Способ биологической переработки птичьего помета

Способ биологической переработки птичьего помета

Реферат

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.