрытую упаковку следует хранить в закрытом виде в сухом прохладном месте не более 6 месяцев.

Состав: бактериально-ферментная композиция, разрыхлитель, поглотитель влаги, сахар.

Меры предосторожности: Продукт содержит исключительно природные бактериальные культуры. Вымойте руки после использования. Не храните продукт вблизи питьевой воды и продуктов питания.

Применение компоста

Использование созревшего компоста, если все процессы были сделаны правильно, уже возможно через 6-8 недель.. Субстанция должна быть рассыпчатой, слегка мокрой и темно-коричнево цвета. Если смесь пахнет землей, значит, компост готов. Готовить и вносить удобрение можно в течение года практически под все культуры. Его используют при посадке деревьев, кустарников и многолетних растений. Немного компоста не помещает при посадке в лунку овощных культур.

Компост можно применять в качестве удобрения, биологического топлива и средства для мульчирования. Как удобрение компостная масса подходит для любых растительных культур. То есть создания защитного слоя для почвы под деревьями или растениями от пересыхания, выветривания, вымывания и обогащения ее органическими веществами, что положительным образом влияет на развитие корневой системы. В этом случае нужно учитывать тот момент, что не полностью разложившийся компост может содержать семена сорняков. Поэтому использовать нужно только хорошо созревшую массу.

Как правило, заделывают ее в почву в осенний и зимний период, но допускается внесение в грунт в любое другое время. Норма этого удобрения составляет 5 кг/м 2 . Массу заделывают при помощи грабель при культивации.

Компост нельзя применять в качестве почвы для рассады, так как в нем содержится большая концентрация питательных веществ. Для этой цели массу перемешивают с песком или землей. Также данное удобрение является хорошим биологическим топливом для парников, в которых осуществляется выращивание рассады и содержание растений.

Тонкий слой на поверхности газона станет отличным стимулятором роста сочной и густой травы, а готовить своими руками компост совсем несложно.