способ биологической переработки птичьего помета

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.