СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА Российский патент 2008 года по МПК C05F11/08 C12N1/20 

Изобретение относится к биоконверсии отходов птицеводческих хозяйств и может быть использовано для получения экологически чистого эффективного удобрения под сельскохозяйственные культуры.

Создание крупных птицеводческих хозяйств на промышленной основе вызывает значительные нарушения экологического равновесия, загрязнение окружающей среды территорий хозяйства и прилегающих районов, а также воздушного пространства, так как при хранении в чистом виде помет быстро слеживается и испускает зловонный запах, обусловленный выделением продуктов разложения. В помете развиваются патогенная микрофлора и яйца гельминтов.

Известен ряд способов утилизации навоза и птичьего помета:

- метановое сбраживание для получения биогаза;

- длительное компостирование для получения органических удобрений;

- химическая обработка помета;

- термическое высушивание помета при различных температурных режимах;

- переработка помета насекомыми и червями;

- микробиологическая конверсия навоза и помета.

Известен способ биологической переработки птичьего помета, предусматривающий смешение его с влагопоглощающим материалом и последующим продуванием кислородсодержащим газом, в котором процесс ферментации осуществляют за счет микроорганизмов, исходно находящихся в помете в течение 70-90 часов, причем перед загрузкой помет с влагопоглощающим материалом нагревают, см. SU Авторское свидетельство №1749217, МПК C05F 3/00, 1992.

Недостатком известного способа является то, что для осуществления указанной технологии требуется реактор специальной конструкции, где проводят продувку смеси газом в продольном и поперечном направлениях в период ферментации, а перед загрузкой в реактор смесь нагревают специальным медным электродом.

Наиболее близким по технической сущности является способ биологической переработки птичьего помета, предусматривающий смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом с последующей аэробной ферментацией смеси в присутствии консорциума микроорганизмов, в качестве микроорганизмов используют (Streptococcus fhermophilus. Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius var. sallcinicus, Lactobacillus salivarius var salivarius, Lactobacillus acophilus) №ВКПМ В-5972, который вносят в помет перед его смешением с влагопоглощающим материалом, причем предварительно птичий помет в присутствии консорциума бактерий ферментируют при естественных условиях, а затем полученную смесь подвергают аэробной ферментации при перемешивании в присутствии синантропных мух до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-30°С, а затем вторично в смесь вносят указанный консорциум бактерий и ферментируют ее в естественных условиях.

Преимущественное выполнение способа, когда консорциум вносят в помет в количестве 0,01-4,0%, а в ферментируемую смесь - 0,01-8,0%, см. RU Патент №2055823, МПК C05F 11/08, 1996 г.

Недостатком известного способа является сложность технологического процесса, а также большой расход бактерий рода Streptococcus и Lactobacillus.

Задачей изобретения является упрощение технологического процесса, уменьшение расхода вносимого консорциума.

Техническая задача решается способом биологической переработки птичьего помета, предусматривающим смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом с последующей аэробной ферментацией смеси в присутствии микроорганизмов при перемешивании до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-30°С, в котором в качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441. Преимущественное выполнение способа биологической переработки птичьего помета, когда консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 используют в количестве 1·10⁸-1·10⁹ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета.

Решение технической задачи позволяет упростить способ биологической переработки птичьего помета путем сокращения числа технологических операций и уменьшить расход вносимого консорциума.

Приводим примеры конкретного выполнения.

Пример конкретного выполнения по прототипу.

В помет влажностью 80-90%, находившейся в лагуне птичника, вносят жидкую культуру консорциума бактерий (Streptococcus fhermophilus, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius var. sallcinicus, Lactobacillus salivarius var salivarius, Lactobacillus acophilus) №ВКПМ В-5972 до концентрации 0,01-4,0%.

Предварительно птичий помет в присутствии консорциума бактерий ферментируют при естественных условиях в течение 3-5 суток.

Затем этот помет перемещают в траншею и смешивают с влагопоглощающим материалом - твердофазным пометом или торфом. Полученную смесь при температуре 60-80°С подвергают аэробной ферментации, аэрирование ферментируемого помета осуществляют с помощью механического перемешивания, а также с помощью личинок синантропных мух. Ферментацию проводят в течение 6-8 суток до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-30°С. После этого вторично вносят жидкую культуру консорциума бактерий №ВКПМ В-5972 в количестве 0,01-8,0% и равномерно перемешивают с помощью шнеков, ферментирование ведут 2 суток при температуре 20°С.

Примеры 1-4 по заявляемому объекту.

Пример 1.

Помет с влажностью 90% смешивают с влагопоглощающим материалом, в качестве последнего используют подстилочный помет с влажностью 50%. В полученную смесь вносят консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·10⁸ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета путем разбрызгивания по всему объему бурта, а затем ведут аэробную ферментацию смеси при перемешивании и в отсутствие ультрафиолетовых лучей до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-35°С. Полученное органическое удобрение фасуется в пластиковую тару и складируется. Полученный продукт можно также гранулировать с последующей его сушкой.

Пример 2.

Помет с влажностью 96% смешивают с влагопоглощающим материалом, в качестве последнего используют опилки. В полученную смесь вносят консорциума штаммов Bacillus subtilis B-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·10⁸ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета путем разбрызгивания по всему объему бурта, а затем ведут аэробную ферментацию смеси при перемешивании и в отсутствие ультрафиолетовых лучей до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-35°С. Полученное органическое удобрение фасуется в пластиковую тару и складируется. Полученный продукт можно также гранулировать с последующей его сушкой.

Пример 3.

Помет с влажностью 96% смешивают с влагопоглощающим материалом, в качестве последнего используют торф. В полученную смесь вносят консорциума штаммов Bacillus subtilis B-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·10⁸ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета путем разбрызгивания по всему объему бурта, а затем ведут аэробную ферментацию смеси при перемешивании и в отсутствие ультрафиолетовых лучей до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-35°С. Полученное органическое удобрение фасуется в пластиковую тару и складируется. Полученный продукт можно также гранулировать с последующей его сушкой.

Пример 4.

В помет с влажностью 90% вносят консорциум штаммов Bacillus subtilis B-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·10⁹ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета путем разбрызгивания по всему объему бурта, после чего ведут смешение с влагопоглощающим материалом, в качестве последнего используют подстилочный помет с влажностью 50%, а затем ведут аэробную ферментацию смеси при перемешивании и в отсутствие ультрафиолетовых лучей до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-35°С. Полученное органическое удобрение фасуется в пластиковую тару и складируется. Полученный продукт можно гранулировать с последующей его сушкой.

Полученный таким образом продукт серого цвета может быть использован в качестве эффективного биоудобрения.

Продукт имеет следующие показатели качества, % (по сухому веществу):

Таблица 1. Состав макро- и микроэлементовСостав макроэлементовКоличество, %Состав микроэлементовКоличество, мг/кгОрганические вещества60,0-62Марганец300-350Азот4,0-6,5Сера40,0-42,0Фосфор1,8-4,5Цинк20,0-23,0Калий1,5-3,0Медь3,0Железо0,1-0,2Бор4,5Кальций0,5-1,0Кобальт3,0-3,5Магний0,2-0,3Молибден0,05-0,07

Полученный продукт с указанными характеристиками может быть использован в качестве эффективного удобрения.

В промышленных условиях в результате предпосевного внесения органического удобрения по заявляемому способу получена значительно повышенная урожайность. Данные по результатам опытов 2005 г.на ряде культур приведены в таблице 2:

Таблица 2.По примеру 1.
Яровая пшеница ЛюбаНорма внесения, т/гаВысота растений, смУрожайность, ц/гаКонтроль (посев семян без внесения органического удобрения-68,3±1,130,03Удобрение по заявляемому объекту279,4±0,841,8394,5±0,549,1495,3±0,850,7596,3±0,650,2

По примеру 2.
Яровая пшеница ЛюбаНорма внесения, т/гаВысота растений, смУрожайность, ц/гаКонтроль (посев семян без внесения органического удобрения-55,8±1,126,7Удобрение по заявляемому объекту259,4±0,830,8372,7±0,537,1475,1±0,838,7571,9±0,639,0По примеру 3. Гречиха Казанская крупнозернаяНорма внесения, т/гаВысота растений, смУрожайность, ц/гаКонтроль (посев семян без внесения органического удобрения-53,3±1,16,2Удобрение по заявляемому объекту259,4±0,86,8366,6±0,57,1467,1±0,87,7566,9±0,67,9

По примеру 4.
Рапс ХаннаНорма внесения, т/гаВысота растений, смУрожайность, ц/гаКонтроль (посев семян без внесения органического удобрения-52,3±1,115,2Удобрение по заявляемому объекту259,4±0,815,7385,6±0,516,7486,1±0,816,9589,9±0,617,0

По примеру 1.
Картофель НевскийНорма внесения, т/гаВысота растений, смКоличество клубней, штукУрожайность, ц/гаКонтроль (посев семян без внесения органического удобрения-32,3±1,18-1092,2Удобрение по заявляемому объекту239,4±1,88-1095,7345,6±1,510-12116,7446,1±1,810-12125,9549,9±1,610-12127,0

На основании положительных результатов были проведены исследования в промышленных условиях с яровой пшеницей Люба при предпосевной обработке полей площадью 750 га в количестве 3-4 т/га органического удобрения, полученного по заявляемому объекту. Прибавка урожая пшеницы составила 46% по сравнению с контрольным полем (без внесения удобрений).

В промышленных условиях при предпосевной обработке полей площадью 550 га в количестве 3-4 т/га органического удобрения, полученного по заявляемому объекту, прибавка урожая ячменя Биос-1 составила 27% по сравнению с контрольным полем.

Кроме того, удобрение можно использовать в качестве подкормки весной, летом и осенью как при перекопке почвы, так и путем полива.

При замораживании и размораживании удобрение сохраняет свои свойства, срок годности не ограничен.

Штаммы, входящие в состав консорциума микроорганизмов: Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441, см. Всесоюзная коллекция микроорганизмов; Bacillus subtilis В-168, см. Collection of Cultures of Microorganisms, State Reseach Center of Virology and Biotechnology «Vector».

Штаммы консорциума культивируют на питательной стерильной среде, необходимой для каждого вида штамма, и в нужном количестве. Из указанных в равных долях штаммов микроорганизмов готовят консорциум для промышленного использования.

Удобрение содержит все необходимые растениям питательные стимулирующие их развитие органические вещества и микроэлементы, облагораживает структуру почвы, повышает ее плодородие на длительный срок (до 3 лет), повышает сопротивляемость растений к бактериальным и грибковым заболеваниям (фитофторозу, парше, корневым гнилям, фузариозу и др.), препятствует закислению грунта, оптимизирует влаго-водоснабжение, исключает появление на поверхности грунта плесени, не слеживается, не токсично, при контакте с кожей не оказывает вредного влияния на организм.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить более дешевое высокоэффективное удобрение путем снижения расходов на его переработку за счет упрощения технологического процесса и уменьшения расхода вносимого консорциума штаммов.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения экологически чистого эффективного удобрения под сельскохозяйственные культуры. Способ предусматривает смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом с последующей аэробной ферментацией смеси в присутствии микроорганизмов при перемешивании до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-30°С. Причем в качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441. Преимущественное выполнение способа биологической переработки птичьего помета, когда в качестве консорциума микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в равных соотношениях и в количестве 1·10⁸-1·10⁹ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета. Таким образом, заявляемый способ позволяет получить более дешевое высокоэффективное удобрение путем снижения расходов на его переработку за счет упрощения технологического процесса и уменьшения расхода вносимого консорциума штаммов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ биологической переработки птичьего помета, предусматривающий смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом с последующей аэробной ферментацией в присутствии микроорганизмов при перемешивании до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-30°С, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что штаммы Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 используют в равных соотношениях и в количестве 1·10⁸-1·10⁹ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета.