Способ биологической переработки птичьего помета
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.
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 микроэлементов | |||
| Состав макроэлементов | Количество, % | Состав микроэлементов | Количество, мг/кг |
| Органические вещества | 60,0-62 | Марганец | 300-350 |
| Азот | 4,0-6,5 | Сера | 40,0-42,0 |
| Фосфор | 1,8-4,5 | Цинк | 20,0-23,0 |
| Калий | 1,5-3,0 | Медь | 3,0 |
| Железо | 0,1-0,2 | Бор | 4,5 |
| Кальций | 0,5-1,0 | Кобальт | 3,0-3,5 |
| Магний | 0,2-0,3 | Молибден | 0,05-0,07 |
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 Люба | Норма внесения, т/га | Высота растений, см | Урожайность, ц/га |
| Контроль (посев семян без внесения органического удобрения | - | 68,3±1,1 | 30,03 |
| Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 79,4±0,8 | 41,8 |
| 3 | 94,5±0,5 | 49,1 | |
| 4 | 95,3±0,8 | 50,7 | |
| 5 | 96,3±0,6 | 50,2 |
| По примеру 2. Яровая пшеница Люба | Норма внесения, т/га | Высота растений, см | Урожайность, ц/га |
| Контроль (посев семян без внесения органического удобрения | - | 55,8±1,1 | 26,7 |
| Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 59,4±0,8 | 30,8 |
| 3 | 72,7±0,5 | 37,1 | |
| 4 | 75,1±0,8 | 38,7 | |
| 5 | 71,9±0,6 | 39,0 | |
| По примеру 3. Гречиха Казанская крупнозерная | Норма внесения, т/га | Высота растений, см | Урожайность, ц/га |
| Контроль (посев семян без внесения органического удобрения | - | 53,3±1,1 | 6,2 |
| Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 59,4±0,8 | 6,8 |
| 3 | 66,6±0,5 | 7,1 | |
| 4 | 67,1±0,8 | 7,7 | |
| 5 | 66,9±0,6 | 7,9 |
| По примеру 4. Рапс Ханна | Норма внесения, т/га | Высота растений, см | Урожайность, ц/га |
| Контроль (посев семян без внесения органического удобрения | - | 52,3±1,1 | 15,2 |
| Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 59,4±0,8 | 15,7 |
| 3 | 85,6±0,5 | 16,7 | |
| 4 | 86,1±0,8 | 16,9 | |
| 5 | 89,9±0,6 | 17,0 |
| По примеру 1. Картофель Невский | Норма внесения, т/га | Высота растений, см | Количество клубней, штук | Урожайность, ц/га |
| Контроль (посев семян без внесения органического удобрения | - | 32,3±1,1 | 8-10 | 92,2 |
| Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 39,4±1,8 | 8-10 | 95,7 |
| 3 | 45,6±1,5 | 10-12 | 116,7 | |
| 4 | 46,1±1,8 | 10-12 | 125,9 | |
| 5 | 49,9±1,6 | 10-12 | 127,0 |
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.
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.
