Способ биологической переработки птичьего помета
Изобретение относится к биоконверсии отходов птицеводческих хозяйств и может быть использовано для получения экологически чистого эффективного удобрения под сельскохозяйственные культуры. Способ включает последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, формирование, по крайней мере, одного 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 B-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. Изобретение позволяет сократить время переработки птичьего помета и улучшить качество биокомпоста. 2 табл.
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 способ биологической переработки птичьего помета, предусматривающий смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом и последующим продуванием кислородсодержащим газом, в котором процесс ферментации осуществляют в реакторе 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 5 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.
Известен способ биологической переработки птичьего помета, предусматривающий смешение птичьего помета с влагопоглощающим материалом с последующей аэробной ферментацией смеси в присутствии консорциума микроорганизмов №ВКПМ В-5972, в качестве микроорганизмов используют Streptococcus fhermophilus, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius var. sallcinicus, Lactobacillus salivarius var salivarius, Lactobacillus acophilus, консорциум микроорганизмов 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 6 C05F 11/08, 1996 г.
Недостатком известного способа является сложность технологического процесса, а также большой расход микроорганизмов.
Наиболее близким по технической сущности является способ биологической переработки птичьего помета, включающий последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, формирование, по крайней мере, одного бурта, внесение микроорганизмов в жидкой форме в виде суспензии, перемешивание смеси, осуществление биологического разогрева и аэробную ферментацию смеси до естественного снижения ее температуры 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 в количестве 1·108-1·109 клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета (см. RU Патент 2322427, MПK C05F 11/08, (2006.01), 2008).
Недостатком известного способа является длительность процесса переработки, время ферментации занимает 25=30 суток, и недостаточное качество биокомпоста.
Задачей изобретения является сокращение времени переработки птичьего помета и улучшение качества биокомпоста.
Техническая задача решается способом биологической переработки птичьего помета, включающим последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, формирование, по крайней мере, одного бурта, внесение микроорганизмов в жидкой форме в виде суспензии, перемешивание смеси, осуществление биологического разогрева и аэробную ферментацию смеси до естественного снижения ее температуры до 25-30°С, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-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.
Решение технической задачи позволяет сократить время переработки птичьего помета и улучшить качество биокомпоста.
Приводим примеры конкретного выполнения.
Способ биологической переработки птичьего помета осуществляют следующим образом: помет с влажностью 90% и влагопоглощающий материал, в качестве последнего используют подстилочный помет с влажностью 50%, формируют, по крайней мере, один бурт, послойно укладывают помет и влагопоглощающий органический материал. Вносят микроорганизмы в жидкой форме в виде суспензии путем разбрызгивания перед перемешиванием. В качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-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. Осуществляют биологический разогрев до температуры 70°С и ведут аэробную ферментацию смеси до естественного снижения ее температуры до 25-30°С. Время ферментации занимает 7-15 суток. Полученное органическое удобрение фасуется в пластиковую тару и складируется. Полученный продукт можно также гранулировать с последующей его сушкой.
Пример 1.
Помет с влажностью 90% и влагопоглощающий материал, в качестве последнего используют подстилочный помет с влажностью 50%, послойно укладывают в бурт. В полученную смесь вносят микроорганизмы в жидкой форме в виде суспензии и перемешивают. В качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·107 клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета путем разбрызгивания перед перемешиванием по всему объему бурта, а затем осуществляют биологический разогрев до температуры 70°С и ведут аэробную ферментацию смеси при перемешивании и в отсутствие ультрафиолетовых лучей до естественного снижения температуры ферментационной смеси до 25-35°С. Время ферментации занимает 7-15 суток. 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 консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·106 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 консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·106 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 В-168, Bacillus mycoides B-691, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441 в количестве 1·107 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 | 63,0-82,0 | Марганец | 300-350 |
Продолжение таблицы 1 | |||
Азот | 4,0-8,0 | Сера | 40,0-42,0 |
Фосфор | 2,0-5,0 | Цинк | 20,0-23,0 |
Калий | 2,0-3,5 | 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 по сравнению с прототипом содержит в большем количестве органических веществ до 82%, азота до 8%, фосфора до 5% и калия до 3,5% и может быть использован в качестве эффективного удобрения.
В промышленных условиях в результате предпосевного внесения органического удобрения по заявляемому способу получено повышение урожайности. Данные по результатам опытов 2009 г. на ряде культур приведены в таблице 2.
Таблица 2 | |||
По примеру 1. Яровая пшеница Люба | Норма внесения, т/га | Урожайность, ц/га | По прототипу, урожайность, ц/га |
Контроль (посев семян без внесения органического удобрения) | - | 30 | 30,03 |
Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 45,4 | 41,8 |
3 | 49,9 | 49,1 | |
4 | 51,4 | 50,7 | |
5 | 52,8 | 50,2 | |
По примеру 2. Яровая пшеница Люба | Норма внесения, т/га | Урожайность, ц/га | По прототипу, урожайность, ц/га |
Контроль (посев семян без внесения органического удобрения) | - | 25,8 | 26,7 |
Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 31,0 | 30,8 |
3 | 38,2 | 37,1 | |
4 | 39,7 | 38,7 | |
5 | 41,0 | 39,0 |
Продолжение таблицы 2 | |||
По примеру 3. Гречиха Казанская крупнозерная | Норма внесения, т/га | Урожайность, ц/га | По прототипу, урожайность, ц/га |
Контроль (посев семян без внесения органического удобрения) | - | 5,8 | 6,2 |
Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 6,8 | 6,8 |
3 | 8,1 | 7,1 | |
4 | 8,9 | 7,7 | |
5 | 9,1 | 7,9 | |
По примеру 4. Рапс Ханна | Норма внесения, т/га | Урожайность, ц/га | По прототипу, урожайность, ц/га |
Контроль (посев семян без внесения органического удобрения) | - | 15,0 | 15,2 |
Удобрение по заявляемому объекту | 2 | 16,8 | 15,7 |
3 | 16,9 | 16,7 | |
4 | 17,0 | 16,9 | |
5 | 18,1 | 17,0 |
На основании положительных результатов были проведены исследования в промышленных условиях с яровой пшеницей Люба при предпосевной обработке полей площадью 500 га в количестве 3-4 т/га органического удобрения, полученного по заявляемому объекту. Прибавка урожая пшеницы составила более 50% по сравнению с контрольным полем (без внесения удобрений).
В промышленных условиях при предпосевной обработке полей площадью 500 га в количестве 3-4 т/га органического удобрения, полученного по заявляемому объекту, прибавка урожая ячменя Биос-1 составила 30% 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 subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441, Candida utilis Y-2441, см. Всесоюзная коллекция микроорганизмов «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 штаммов микроорганизмов готовят консорциум для промышленного использования.
Удобрение на базе заявляемого объекта 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 сократить время переработки птичьего помета и улучшить качество биокомпоста.
Способ биологической переработки птичьего помета, включающий последовательно послойную укладку помета и влагопоглощающего органического материала, формирование, по крайней мере, одного бурта, внесение микроорганизмов в жидкой форме в виде суспензии, перемешивание смеси, осуществление биологического разогрева и аэробной ферментации смеси до естественного снижения ее температуры до 25-30°С, отличающийся тем, что в качестве микроорганизмов используют консорциум штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides B-691, Candida utilis Y-2441, Streptomyces sp. Ac-154, Mukor psychrophilus F-1441 в количестве 1·106-1·107 клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета.