Новый препарат на основе гидролизата для обеззараживания отходов Российский патент 2023 года по МПК C05F1/00 C05G3/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии создания препарата на органической основе с бактерицидными свойствами для обеззараживания отходов и дальнейшего получения органоминерального удобрения.

Обычно эффективное обезвреживание отходов, содержащих микрофлору достигается обработкой негашеной известью (до 30% к объему), аммиачной водой (в количестве 5-8% к массе отхода и выдержке не менее 5-10 суток) и тиазоном. Недостатком применения негашеной извести -необходимы большие объемы извести - до 30% к объему обрабатываемого отхода, тщательное и равномерное перемешивание для достижения результата. Для обработки аммиачной водой в количестве 5-8% к массе отхода и выдержке не менее 5-10 суток требуется герметичное оборудование - контейнеры, при этом циклический процесс ограничен объемом контейнеров и, соответственно, ограничен объем обеззараживаемых осадков.

Известен способ переработки осадков сточных вод (патент РФ 2457909), который включает обработку осадков сточных вод химическими реагентами. Недостатком указанного способа является то, что реагенты могут частично оставаться в воде после обработки, а также недостаточная эффективность для обезвреживания тяжелых металлов.

Известен способ переработки осадков сточных вод с использованием аммиачной воды (Валиев В. С, Иванов Д. В., Шагидуллин Р. Р. Способы утилизации осадков городских сточных вод (обзор). Российский журнал прикладной экологии, 2020, 4, 52-63). Недостатком указанного способа является то, что аммиачная вода взрывоопасна, токсична и требует выдерживание в специальных емкостях от 5-10 суток и более.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала безопасных средств для обеззараживания загрязненных микроорганизмами субстратов для дальнейшего получения органических удобрений.

Техническим результатом изобретения является то, что после использования предлагаемого препарата сокращается отрицательное влияние на окружающую среду с сохранением эффективности обеззараживания и снижением срока выдерживания (инкубации) препарата перед использованием.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что новый препарат на основе гидролизата для обеззараживания отходов содержит, мас. %: пептиды - (15-18); гидрооксид натрия - 25; сульфат меди (5-10); органические (продукты гидролиза жиры, углеводы) и минеральные примеси - (4-7), вода - остальное.

Предлагаемый новый препарат на основе навозного червя представляет гидролизат биомассы червей, включает хелатные комплексные соединения меди с пептидами. Вермикомпостирование - природная экологически безопасная технология, а выходной продукт - биогумус, который можно использовать как эффективное биологическое удобрение.

Основной состав навозного червя: вода 80-85%, сухая масса 14-16%, из них жир 0,9-1,2%, углеводы - 2,8-3,5%, белок 8,5-10%, зола 0,7-1%. По сухой массе черви содержат 55-70% белка. При щелочном гидролизе можно получить раствор, состоящий из низкомолекулярных фрагментов белка -пептидов и аминокислот.

Навозный червь Eisenia fetida культивируется для получения биомассы с целью получения пищевых добавок и питательных сред для культивирования микроорганизмов, кормовых добавок в рыбоводстве, птицеводстве, получения ферментных препаратов для медицины, сельского и коммунального хозяйства.

Отличие от других препаратов - при изготовлении не образуется отходов, сырье может быть выращено на органических отходах круглогодично, препарат после внесения в отход обеспечивает бактерицидное действие, после чего становится питательной средой для микроорганизмов. Препарат выдерживается (инкубируется) перед использованием в течении 3-7 суток.

Готовится препарат с применением метода щелочного гидролиза с подогревом и перемешиванием, и применением его для обработки активного ила или осадков сточных вод пищевых и/или коммунальных стоков или отходов сельского хозяйства, в частности, навоза и помета. Технология получения гидролизата из вермикультуры навозных червей включает в себя этапы: выращивание, отбор, очищение от субстрата, получение раствора пептидов гидролизом биомассы червей с добавлением сульфата меди, фильтрация раствора.

Введение в состав щелочи обеспечивает хранение полученного раствора не менее 0,5 года.

Состав для получения гидролизата, взятые в мас. %:

Биомасса навозных червей 15 соли меди (II) 1,0 щелочь 2,5 вода остальное.

Полученный препарат содержит хелатные комплексы меди, где в качестве лигандов выступают пептиды, полученные в результате щелочного гидролиза биомассы червей, массой 300-1500 кДа, которые обладают высокой способностью к взаимодействию на микроорганизмы, с последующим вовлечением пептидов в пищевую цепь микробиома при компостировании отходов, способствуя биодеградации органических отходов.

Новый препарат обеспечивает обеззараживание органических отходов, а именно:

1. Процесс обеззараживания происходит за счет распределения жидкого препарата в отходе.

2. Взаимодействие комплексов меди с пептидами происходит с оболочками клеток микроорганизмов, приводя к их гибели.

3. Белковый состав червей позволяет получить гидролизат состоящий из низкомолекулярных фрагментов белка - пептидов с большим многообразием функциональных групп и массой 300-1500 кДа.

4. Механизм действия препарата основан на сочетанном действии компонентов препарата, в частности медь приводит к нарушению целостности мембран микроорганизмов, что приводит приводит к высыханию и последующей гибели клеток. Свойства препарата особенно важны для быстрого обезвреживания биологически опасных отходов такие как навоз, помет, активных илов и пищевых и коммунального хозяйств.

5. Обработка навоза, помета препаратом не препятствует последующему компостированию отхода, белковая природа препарата стимулирует рост и развитие микроорганизмов.

Технология получения нового препарата.

1. Очистка червей от субстрата и содержимого кишечника из расчета 150 г биомассы на литр препарата.

2. Щелочной гидролиз червей - добавляется 25 г NaOH медленно заливается водопроводной водой с помешиванием на магнитной мешалке на 100 об./мин, нагревается до +60°С.

3. Проводится гидролиз биомассы червей с образованием низкомолекулярных фрагментов белков - пептидов, в течении 2-х часов, после чего добавляется 10 г сульфата меди и раствор при тех же условиях перемешивается 30 минут.

4. Полученный раствор остужается фильтруется через капроновую или полиамидную ткань и разливается для хранения и транспортировки в пластиковую тару.

Органоминеральное удобрение с новым препаратом может быть получено следующим образом.

Субстрат с высоким уровнем загрязнения по индексу БГКП и др. обрабатывается раствором препарата и перемешивается. Выдерживается в течении 24 часов, после чего используется как сырье для получение компостов.

Образцы активного ила с индексом БГКП 10000 КОЕ/г, объемом 3 литра обрабатывали препаратами из расчета 10, 20, 30 мл/литр, в трех повторностях, для сдачи на анализ после выдержки через 5 и 10 суток. В обработанных препаратами образцах после выдержки в течение 10 дней индекс БГКП составил 10 КОЕ/г, в 1000 раз меньше показателя исходного активного ила. Проведено сравнение результата обработки активного ила препаратом и аммиачной водой с выдержкой 10 суток. Результаты сравнения приведены в таблице:

После использования предлагаемого препарата снижается отрицательное воздействие на окружающую среду с сохранением эффективности обеззараживания отходов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Препарат на основе гидролизата биомассы червей для обеззараживания отходов характеризуется тем, что препарат получают путем очистки червей от субстрата и содержимого кишечника из расчета 150 г биомассы на литр препарата, проведения щелочного гидролиза червей путем добавления 25 г NaOH, медленной заливки водопроводной водой с помешиванием на магнитной мешалке на 100 об/мин, нагревания до +60°С, с образованием низкомолекулярных фрагментов белков - пептидов, в течение 2-х часов, затем в гидролизат добавляют 10 г сульфата меди и перемешивают при тех же условиях 30 минут, полученный раствор остужают, затем фильтруют через капроновую или полиамидную ткань и разливают для хранения и транспортировки в пластиковую тару. Все компоненты берут при определенном соотношении. Изобретение позволяет сократить отрицательное влияние на окружающую среду с сохранением эффективности обеззараживания и снижением срока выдерживания препарата перед использованием. 1 табл.

Препарат на основе гидролизата биомассы червей для обеззараживания отходов, характеризующийся тем, что препарат получают путем очистки червей от субстрата и содержимого кишечника из расчета 150 г биомассы на литр препарата, проведения щелочного гидролиза червей путем добавления 25 г NaOH, медленной заливки водопроводной водой с помешиванием на магнитной мешалке на 100 об/мин, нагревания до +60°С, с образованием низкомолекулярных фрагментов белков - пептидов, в течение 2-х часов, затем в гидролизат добавляют 10 г сульфата меди и перемешивают при тех же условиях 30 минут, полученный раствор остужают, затем фильтруют через капроновую или полиамидную ткань и разливают для хранения и транспортировки в пластиковую тару при следующем соотношении исходных компонентов, г:

биомасса червей 150 гидрооксид натрия 25 сульфат меди 10 вода до литра