Способ переработки птичьего помета Российский патент 2023 года по МПК A01C3/00 C05F3/00 C05F11/08 

Изобретение относится к промышленной биотехнологии, экологии и сельскому хозяйству, может быть использовано для переработки отходов птицефабрик и нейтрализации запаха.

Производство яиц и мяса домашних птиц постоянно увеличивается - это активно развивающаяся отрасль сельского хозяйства. Вместе с этим возрастает и объем отходов, причем как на птицефабриках, так и в индивидуальных хозяйствах. В среднем на один килограмм мяса бройлеров получают 3 килограмма помета (1). Таким образом проблема утилизации помета является актуальной для птицеводческих производств и частных хозяйств. Помет птиц может содержать опасные компоненты, такие как антибиотики, тяжелые металлы, пестициды, а его складирование приводит к расширению территорий с повышенным уровнем биологической опасности вследствие содержания в помете возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний. Залежи помета являются источниками выделения сероводорода, меркаптана, аммиака, фенолов, данные выделения опасны для человека.

На данный момент существует ряд разработок по использованию микробиоты для переработки птичьего помета.

Известен способ микробиологической переработки птичьего помета, (патент RU 2 522 523 С1, опубл. 20.07.2014), который осуществляется с использованием микробиологических культур, разведенных в воде и вносимых в птичий помет. В качестве микробиологических культур используют штамм дрожжей Candida krusei-96 и пищевые дрожжи Saccharomyces cerevisiae в соотношении 1:1 с титром 10⁸ КОЕ/мл. Микробные культуры вносят в количестве 2 мл на тонну помета однократно с последующей послойной укладкой птичьего помета с добавлением до 20% влагопоглощающего материала.

Недостатком указанного способа является то, что он не предотвращает появление неприятных запахов, используется только один вид микроорганизмов, что повышает риск гибели микроорганизмов и снижения эффективности переработки, необходима послойная укладка помета с добавлением влагопоглощающего материала, перекладывание отходов, использование водопоглощающего материала, что влечет за собой дополнительные траты и приводит к дороговизне способа.

Известен способ микробиологической переработки птичьего помета (патент РФ № RU 2 525 251, опубл. 12.03.2013), включающий укладку птичьего помета и внесение биодобавок в жидкой форме, осуществление биологического разогрева и анаэробной ферментации смеси. При этом осуществляются сбор и отвод биогаза, образующегося в процессе разложения птичьего помета.

Недостатками данного способа являются необходимость перекладывания отходов, сбора и отвода биогаза, а также контроль за разогревом отходов, способ не предотвращает появление неприятных запахов.

Известен способ биологической переработки птичьего помета (патент РФ №2 445 295, опубл. 20.03.2012). Изобретение может быть использовано при переработке органических отходов, в частности помета, с получением органического удобрения. Способ включает последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, формирование бурта и внесение микроорганизмов в жидкой форме в виде суспензии, перемешивание смеси, биологический разогрев и аэробную ферментацию смеси. Аэробную ферментацию смеси ведут до естественного снижения ее температуры до 25-30°С. В качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides В-691, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441 в количестве 1⋅10⁶-1⋅10⁷ клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета.

Недостатками данного способа являются необходимость перекладывания отходов, создание буртов, периодическое перемешивание отходов, а также контроль за разогревом отходов, то есть его дороговизна и необходимость применения дополнительных технических средств контроля состояния отходов, способ не предотвращает появление неприятных запахов.

Известен способ микробиологический переработки птичьего помета (патент РФ RU 2 437 864 С1 опубл. 27.12.2011), включающий внесение микробной культуры Pseudomonas sp. 114, депонированной в ВКПМ (Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов) под № В-5060, в птичий помет и перемешивание. Через 5 суток вносят микробную культуру Azotobacter chroococcum В 35, депонированную в ВКПМ под № В-6010, и вновь перемешивают. Титр вносимых микробных культур составляет для Pseudomonas sp. 114 - 10⁸ кл/мл и для Azotobacter chroococcum В 35 - 10⁸ кл/мл. Объемное соотношение вносимых культур 2:1 соответственно из расчета 45 мл на 1 кг птичьего помета при бесподстилочном содержании птицы. При подстилочном содержании птицы Pseudomonas sp. 114 и Azotobacter chroococcum В 35, взятые в отношении 2:1, вносят в количестве 15 мл на 1 кг помета. Перед внесением микробных культур каждую из них разбавляют водой в соотношении 1:2 соответственно. Микробиологическую переработку птичьего помета осуществляют в течение 15 суток. Изобретение позволяет ускорить процесс биоконверсии и одновременно увеличить биологическую активность продукта переработки, а также обеспечить его экологическую безопасность.

Недостатками данного способа, принятого за прототип, является то, что он не предотвращает появление запахов, необходимость перемешивания отходов и двукратного внесения микроорганизмов, что удорожает способ и повышает расход препаратов микроорганизмов.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение является получение консорций микроорганизмов с дублированием видов (штаммов) со сходными свойствами, что обеспечит устойчивость и продуктивность микробиоты в вариативных условиях окружающей среды. Кроме того, стоит задача упрощения технологического процесса переработки птичьего помета и расширение возможностей применения препаратов для переработки отходов различного срока хранения и различного объема, улучшения качества биокомпоста, получающегося в результате переработки.

Технический результат состоит в повышении эффективности обработки отходов за счет их ускоренной переработки. Кроме того, осуществление способа приводит к ликвидации запахов.

Для достижения технического результата предлагается способ микробиологической переработки птичьего помета, включающий использование отделенных от культуральной жидкости клеток штаммов бактерий Pseudomonas grimontii, депонированной в ВКПМ под №B-14020, Bacillus amyloliquefaciens, депонированной в ВКПМ под №B-14017, Bacillus licheniformis, депонированной в ВКПМ под №B-14018, в равном соотношении с титром 10⁸ КОЕ/мл в 9% растворе NaCl, используемого в качестве консерванта, вносимого в массу птичьего помета однократно сверху, при этом птичий помет поливают суспензией микроорганизмов в количестве 10⁸ КОЕ на 1 тонну помета.

Отличительной особенностью способа является использование трех микробных культуры для ускоренной деструкции помета и снижения его запаха. При этом используют клетки штаммов бактерий, депонированные в ВКПМ (Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов). Изобретение значительно упрощает технологический процесс переработки отхода птичьего помета. Обеспечивается ускоренная переработка отходов и ликвидация запахов при упрощении технологии (нет необходимости перекладывать отходы, укладывать послойно и пр.), и это достигается за счет того, что применяются три микробных культуры, предназначенные для ускоренной переработки птичьего помета и снижения его запаха. В результате применения микробиоты происходит: устранение запаха, ускорение компостообразования на 30%, в результате получается компост с высоким содержанием азота и фосфора.

Культуры получают следующим способом. Каждая микробиологическая культура выращивается в стерильных условиях отдельно на универсальной среде. Состав среды: кукурузный экстракт 450-900 г/л; меласса 50 г/л; сульфат магния 0,5 г/л; фосфат калия 2х замещённый 6 г/л; фосфат калия однозамещенный 3 г/л; сульфат аммония 3 г/л; хлорид натрия 5 г/л. Культивирование проводят при непрерывном перемешивании 60 об/мин, при постоянной температуре 26-29°С, объёмном расходе воздуха 1:1.

Получение композиции культур для использования. Применяемую суспензию готовят путем смешивания выращенных по отдельности микробиологических культур в соотношении 1:1:1, в качестве консерванта используют раствор 9% хлорида натрия. Данная концентрация NaCl является стандартной для консервации культур микроорганизмов.

Переработку осуществляют при положительной температуре, либо в теплое время года на открытом воздухе, либо в помещении.

Изобретение поясняется таблицами, где в таблицей 1 представлены результаты действия разных концентраций микроорганизмов, которое осуществляли в лабораторных условиях при комнатной температуре, внося микроорганизмы в помет объемом 1 л, в таблице 2 - выбор соотношения культур, проводили при естественных условиях окружающей среды (микроорганизмы вносили в равном соотношении, дальнейшее изменение соотношения микроорганизмов не контролировали. В результате выбран оптимальный титр и соотношение культур). Таблица 3 – результаты лабораторного испытания действия микроорганизмов на птичий помет при концентрации клеток 10⁸ КОЕ/мл в 9% растворе NaCl на 1 тонну помета.

Изобретение подтверждено следующими примерами:

Пример 1.

Птичий помет с влажностью 86% обрабатывают суспензией микроорганизмов в количестве с 10⁸ КОЕ на 1 тонну помета, путем полива отхода. Объем внесенной жидкости составлял 10л/100 кг. Запах от помета снижается на следующий день и исчезает через 3 суток. В зависимости от объема складированных отходов, скорость ферментации составляет от 7 до 15 суток. Полученный продукт представляет собой рыхлую смесь белесого оттенка, почти без запаха, которую можно использовать в качестве удобрения, фасовать непосредственно после окончания ферментации или высушивать перед фасовкой.

Пример 2.

Птичий помет с влажностью 96% обрабатывают суспензией микроорганизмов в количестве с 10⁸ КОЕ на 1 тонну помета, путем полива отхода. Объем внесенной жидкости составляет 5л/100 кг. Запах от помета снижается на следующий день и исчезает через 3 суток. Время переработки составляет от 7 до 15 дней.

Пример 3.

Для оптимизации внесения препарата в отходы с пониженной влажностью, проведены лабораторные эксперименты по переработке помета консорциумом микроорганизмов. Использованы образцы птичьего помета объемом по 1,5 литра различной влажности. Влажность зависела от срока хранения, который для образцов достоверно не установлен.

Эксперимент проводят при температуре 20°С, объем вносимой жидкости рассчитывают в соответствии с исходной влажностью помета, доводя влажность до 89%. Результаты отражены в таблице 3.

Показатели, полученного в результате переработки помета продукта в % по сухому веществу: азот – 4,6-8,2; фосфор – 2,1-5,2; калий – 2,1-3,6; железо – 0,1-0,2; кальций – 0,4-1,2; магний – 0,2-0,3.

Следует отметить, что механизм нейтрализации запахов основан на ускоренном разрушении липидов и белков отходов. Все используемые штаммы продуценты липаз и протеаз. Препарат подходит для применения на стихийных свалках отходов и на территории индивидуальных хозяйств.

Источники информации

1. Антонова О.И., Чихарин А.А., Андреев М.Е. Эффективность органо-минеральных удобрений на основе помета под яровую пшеницу // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сборник статей: в 3 кн. / XI Международная научно-практическая конференция (4-5 февраля 2016 г.). - Барнаул: РИО Алтайского ГАУ, 2016. - Кн. 2. - С. 3-4.

2. Способ микробиологической переработки птичьего помета. Патент RU 2522523 С1, опубликован 20.07.2014.

3. Способ микробиологической переработки птичьего помета. Патент RU 2525251 С1, опубликован 12.03.2013.

4. Способ биологической переработки птичьего помета. Патент RU 2445295, опубликован 20.03.2012.

5. Способ микробиологический переработки птичьего помета. Патент RU RU 2437864 С1, опубликовано 27.12.2011.

Таблица 2.

Использованные микроорганизмы Время
полного
разложения
отхода,
сутки Pseudomonas grimontii 12 Pseudomonas grimontii + Bacillus amyloliquefaciens 10 Pseudomonas grimontii + Bacillus licheniformis 10 Bacillus amyloliquefaciens + Bacillus licheniformis 11 Pseudomonas grimontii + Bacillus amyloliquefaciens +
Bacillus licheniformis 8

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ микробиологической переработки птичьего помета, включающий использование отделенных от культуральной жидкости клеток штаммов бактерий Pseudomonas grimontii, депонированной в ВКПМ под №B-14020, Bacillus amyloliquefaciens, депонированной в ВКПМ под №B-14017, Bacillus licheniformis, депонированной в ВКПМ под №B-14018, в равном соотношении с титром 10⁸ КОЕ/мл в 9%-ном растворе NaCl, используемом в качестве консерванта, вносимого в массу птичьего помета однократно сверху, при этом птичий помет поливают суспензией микроорганизмов в количестве 10⁸ КОЕ на 1 тонну помета. Изобретение позволяет повысить эффективность обработки отходов. 3 табл., 3 пр.

Способ микробиологической переработки птичьего помета, включающий использование отделенных от культуральной жидкости клеток штаммов бактерий Pseudomonas grimontii, депонированной в ВКПМ под №B-14020, Bacillus amyloliquefaciens, депонированной в ВКПМ под №B-14017, Bacillus licheniformis, депонированной в ВКПМ под №B-14018, в равном соотношении с титром 10⁸ КОЕ/мл в 9%-ном растворе NaCl, используемом в качестве консерванта, вносимого в массу птичьего помета однократно сверху, при этом птичий помет поливают суспензией микроорганизмов в количестве 10⁸ КОЕ на 1 тонну помета.