ПРЕПАРАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ БЫТА ЧЕЛОВЕКА, ЖИВОТНОВОДСТВА И ПТИЦЕВОДСТВА Российский патент 2022 года по МПК C12N1/20 C12N1/12 C05F3/00 

Разработка относится к области сельского хозяйства и ЖКХ и может найти применение при разложении органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства в навозохранилищах, лагунах, картах для отстаивания канализационных стоков и т.п.

Известен способ переработки птичьего помета и свиного навоза в органическое удобрение (Патент на изобретение №2409537 ОТ 07.07.2009, опубл. 20.01.2011). В известном способе используют раствор биопрепарата «Байкал-ЭМ1» в нехлорированной воде. Микробиологический препарат «Байкал-ЭМ1» представляет собой микробиологическое удобрение, состоящее из комплекса специально отобранных микроорганизмов. В биопрепарат входят молочнокислые, фотосинтезирующие азотофиксирующие бактерии, дрожжевые грибки, ферменты и т.д., которые быстро и эффективно перерабатывают органику, при этом выделяют ряд аминокислот и прочих физиологически активных веществ. Недостатком этого способа является необходимость использования дорогостоящего, сложного оборудования и постоянной замены, обновления биологического субстрата, а также избирательность действия микроорганизмов по отношению к тем или иным веществам. Последние приводят к 100 % очищению одних веществ-загрязнителей и оставляет практически необработанными другие вещества.

Биопрепарат «Байкал ЭМ-1» (№Государственной регистрации 226 (227, 228)-19-156-1, ТУ 9291-001-50710575-00, регистрант ООО «ЭМ-Кооперация», г. Москва) содержит молочнокислые, фотосинтезирующие, азотфиксирующие бактерии, дрожжевые грибки. Он предназначен для восстановления плодородия почвы, в качестве биодобавки в корм животным и птицы, а также для утилизации органических отходов. Существенным недостатком указанного биопрепарата является монотонность состава без варьирования компонентов-микроорганизмов с известными полезными свойствами для разных целей его применения: в растениеводстве - для повышения плодородия почвы, повышения сопротивляемости болезням и вредителям растений; в животноводстве и птицеводстве - для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний; для ферментирования органических отходов.

Известна также технология переработки свиного навоза в аккумулятивных системах биогазовой установки, где предусматривается сбраживание в реакторах, которые служат одновременно и местом хранения сброженного навоза (субстрата) до его выгрузки. Исходный субстрат постоянно подается в резервуар до его заполнения. Выгрузка сброженного субстрата производится один-два раза в год в период внесения удобрений в почву. При этом часть сброженного осадка специально оставляется в реакторе и служит затравочным материалом для последующего цикла сбраживания. Объем хранилища, совмещенного с биореактором, рассчитывается на полный объем удаляемого с комплекса навоза в межпосевной период. Данная технология используется на многих свинокомплексах России. Недостатком данного аналога является то, что такие системы требуют больших объемов хранилищ, характеризуются длительным временем переработки (до 6 месяцев), довольно большой трудоемкостью, и требуют наличия не менее двух реакторов, резервуара для накопления исходного навоза и хранения сброженного субстрата.

В настоящее время наиболее распространенный способ утилизации отходов животноводческих предприятий для хранения бесподстилочного навоза основан на технологии разделения навоза на фракции, что приводит к образованию двух продуктов переработки навоза с различными физико-механическими свойствами, которые отличатся по условиям хранения и дальнейшего использования. На подготовительном этапе стоки со всего животноводческого предприятия (с помощью насосов или самотеком) подаются в приемный резервуар (регулирующую емкость) сепараторного пункта. Жидкий навоз для исключения осаждения взвешенных веществ в регулирующей емкости перемешивается с помощью миксера-гомогенизатора. С помощью погружного насоса гомогенизированная жидкость перекачивается в сепаратор. Наиболее оптимальным для этих целей является шнековый сепаратор, позволяющий работать с навозом (пометом) широкого спектра влажности (от 80 % до 99 %). Непосредственно в процессе разделения навоза на сепараторе жидкая часть отделяется от взвешенных составляющих. Сито, пропуская жидкость, задерживает содержащиеся в навозной взвеси волокна, и на его поверхности создается подобие фильтра, способствующего фильтрации более мелких частиц, после чего лопастями шнека этот слой удаляется и прессуется. В дальнейшем жидкая фракция из сепараторного пункта, как правило, самотеком по трубопроводу направляется в лагуны. Твердая фракция навоза отвозится на площадку буртования. После соответствующей подготовки твердая фракции навоза используются для удобрения сельскохозяйственных земель. Жидкая фракция навоза транспортируется и вносится на поля в основном с помощью гидромеханического оборудования - многошланговых систем (например, с помощью многошланговой системы Cadman).

Недостатками предлагаемой технологии являются: длительный срок (до 12 месяцев) хранения жидкой фракции в специальных лагунах с дальнейшим ее розливом на полях орошения; трудоемкость работы по сооружению лагун, связанных с выполнением земляных работ, созданием надежной гидроизоляции с применением полимерных покрытий, обработкой гербицидами с целью исключения прорастания растений на поверхности ложа сооружения; необходимость периодического перемешивания жидкости, так как лагуны не могут очищаться от осадка механическим способом как навозохранилища с бетонным покрытием; содержание токсических соединений в виде аммиака, сероводорода, меркаптана и др., которые при достаточно низких температурах способны испаряться с выделением неприятных запахов, приводит к загрязнению окружающей среды (Согласно данным экологической комиссии Европейского Совета, свыше 80 % аммиака, загрязняющего атмосферный воздух, поступает именно из жидких органических удобрений); развитие микробиологических процессов, связанных с размножением колиформных бактерий, возбудителей кишечных инфекций, колифагов и др.; превышение нормы жидкого навоза не дает больших прибавок урожая и оказывает отрицательное действие на качество растениеводческой продукции, а именно, увеличивается содержание нитратов в кормовых и овощных культурах выше допустимых количеств, что требует большого количества земельных площадей.

Также известны система и способ переработки жидких отходов животноводства (патент на изобретение №2564313 от 04.05.2010, опубл. 27.09.2015). Способ переработки жидких отходов включает разделение их в устройстве обезвоживания осадка на твердый осадок и первый фильтрат; добавление к первому фильтрату и второму флокулянтов, вызывающих агрегацию взвешенных твердых частиц в первом фильтрате с образованием флокулированного осадка и второго фильтрата, причем указанный первый флокулянт содержит около 5-50 вес.% гидроксида натрия и около 30-60 вес.% алюминиевокислого натрия, а указанный второй флокулянт содержит неионные или анионные акриловые полимеры; отделение флоккулированного осадка от второго фильтрата в отделители взвешенных частиц для получения третьего фильтрата; пропускание третьего фильтрата через устройство фильтрации мелких частиц для получения четвертого фильтрата; пропускание четвертого фильтрата через установку мембранной фильтрации для получения пермеата и концентрата. Недостатком данного решения является сравнительно невысокая степень утилизации по содержанию аммиака (по азоту), по запаху, по содержанию нитратов и хлоридов, высокая щелочность среды, введение дополнительных загрязняющих веществ органической (акриловые полимеры) и неорганической природы (соли алюминия, гидроксид натрия), наличие микроорганизмов, а также сложная технология многоступенчатой фильтрации.

Известен биопрепарат из консорциума штаммов микроорганизмов, относящихся к родам Bacillus, Rhizobium, Agrobacterium для биологической переработки навоза сельскохозяйственных животных в органическое удобрение. Недостатком указанного биопрепарата является наличие в его составе микроорганизмов, относящихся только к 3 родам.

Близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятым авторами за прототип, является биопрепарат из эффективных микроорганизмов для деградации органических отходов, состоящий из штаммов родов Bacillus и дополнительно содержащий штаммы родов Pseudomonas, Enterobacter, Cellulomonas, Erwinia, Arthrobacter, Streptococcus, Propionibacterium при определенном эффективном составе и соотношении компонентов. Недостатком указанного биопрепарата является его способность к деградации только смеси трех разных видов органических отходов: срезанных сорняков, кухонных отходов, навоза крупного рогатого скота. Такая полифункциональность может снижать эффективность препарата при обработке индивидуальных видов органических отходов.

Технический результат достигается тем, что микробная композиция для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства состоит из штаммов родов Delftia, Cellulomonas, Rhodococcus, Rhizobium, Bacillus, Paenibacillus, Lactobacillus, Bifidobacterium при различном соотношении компонентов в зависимости от вида отхода.

Наиболее близким техническим решением является микробная композиция для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства (патент на изобретение RU 2609654, опубл.: 02.02.2017 Бюл. № 4), которая содержит Delftia lacustris BMCH-IB-C 142 ВКМ B-3032D, Cellulomonas persica BMCH-IB-C 35 BKM Ac-2727D, Rhodococcus qingshengii BMCH-IB-ONF 10 BKM Ac-2728D, Rhizobium nepotum BMCH-IB-ONF 5 BKM B-3028D, Bacillus subtilis BMCH-IB-ONF 14 BKM B-3029D, Paenibacillus endophyticus BMCH-IB-ONF 7 BKM B-3030D, Lactobacillus sp.BMCH-IB-M 3 BKM B-3031D, Bifidobacterium bifidum BMCH-IB-M 4 BKM Ac-2729D в заданном соотношении. Недостатком данного технического решения является то, что в данном составе нет микроорганизмов, разлагающих нефтепродукты, к тому же соотношение компонентов строго регламентируется в зависимости от видов отходов, а не в зависимости от конкретного содержания загрязняющих веществ и компонентов в органических отходах.

В состав заявляемой микробной композиции входят штаммы непатогенных природных микроорганизмов, депонированные в ВКМ, относящиеся к нескольким родам.

Техническое решение направлено на устранение указанных выше недостатков, и заключается в решении проблемы утилизации органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства до соответствия санитарным нормам.

Преимущество объясняется тем, что, в отличие от прототипа, предлагаемая микробная композиция для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства благодаря определенному различному соотношению компонентов в зависимости от вида отхода обеспечивает их полную переработку.

Положительный эффект заключается в соответствии обработанных указанным способом отходов действующим санитарным нормам и правилам как по содержанию ингредиентов, вредных органических примесей и бактерий, так и по отсутствию неприятных, специфических запахов и др.

Техническая задача решается тем, что препарат для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства, содержащий микроорганизмы Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus fastidiosus, Paenibacillus polimyxa, Pseudomonas sp., Nocardia sp., Chlorella vulgaris 711-54, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

1. Bacillus subtilis - от 0,1 до 99,4

2. Bacillus licheniformis - от 0,1 до 99,4

3. Bacillus fastidiosus - от 0,1 до 99,4

4. Paenibacillus polimyxa - от 0,1 до 99,4

5. Pseudomonas sp. - от 0,1 до 99,4

6. Nocardia sp. - от 0,1 до 99,4

7. Chlorella vulgaris 711-54 - от 0,1 до 99,4.

Представленные микроорганизмы, внесенные в разлагаемые отходы в определенном соотношении в зависимости от конкретного содержания загрязняющих веществ и компонентов в органических отходах, способны перерабатывать органические отходы быта человека (фекалии, остатки пищи и пр.), животноводства и птицеводства (навоз, навозная жижа, птичий помет) в высококачественное удобрение за 2-4 недели, а также способны к нейтрализации вредных газов, в частности сероводорода, аммиака, и неприятных запахов, препятствуют развитию патогенной микрофлоры.

Техническим результатом изобретения является создание препарата для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства, путем доведения стоков этих органических отходов до санитарных норм.

Ниже представлены характеристики микроорганизмов, входящих в состав заявляемого препарата.

Bacillus subtilis (B-4190) 21/3

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Национальный биоресурсный центр. Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ). ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России.

Название штамма: Bacillus subtilis 21/3.

Регистрационный номер в коллекции ВКПМ: В-4190.

Происхождение штамма выделен из сточных вод анидного производства Черниговского комбината химического волокна.

Культурально-морфологические признаки штамма: подвижные грамположительные палочки, споры овальные, расположены субтерминально. Размер клеток 1,4 х 0,5 мкм. На МПА колонии округлой формы, плоские, с морщинистой поверхностью, матовые. Край колоний изрезанный. Колонии имеют желтоватый оттенок. Размер 4,0-5,0 мм.

Условия культивирования штамма: МПА, 30-37 °С.

Штамм Bacillus subtilis ВКПМ В-4190 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Bacillus subtilis ВКПМ В-4190 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.2.731-99. Работа со штаммом не требует специальных мер предосторожности.

Bacillus fastidiosus (B-11090)

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Национальный биоресурсный центр. Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ). ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России.

Название штамма: Bacillus fastidiosus (B-11090).

Синонимы: Metabacillus fastidiosus

Регистрационный номер в коллекции ВКПМ: В-11090.

Происхождение штамма: садовая почва.

Область промышленного применения штамма: деструкция мочевой кислоты.

Условия культивирования штамма: Аллантоин минеральная среда (г/л): Аллантоин минеральная среда (г/л): K₂HPO₄ - 0.8, K₂HPO₄ - 0.2, MgSO₄ x 7H₂O - 0.5, CaCl₂ x 2H₂O - 0.05, FeSO₄ x 2H₂O - 0.01, аллантоин -20,0, агар - 15.0, дист. вода - 1000,00 мл. Температура - 30 °С.

Штамм Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.3.2322-08. Работа со штаммом не требует специальных мер предосторожности.

Bacillus licheniformis (B-2985)

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Национальный биоресурсный центр. Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ). ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России.

Название штамма: Bacillus licheniformis 94.

Регистрационный номер в коллекции ВКПМ: В-2985.

Происхождение штамма: выделен из почвы, взятой в районе с жарким сухим климатом.

Культурально-морфологические признаки штамма: клетки - споровые грамположительные палочки, расположенные одиночно, парами, цепочками. Колонии серовато-белого цвета, матовые, с ризоидным ростом.

Условия культивирования штамма: L-среда, г/л: дрожжевой экстракт - 5,0, пептон - 15,0, NaCl - 5,0, агар - 15,0, вода дист. - 1,0 л. Температура - 45 °С.

Сведения о безопасности использования штамма:

Штамм Bacillus licheniformis ВКПМ В-2985 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Bacillus licheniformis ВКПМ В-2985 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека, согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.3.2322-08. Работа со штаммом не требует специальных мер предосторожности.

Nocardia sp. (AC-552) KM-2

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Национальный биоресурсный центр. Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ). ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России.

Регистрационный номер в коллекции ВКПМ: АС-552.

Название штамма: Nocardia sp. (AC-552) KM-2.

Происхождение штамма: выделен из почвы с территории коксохимического предприятия.

Культурально-морфологические признаки штамма: клетки грамположительные, неподвижные, бесспоровые, кислотовариабельные, подвергающиеся морфологическому изменению во время роста: мицелий, состоящий из длинных нитей (1-1,5к6-10 мкм) фрагментируется до коротких палочек (1-1,5кб-3 мкм) за 24-30 ч роста культуры на твердой агаризованной среде. На мясо-пептонном агаре колонии округлые, 1-3 мм, матовые, розовые, гладкие, выпуклые, однородные, пастообразной консистенции, края ровные.

Условия культивирования штамма: синтетическая среда следующего состава, г/л: NaHPO₄ - 4,26; KH₂PО₄ - 2,65; MgSO₄ x 7Н₂О - 0,2; MnSO₄ x 7H₂O - 0,002; FeSO₄ x 7Н₂О - 0,01; СаСl - 0,02; Na₂MoO₄ - 0,001. Вода дистиллированная до 1 л, г в качестве источника углерода и азота используют пиридин, вносимый в концентрации 0,1-0,2 об.%. рН сред 7,0-7,2. Культивирование проводят при 28-30°С на качалке 200 об/мин 2-3 сут в зависимости от исходной концентрации пиридина. Инокулят выращивают при тех же условиях и вносят в среду в концентрации 5-10 об.%.

Штамм Nocardia sp. АС-552 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Nocardia sp. АС-552 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.3.2322-08. Работа со штаммом Nocardia sp. ВКПМ В-2335 не требует специальных мер предосторожности.

Paenibacillus polymyxa 1459-B

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Национальный биоресурсный центр. Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ). ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России.

Название штамма: Paenibacillus polymyxa 1459b

Регистрационный номер в коллекции ВКПМ: В-3015.

Происхождение штамма: получен из штамма АТСС 842, мутагенез.

Культурально-морфологические признаки штамма: споровые палочки с закругленными концами, расположенные одиночно, парами. Колонии телесного цвета, округлой формы, с волнистым краем.

Область промышленного применения штамма: продуцент внеклеточных полисахаридов.

Условия культивирования штамма: L-среда (г/л): дрожжевой экстракт - 5,0, пептон - 15,0, NaCl - 5,0, агар - 15,0, вода дист. - 1,0 л, картофельный агар. Температура - 30 °С.

Сведения о безопасности использования штамма:

Штамм Paenibacillus polymyxa ВКПМ В-3015 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Paenibacillus polymyxa ВКПМ В-3015 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.3.2322-09. Работа со штаммом Paenibacillus polymyxa ВКПМ В-3015 не требует специальных мер предосторожности.

Pseudomonas sp. TF4-1L

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Национальный биоресурсный центр. Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (ВКПМ). ФГБУ «ГосНИИгенетика» Минобрнауки России.

Название штамма: Pseudomonas sp. (Pseudomonas oleovorans) TF4-1L.

Регистрационный номер в коллекции ВКПМ: В-8621.

Номера в других коллекциях: АТСС 29347; NRRL B-14683 CIP 105816.

Культурально-морфологические признаки штамма: грамотрицательные палочки, одиночные или соединены в пары, подвижные.

Условия культивирования штамма: МПА, МПБ; Температура - 28-30°С.

Сведения о безопасности использования штамма:

Штамм Pseudomonas sp. B-8621 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Pseudomonans sp. B-8621 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.3.2322-08. Работа со штаммом не требует специальных мер предосторожности.

Chlorella vulgaris 711-54

Название или аббревиатура коллекции-депозитария, ее адрес: Российская Коллекция Микроводорослей и Цианобактерий IPPAS ИФР РАН. Институт Физиологии Растений им. К. А. Тимирязева Российской Академии Наук.

Название штамма: Chlorella vulgaris 711-54.

Регистрационный номер в коллекции IPPAS: C-2015.

Происхождение штамма: выделен из опресненных ванн острова Костьян Ругозергской губы Кандалакшского залива Белого моря.

Культурально-морфологические признаки: клетки шаровидной или слабоэллипсоидной формы, размером от 2 до 3 мкм. Хроматофор чашевидный, окраска зеленая, клетки не осаждаются, в суспензии распределены равномерно.

Условия культивирования: среда BG-11, г/л: K₂HPO₄ - 0,04, NaNO₃ - 1,5, MgSO₄ х 7H₂O - 0,075, CaCl₂ х 2H₂O - 0,037, лимонная кислота - 0,006, FeSO₄·7H₂O - 0,006, Na₂CO₃ - 0,2, ЭДТА - 0,001, раствор FeSO₄ х 7H₂O (7,45 г/л) + ЭДТА (5,57 г/л) - 1 мл/л, раствор микроэлементов (H₃BO₃ - 2,86 г/л, MnCl₂ х 4H₂O - 1,86 г/л, ZnSO₄ х 7H₂O - 0,22 г/л, CuSO₄ х 5H₂O - 0,08 г/л, Na₂MoO₄ х 7H₂O - 0,39 г/л, Co(NO₃)₂ х 6H₂O - 0,05 г/л) - 1 мл/л, pH - 7,1-7,2, содержание CO₂ в ГВС - 2%, скорость барботажа 0,3 л/мин, температура 27 °C, освещение круглосуточное, освещенность: 5-12 Вт/м², 50-120 мкмоль квантов ФАР на м² в сек, тип ламп: люминесцентные либо белые светодиодные.

Штамм Chlorella vulgaris 711-54 не является генетически модифицированным штаммом.

Штамм Chlorella vulgaris 711-54 не относится к микроорганизмам, патогенным для человека согласно классификации микроорганизмов, приведенной в Санитарных правилах СП 1.3.2322-08. Работа со штаммом не требует специальных мер предосторожности.

Заявленный препарат может быть использован:

- при утилизации, обезвреживания, обеззараживания и переработки твердой фракции навоза или помета;

- для переработки и деодоризации твердой фракции навоза и мочи внутри глубокой несменяемой подстилки из соломы или опилок;

- для очистки жидкой фракции навозных стоков в лагунах, прудах биоочистки по параметрам биохимического потребления кислорода (БПК), химического потребления кислорода (ХПК), сухого остатка, азота, фосфатов, патогенной микрофлоры вплоть до положительных рыбохозяйственных показателей;

- для очистки лагун от донного илистого осадка;

- для удаления корки в лагунах и навозохранилищах;

- для минимизации выделения аммиака, сероводорода, другой летучей органики с резким, тошнотворным, неприятным запахом, из навозных стоков, хранимых в лагунах, ваннах, жижесборниках свинарников, коровников и птичников;

- для переработки и деодоризации органических отходов быта человека и канализационных стоков.

Заявляемый препарат является полностью биологическим препаратом, представляющим многовидовую, полифункциональную консорцию, в состав которой входит смесь суспензий нескольких видов естественных почвенных аэробных микроорганизмов, обладающих усиленной способностью к деградации отходов растительного и животного происхождения, деструкции мочевой кислоты и утилизации аммиака, а также способностью к подавлению патогенных микроорганизмов за счет синтеза антибиотических и других биологически активных веществ. При попадании во влажную среду бактерии начинают активно размножаться, разрушая органику с образованием углекислого газа и воды. Синтезируя во внешнюю среду внеклеточные белки-ферменты (липолитические, амилолитические, гидролитические, лигнолитические и др.), микроорганизмы превращают сложные органические вещества в легкодоступные для усвоения микроорганизмами и растениями простые молекулярные структуры. Конечным продуктом является очищенный от патогенной микрофлоры полуперепревший или перепревший навоз, или помет, жидкая или илистая фракция канализационных стоков - гомогенная черная мажущаяся жижа. Время полезной жизнедеятельности полезных микроорганизмов препарата в среде органических стоков лимитировано только доступностью питания и составляет от 2 до 4 недель.

Действием препарата на твердую и жидкую фракцию органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства является:

- разложение (биологическая деструкция) органической составляющей навоза, сложных органических веществ навоза: белков, жиров, углеводов, волоса, целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина до более простых веществ, доступных для прямого усвоения микроорганизмами и растениями;

- интенсивное извлечение азота при разложении сложных органических веществ и конверсия аммонийного азота в необходимую для роста растений форму;

- подавление образования сероводорода, аммиака и других летучих органических веществ с резким неприятным и тошнотворным запахом;

- ускоренное обеззараживание органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства за счет многократной (более чем в 1000 раз) интенсификации микробного самоочищения органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства от патогенной и условно патогенной микрофлоры из организма как человека, так и домашних животных, и птицы в результате антагонизма и конкуренции за источник питания. Многократно сокращаются сроки выживаемости гельминтов.

В зависимости от исходного органического материала, в составе препарата могут находиться в разном соотношении:

1. Bacillus subtilis;

2. Bacillus licheniformis;

3. Bacillus fastidiosus;

4. Paenibacillus polimyxa;

5. Pseudomonas sp.;

6. Nocardia sp.;

7. Chlorella vulgaris 711-54;

КОЕ/мл - от 10⁸ до 10¹¹.

Также в препарате находятся продукты метаболизма вышеперечисленных микроорганизмов.

Способ производства препарата следующий. Сначала проводится подготовка посевных культур штаммов-продуцентов, присутствующих в препарате. Для этого штаммы бактерий выращивают раздельно на агаризованной питательной среде, оптимальной для каждого штамма в течение (48±2) часов при температуре 30°С. Далее выросшие бактериальные культуры смывают 0,9% раствором хлорида натрия с поверхности агаризованных питательных сред и вносят полученные суспензии микробных клеток в жидкие питательные среды для получения инокулята. Выращивают инокулят в шейкере-инкубаторе при 30°С и 170 об/мин в течение 72 часов. Затем подготавливаются жидкие питательные среды для культивирования каждого штамма, содержащие водорастворимые углеводы, источники органического азота, соли и воду. Следующим этапом является внесение посевной культуры (инокулята) в жидкую питательную среду в количестве 10% от объема среды. После этого проводится культивирование при 30°С и постоянной аэрации. о окончании культивирования культуральная жидкость каждого штамма отдельно фасуется в индивидуальную тару.

Используют полученный препарат следующим образом:

1. Внесение препарата

1.1. Подготовить препараты, подогревая/охлаждая канистры

1.2. Оптимальная температура для препаратов - +25…+35°С

1.3. Препараты работают в диапазоне от +10 до +45°С

1.4. Тщательно размешать каждый компонент, активно встряхивая канистры

1.5. Допустимо смешивание компонентов, но не позднее, чем за 10 минут до внесения в перерабатываемое стоки

1.6. Вносить препарат необходимо в несколько мест лагуны, пруды биоочистки, канализационные карты или другие места хранения органических отходов, стараясь покрыть максимальную площадь

1.7. Применяя разные технологические приемы, постараться размещать биодеструктор по всему объему лагуны.

2. Контроль работы препарата в местах биоочистки

2.1. Провести фото/аудиофиксацию состояния стоков в лагунах, прудах биоочистки, канализационных картах или других местах хранения органических отходов

2.2. Провести отбор проб стока

2.3. Ежедневно или через 2-5 дней проводить видео/фотофиксацию состояния стоков в лагунах прудах биоочистки, канализационных картах или других местах хранения органических отходов, одновременно определяя запах и консистенцию стоков

2.4. При достижении жидкообразной консистенции стоков и значительном уменьшении неприятного запаха дать команду на внесение стоков в поля.

3. Внесение разложившейся органики на поля

3.1. Применяется метод подпочвенного внесения жидких органических удобрений с помощью шланговой системы. В этом случае минимизируются потери ценных компонентов навозной жижи и неприятный запах.

3.2. Провести перемешивание миксером или другим способом навозной жижи в хранилище (лагуны, пруды биоочистки, канализационные карты или др. емкости).

3.3. Подготовить систему магистральных шлангов напрямую в поле, соединив магистральный шланг с драг-шлангом, который подключен к аппликатору, навешенному сзади на 3-х точечную навеску трактора.

3.4. Подключить к системе насосную станцию.

3.5. После того, как система шлангов развернута и проложена, запустить насос, и трактором с аппликатором равномерными челночными движениями продвигаясь по полю и волоча за собой драг-шланг, вносить жижу подпочвенно.

3.6. При применении технологии с перекачкой жижи в автоцистерны, использовать рекомендованные технологии.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

В течение летнего периода 2020 года проводилась обработка навозохранилища фермы КРС на 1500 голов препаратом (навозохранилище №1) в Рузаевском районе РМ в хозяйстве «Рузаевское молоко». В качестве контроля использовалось другое аналогичное навозохранилище той же фермы КРС, которое не обрабатывалось биопрепаратом (навозохранилище №2).

В составе отходов животноводческой продукции находились такие компоненты, как твердые выделения (кал - 64%), жидкие выделений (моча - 35,9 %), ПАВ (моющие средства - 0,1%). Учитывались все вещества, выделенные вместе с мочой и калом: азот мочевины, азот в других формах, мочевая кислота, аммиак, креатин, гипуровая кислота, продукты гниения белка (индол, скатол, крезол, фенол), пигменты (уробилин, урохром и др.), органические кислоты, жир, клетчатка БЭВ, зольные вещества.

В составе неорганических веществ были обнаружены соли натрия, калия, сернокислые, фосфорнокислые и другие подобные соли.

Проводилась ветеринарная экспертиза состава навозохранилища (70% грамположительных и 30% грамотрицательных бактерия, в составе которых патогенов- не обнаружено, не обнаружены глисты и другие гельминты). Были обнаружены следы нефтепродуктов.

Исходя из этого, было решено приготовить препарат следующего состава, масс %:

1. Bacillus subtilis - 15

2. Bacillus licheniformis - 15

3. Bacillus fastidiosus - 10

4. Paenibacillus polimyxa - 5

5. Pseudomonas sp. - 5

6. Nocardia sp. - 20

7. Chlorella vulgaris 711-54 - 30.

Такие же испытания проводились в Калужской области на свинокомплексе в 10000 голов в лагунах № 1 и №2. Исходя из того, что в составе лагун находились практически те же компоненты, но в несколько иных объемах, было решено приготовить препарат в следующих соотношениях, масс %:

1. Bacillus subtilis - 20

2. Bacillus licheniformis - 20

3. Bacillus fastidiosus - 10

4. Paenibacillus polimyxa - 5

5. Pseudomonas sp.- 5

6. Nocardia sp. - 15

7. Chlorella vulgaris 711-54 - 25.

Замеры уровня содержания аммиака, сероводорода и меркаптана в воздухе на расстоянии 30 см от поверхности навозохранилища производились раз в неделю. Шкала интенсивности запаха представлена в таблице 1.

Интенсивность запаха в радиусе до 10 метров вокруг навозохранилищ при использовании заявленного препарата Навобакт представлена в таблице 2.

К окончанию четвертой недели снижение содержания сероводорода и аммиака в воздухе над навозохранилищем № 1 составило 90 % от начального уровня, а над навозохранилищем № 2 осталось без изменений.

В таблице 3 представлены результаты замера интенсивности запаха в радиусе до 10 метров вокруг лагун при использовании препарата в них.

При замере интенсивности запаха в радиусе до 10 метров вокруг лагун к окончанию 4-ой недели снижение содержания сероводорода и аммиака в воздухе над лагуной № 1 составило 93 % от начального уровня, а над лагуной № 2 осталось практически без изменений.

В таблице 4 приведены другие примеры осуществления изобретения.

Благодаря действию рабочей дозы заявляемого препарата равномерно во всем объеме отходов и стоков:

- навозный сток очищается в лагуне по показателям: БПК, ХПК, аммонийный азот, фосфаты, микробиологическим и паразитологическим показателям, и в течение 2-3 месяцев готовы к вывозу на поля, возможна очистка стока до рыбохозяйственных нормативов;

- количество илистого осадка в лагунах уменьшается на 80 %;

- значительно или полностью уничтожается запах из лагун, несменяемой подстилки, ванн, выделение cероводорода, аммиака, и другой летучей органики в атмосферу из лагун, ванн, подстилки сокращается более чем на 90 %;

- сроки обеззараживания и созревания твердой навозной фракции в открытых/закрытых буртах, птичьего помета в секционных хранилищах сокращаются до 2-3 месяцев;

- конечный продукт переработки твердой фракции навоза представляет собой темную мажущуюся малотекучую массу полуперепревшего или перепревший навоза, компоста птичьего помета полужидкой консистенции, и является готовым органическим удобрением с возможностью его вносить при помощи насосной системы непосредственно на поля;

- содержание общего азота и фосфора остается на безопасном для растений и почвы уровне;

- общая токсичность свежего навоза и навозных стоков для растений снижается многократно;

- норма безопасного внесения навоза в почву (в том числе способом распыления) увеличивается в 2-3 раза, снижается экологический риск передозировки навоза при внесении в почву;

- повышается агротехнический эффект от использования переработанного навоза за счет увеличения ценности навоза как биодоступного для растений органического удобрения.

Таблица 4 Примеры осуществления изобретения

Компоненты пример
№1 пример
№2 пример
№3 пример
№4 пример
№5 пример
№6 пример
№7 пример
№8 пример
№9 пример
№10 пример
№11 пример
№12 пример
№13 Bacillus subtilis 0,1 20 0,1 45 15 0,1 55 0,1 0,1 13 0,1 3 99,4 Bacillus licheniformis 0,1 20 0,1 5 15 0,1 5 0,1 0,1 9 99,4 35 0,1 Bacillus fastidiosus 0,1 10 0,1 5 10 0,1 4 0,1 99,4 7 0,1 20 0,1 Paenibacillus polimyxa 0,1 5 0,1 25 5 0,1 5 99,4 0,1 11 0,1 8 0,1 Pseudomonas sp. 0,1 5 0,1 15 5 99,4 25 0,1 0,1 10 0,1 3 0,1 Nocardia sp. 0,1 15 99,4 4 20 0,1 5 0,1 0,1 5 0,1 30 0,1 Chlorella vulgaris 711-54 99,4 25 0,1 1 30 0,1 1 0,1 0,1 45 0,1 1 0,1 Область применения препарата Очищение водоемов от сорных водорослей Очищение лагун, заполненных конским навозом Очищение промышленных сточных вод Очищение лагун, заполненных свиным навозом Очищение лагун, заполненных навозом крупного рогатого скота Очищение отходов пищевой промышленности от болезней Очищение лагун, заполненных навозом мелкого рогатого скота Очищение субстратов для растений от болезней Разложение лагун преимущественно с мочой сельскохозяйственных животных Очищение лагун, заполненных птичьим пометом Очищение отходов, богатых протеином Очищение туалетов Очищение прудов для зарыбления

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен препарат для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства, содержащий микроорганизмы Bacillus subtilis ВКПМ В-4190, Bacillus licheniformis ВКПМ В-2985, Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090, Paenibacillus polimyxa ВКПМ В-3015, Pseudomonas oleoverans ВКПМ В-8621, Nocardia sp. ВКПМ Ас-552, Chlorella vulgaris IPPAS C-2015 с КОЕ/мл от 10⁸ до 10¹¹ в заданном соотношении. Изобретение обеспечивает снижение токсичности органических отходов человека и навозных стоков и нейтрализацию неприятных запахов за счет снижения, в частности, сероводорода и аммиака в воздухе. 4 табл.

Препарат для переработки органических отходов быта человека, животноводства и птицеводства, содержащий микроорганизмы Bacillus subtilis ВКПМ В-4190, Bacillus licheniformis ВКПМ В-2985, Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090, Paenibacillus polimyxa ВКПМ В-3015, Pseudomonas oleoverans ВКПМ В-8621, Nocardia sp. ВКПМ Ас-552, Chlorella vulgaris IPPAS C-2015 с КОЕ/мл от 10⁸ до 10¹¹, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

1. Bacillus subtilis ВКПМ В-4190 – от 0,1 до 99,4

2. Bacillus licheniformis ВКПМ В-2985 – от 0,1 до 99,4

3. Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090 – от 0,1 до 99,4

4. Paenibacillus polimyxa ВКПМ В-3015 – от 0,1 до 99,4

5. Pseudomonas oleoverans ВКПМ В-8621– от 0,1 до 99,4

6. Nocardia sp. ВКПМ Ас-552– от 0,1 до 99,4

7. Chlorella vulgaris IPPAS C-2015 – от 0,1 до 99,4.