БАКТЕРИАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА, ПТИЦЕВОДСТВА, ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО БЫТА И ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2023 года по МПК C05F3/00 C12N1/20 

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии, в частности к биопрепаратам и бактериальным композициям для деградации органических отходов, и может быть использовано для быстрой, эффективной переработки органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод в качественное органическое удобрение.

Известен биопрепарат «Байкал ЭМ-1» (№Государственной регистрации 226 (227, 228)-19-156-1, ТУ 9291-001-50710575-00, регистрант ООО «ЭМ-Кооперация», г. Москва). Этот препарат 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 неизменность 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 (Материалы II Международной научно-практич. конфер. «ЭМ-технология. Реальность и перспективы»; 15-19 ноября 2001 г., Улан-Удэ).

Известен биопрепарат из консорциума штаммов микроорганизмов, относящихся к родам Bacillus, Rhizobium, Agrobacterium для биологической переработки навоза сельскохозяйственных животных в органическое удобрение (Патент РФ №2286977, опубл. 10.11.2006, Бюл. №31).

Недостатком указанного биопрепарата является сложность технологии, включающую нейтрализацию навоза до рН 7-8, затем вермикомпостирование, удаление вермикультур и применение биопрепаратов. Кроме того, в состав препаратов входят только бактерии трех рода, применение которых недостаточно для деструкции всех компонентов навоза.

Известна композиция пробиотических микроорганизмов, содержащая молочно-кислые Lactobacillus casei 21, Streptococcus lactis 47, фотосинтезирующие Rhodopseudomonas palustris 108, дрожжи Saccharomyces cerevisiae 76 и сапротрофные бактерии в жидкой среде, предназначенная для утилизации осадков сточных вод. (Патент РФ №2668821, опубл. 02.10.2018, Бюл. №28).

Недостатком указанной композиции является дорогостоящая очистка от тяжелых изотопов водорода и кислорода воды, составляющей основу жидкой среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятый 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 (Патент РФ №2347808, опубл. 27.02.2009, Бюл. №6).

Недостатком указанного биопрепарата является его способность к деградации только смеси трех разных видов органических отходов: срезанных сорняков, кухонных отходов, навоза крупного рогатого скота. Такое ограничение по составу отходов может снижать эффективность препарата при обработке индивидуальных видов органических отходов.

Целью изобретения является разработка бактериальной композиции для переработки органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод, включающей бактерии различных трофических групп:

- олигонитрофильные - обладая комплексом протеолитических ферментов, активно разлагают органическое вещество, образуя богатый органическим азотом гумус, ассимилируют азот органического вещества в аммонийный, далее переводя его в нитраты и атмосферный азот, дображивают биогумусные отходы до высокопитательных органических удобрительных смесей, способствуя высокому качеству образующегося органического удобрения;

- целлюлозолитические - активно разрушают целлюлозосодержащие остатки, в т.ч. связанные и с органическим веществом, до легкодоступных углеводных субстратов;

- молочнокислые - выделяют консерванты, препятствующие развитию патогенной микрофлоры, способствуют сохранению всех питательных веществ образующегося компоста.

Технический результат достигается тем, что бактериальная композиция для переработки органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод состоит из штаммов родов Bacillus, Paenibacillus, Enterococcus, Pseudomonas, Lactobacillus при различном соотношении компонентов в зависимости от вида отхода.

В состав заявляемой бактериальной композиции входят штаммы не патогенных бактерий, депонированных в ВКПМ, относящиеся к нескольким родам (табл. 1).

Представленные бактерии способны перерабатывать органические отходы человеческого быта (фекалии, остатки пищи и пр.), животноводства, птицеводства (навоз, навозная жижа, птичий помет) и осадки сточных вод в высококачественное удобрение за 20 дней, а также способны к нейтрализации вредных газов, в частности сероводорода, аммиака, и неприятных запахов, препятствуют развитию патогенной микрофлоры.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в составлении бактериальной композиции для переработки органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод из смеси суспензий живых штаммов бактерий в определенном их видовом соотношении в зависимости от вида отхода. Штаммы относятся к различным родам, отличаются между собой по биологическим свойствам и направленности действия.

Они обладают способностью разлагать органические вещества белковой природы, широкий спектр углеводов, ассимилировать азот органического вещества в аммонийный, далее переводя его в нитраты и атмосферный азот, разрушать целлюлозосодержащие остатки, в т.ч. связанные и с органическим веществом, мочевину, продуцировать консерванты, препятствующие развитию патогенной микрофлоры, способствуя сохранению всех питательных веществ образующегося компоста, и т.п.

Возможность практического использования предлагаемой бактериальной композиции иллюстрируется примерами ее изготовления с использованием полной совокупности заявляемых признаков изобретения.

Пример 1. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», А следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 15, Paenibacillus polymyxa 1459b - 15, Bacillus megaterium BM-11 - 15, Bacillus subtilis 17 - 20, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 20, Pseudomonas sp. TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5.

Для этого штаммы бактерий выращивают раздельно в питательной среде, оптимальной для каждого штамма, в оптимальных условиях. Затем готовят суспензию каждого штамма в защитной среде и лиофильно высушивают, доводя концентрацию микробных клеток каждой культуры до 1,0-2,0×10⁹ КОЕ/г.После чего готовят смесь лиофилизатов штаммов в определенном соотношении.

Для приготовления удобрения 30 грамм препарата бактериальной композиции разводили в 10 л воды комнатной температуры, полученным раствором равномерно увлажняли 2 м³ смеси органических отходов быта человека (фекалии, остатки пищи и пр.). Компостную кучу плотно накрывали полиэтиленовой пленкой для ограничения доступа воздуха. При температуре воздуха +20-25°С проходила полная переработка отхода через 20 дней.

Пример 2. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», В следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 20, Paenibacillus polymyxa 1459b - 15, Bacillus megaterium BM-11 - 10, Bacillus subtilis 17 - 20, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 20, Pseudomonas sp.TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход животноводства - навоз КРС.

Полная переработка отхода животноводства - навоза КРС такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Пример 3. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», В следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 30, Paenibacillus polymyxa 1459b - 15, Bacillus megaterium BM-11 - 10, Bacillus subtilis 17 - 15, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 15, Pseudomonas sp.TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход животноводства - свиной навоз.

Полная переработка отхода животноводства - свиного навоза такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Пример 4. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», В следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 25, Paenibacillus polymyxa 1459b - 20, Bacillus megaterium BM-11 - 10, Bacillus subtilis 17 - 15, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 15, Pseudomonas sp.TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход животноводства - лошадиный навоз.

Полная переработка отхода животноводства - лошадиного навоза такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Пример 5. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», В следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 25, Paenibacillus polymyxa 1459b - 15, Bacillus megaterium BM-11 - 15, Bacillus subtilis 17 - 15, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 15, Pseudomonas sp.TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход животноводства - навоз МРС.

Полная переработка отхода животноводства - навоза МРС такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Пример 6. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», В следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 24, Paenibacillus polymyxa 1459b - 20, Bacillus megaterium BM-11 - 8, Bacillus subtilis 17 - 18, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 15, Pseudomonas sp. TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход птицеводства - помет куриный.

Полная переработка отхода птицеводства - помета куриного такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Пример 7. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», В следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 25, Paenibacillus polymyxa 1459b - 22 Bacillus megaterium BM-11 - 8, Bacillus subtilis 17 - 15, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 15, Pseudomonas sp.TF4-1L - 10, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 5, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход птицеводства - помет гусиный.

Полная переработка отхода птицеводства - помета гусиного такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Пример 8. Готовят бактериальную композицию «БиоОксКомпост», О следующего состава и количественного соотношения (масс. %): Bacillus fastidiosus - 10, Paenibacillus polymyxa 1459b - 10, Bacillus megaterium BM-11 - 15, Bacillus subtilis 17 - 20, Enterococcus thailandicus КПБ-2 - 22, Pseudomonas sp.TF4-1L - 15, Lactobacillus plantarum LPM-100 - 8, применяя манипуляции, изложенные в примере 1, в качестве органических отходов используя отход - осадок сточных вод.

Полная переработка отхода осадка сточных вод такой бактериальной композицией проходила через 20 дней.

Экспериментальные испытания показали оптимальную по составу и соотношению композицию из смеси штаммов бактерий, депонированных в ВКПМ, для разных видов перерабатываемых органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод (табл. 2).

Преимущество и положительный эффект объясняется тем, что в отличие от прототипа, предлагаемая бактериальная композиция для переработки органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод, благодаря определенному различному соотношению компонентов в зависимости от вида отхода обеспечивает их полную переработку.

Изобретение относится к области биотехнологии и представляет собой бактериальную композицию, состоящую из штаммов бактерий родов Bacillus, Paenibacillus, Enterococcus, Pseudomonas, Lactobacillus при различном соотношении компонентов в зависимости от вида отхода. Изобретение позволяет осуществить проведение ускоренной переработки органических отходов за 20 дней. 1 табл.. 8 пр.

Бактериальная композиция для переработки органических отходов животноводства, птицеводства, человеческого быта и осадков сточных вод, содержащая микроорганизмы Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090, Paenibacillus polymyxa 1459b ВКПМ В-3015, Bacillus megaterium ВМ-11 ВКПМ В-5293, Bacillus subtilis 17 ВКПМ В-5250, Enterococcus thailandicus КПБ-2 ВКПМ В-10684, Pseudomonas sp. TF4-1L ВКПМ В-8621, Lactobacillus plantarum LPM-100 ВКПМ В-8899 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Bacillus fastidiosus ВКПМ В-11090 10-30 Paenibacillus polymyxa 1459b ВКПМ В-3015 10-22 Bacillus megaterium ВМ-11 ВКПМ В-5293 8-15 Bacillus subtilis 17 ВКПМ В-5250 15-20 Enterococcus thailandicus КПБ-2 ВКПМ В-10684 15-22 Pseudomonas sp. TF4-1L ВКПМ В-8621 10-15 Lactobacillus plantarum LPM-100 ВКПМ В-8899 5-8