Способ биоконверсии органических отходов для получения модифицированного удобрения и питательного субстрата

 

Изобретение относится к экологии, биотехнологической промышленности, коммунальному и сельскому хозяйству и предусматривает биоконверсию органических отходов биопрепаратом на основе отселектированных микроорганизмов в виде консорциума бактерий рода Lactobacillus с последующим внесением в смесь, состоящую из органических отходов и компонентов, имеющих питательную и удобрительную функцию, повторно указанного биопрепарата и жидкой культуры бактерий Bacillus mucilaginosus. Изобретение позволяет получить модифицированное биоудобрение и устранить отходы, загрязняющие окружающую среду. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к экологии, биотехнологической промышленности, сельскому и коммунальному хозяйству и касается получения высококачественного биоудобрения и субстрата для вермикультуры путем эффективной направленной биоконверсии отходов, загрязняющих окружающую среду.

Известен способ переработки сельскохозяйственных отходов компостированием, при котором (1) с помощью микроорганизмов ("стимуляторов") Pseudomonas putida перерабатывают помет, опилки, лигнин.

Однако способ не нашел применения из-за использования в составе "стимуляторов" условно- патогенной микрофлоры с непредсказуемыми свойствами.

Известен способ (2), предусматривающий переработку органических отходов животноводства в кормовой белок и биогумус с помощью вермикультуры.

Недостатком указанного способа является сложная рецептура питательной смеси с использованием дорогостоящих реагентов при весьма низкой производительности по конечному продукту.

Особенностью заявляемого способа является то, что биоконверсию отходов проводят в две ступени, используя биопрепарат на основе консорциума микроорганизмов. При этом в качестве компонентов (имеющих питательную и удобрительную функции) используют карбамид, ПАВ, фосфатсодержащее сырье, растительные полисахариды, микроэлементы в форме комплексонатов. Содержание сухих веществ доводят до 15-25%, рН среды доводят до 3,6-6,5 и осуществляют первую ступень биоконверсии. После снижения температуры конвертируемой смеси проводят вторую ступень биоконверсии, добавляя при перемешивании биопрепарат и дополнительно жидкую бактериальную культуру Вас. mucilaginosus (ВКПМ В-5987).

Полученный биопрепарат используют в качестве модифицированного биоудобрения, а для получения питательного субстрата, например для вермикультуры, в него вносят до 50% углеродсодержащих отходов пищевой или перерабатывающей промышленности, такие как рисовую шелуху, и/или зерноотходы, и/или свекловичный жом, и/или картофельную, виноградную мезгу.

Пример 1. К 10000 кг свиного навоза с влажностью 90% добавляли зерноотходы до достижения содержания 25% сухих веществ. Затем вносили биопрепарат, состоящий из 10 литров жидкой культуры консорциума кислотообразующих бактерий: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus lactobacillus, Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermopiles (ЗАО "БИОФЛОРА", B-04), карбамид 7 кг, лапрол 0,5 кг, кислый суперфосфат 20 кг, фосфорную кислоту для доведения рН до 4,5; смесь микроэлементов, содержащую Mg, Mn, Zn, В, Se, Fe, Mo в форме комплексонатов в количестве 20 г суммарно, ламинарию в количестве 20 кг. Смесь перемешивали, загружали в траншею. Стартовая температура смеси плюс 23^oС; динамику изменения температуры (до 30^oС) контролировали в течение 8 суток: на 4-е сутки температура биоконверсии достигала 70^oС, затем снижалась до +31^oС (окончание первой ступени биоконверсии). В полученный продукт при перемешивании вновь вносили 20 кг биопрепарата на основе бактериальной культуры ЗАО "БИОФЛОРА", B-04 и жидкую культуру Вас. mucilaginosus (ВКПМ В-5987). Динамику процесса контролировали по изменению температуры, которая к концу вторых суток достигала +35^oС и поддерживалась в течение трех суток. Полученный биопрепарат с влажностью 65,4% содержал 6% общего азота, 2,7% калия, 17,3% золы. Жизнеспособные семена, личинки и яйца насекомых не обнаружены. Патогенная микрофлора и гельминты отсутствуют.

Полученный биопрепарат разделили на 2 части: первая - для использования в качестве модифицированного, высококачественного органического биоудобрения (биогумуса); вторая часть - в качестве субстрата для вермикультуры.

Пример 2. Для приготовления питательного субстрата вермикультуры в полученный биопрепарат, полученный как описано в примере 1, при перемешивании добавляли зерноотходы в количестве 50% от объема биопрепарата, т.е. к 200 кг биопрепарата добавляли 100 кг зерноотходов. Полученную питательную смесь загружали в аппарат непрерывного выращивания калифорнийских червей с плотностью засева червями 10000 шт/м². Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Пример 3. В 100 кг твердой фракции городских хозбытотходов с содержанием сухих веществ 17% вносили 0,2 кг ортофосфорной кислоты и 20,0 г активированного угля для удаления специфического дурного запаха, перемешивали, затем вносили смесь торфа и почвогрунта до достижения сухих веществ 23%, затем для проведения биоконверсии вносили биопрепарат на основе бактериальной культуры ЗАО "БИОФЛОРА", В-04 и питательные добавки в соотношении, как описано в примере 1. Полученный биопрепарат после биоконверсии использовали в качестве модифицированного биоудобрения. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Пример 4. В 100 кг твердой фракции городских хозбытотходов с содержанием сухих веществ 17% вносили органическую кислоту (молочная кислота) в виде некондиционной перекисшей молочной сыворотки в количестве 5 литров и 20 г активированного угля. Дальнейшие операции осуществляли как описано в примере 3. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Пример 5. Часть продукта, полученного в примере 1, использовали в качестве модифицированного удобрения и вносили в почву при выращивании картофеля сорта "Мастер" из расчета 3 т биоудобрения на 1 га. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только утилизировать органические отходы сельского и коммунального хозяйства, но и получать высококачественное органическое биоудобрение, позволяющее в конечном итоге повысить плодородие почвы и урожайность с/х культур.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. Сидоренко О.Д. Патент РФ 2057108, бюл. 9, 1996г., с.214.

2. Тараторкин В. В. и соавт. Положит. решение по заявке на патент 97104014/13, приоритет 24.03.1997г.

Формула изобретения

1. Способ биоконверсии органических отходов для получения биоудобрения, включающий приготовление питательной смеси путем смешивания органических отходов и компонентов, имеющих питательную и удобрительную функцию, укладку полученной смеси в емкость для биоконверсии, биоконверсию, отличающийся тем, что биоконверсию проводят направленно в две ступени, а именно, с помощью биопрепарата, состоящего из консорциума кислотообразующих бактерий, включающего Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus (ЗАО "Биофлора", В-04), а в качестве компонентов, имеющих питательную и удобрительную функции, вносят карбамид, поверхностно-активное вещество, фосфатсодержащее сырье, микроэлементы в виде комплексонатов, растительные полисахариды, при этом содержание сухих веществ доводят до 15-25% с помощью углеродсодержащих отходов и устанавливают рН 3,6-6,5, проводят первую ступень биоконверсии, а вторую ступень проводят после снижения температуры конвертируемой смеси, для чего при перемешивании повторно вносят биопрепарат и дополнительно жидкую культуру бактерий Bac. mucilaginosus (ВКПМ В-5987).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что биопрепарат вносят в приготовленную питательную смесь в количестве 0,1-10,0%, первую ступень биоконверсии проводят при 22-28^oС в течение двух суток, смесь перемешивают, после чего температура смеси достигает 58-70^oС на 4-5 сутки, с последующим снижением до 28-32^oС, после чего проводят вторую ступень биоконверсии и вносят повторно 0,2-8,0% биопрепарата и бактериальную культуру Bac. mucilaginosus (ВКПМ В-5987), доводят температуру до 40^oС и поддерживают ее в течение 2-4 суток.

3. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что бактериальную культуру Bacillus mucilaginosus (ВКПМ В-5987) вносят из расчета 200-400 г на гектарную норму получаемого биопрепарата.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при биоконверсии твердой фракции городских хозбытстоков для дезодорации хозсбытстоки предварительно обрабатывают композицией, состоящей из кислоты и активированного угля при массовом соотношении 10:1-5 соответственно.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что для использования получаемого биопрепарата в качестве питательного субстрата, например, для вермикультуры, в полученный продукт вносят углеродсодержащие отходы пищевой перерабатывающей промышленности, выбранные из группы, включающей рисовую шелуху, зерноотходы, свекловичный жом, картофельную мезгу, виноградную мезгу до достижения содержания сухих веществ не менее 50%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2