RU2539781C1 - Method of production of biofertiliser - Google Patents
Method of production of biofertiliser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539781C1 RU2539781C1 RU2013135780/10A RU2013135780A RU2539781C1 RU 2539781 C1 RU2539781 C1 RU 2539781C1 RU 2013135780/10 A RU2013135780/10 A RU 2013135780/10A RU 2013135780 A RU2013135780 A RU 2013135780A RU 2539781 C1 RU2539781 C1 RU 2539781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- hours
- bioconversion
- peat
- stage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 60
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 35
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims abstract description 20
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 claims abstract description 15
- 235000015099 wheat brans Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 30
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 5
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 27
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 16
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 abstract description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 abstract 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 21
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 16
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical class [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 10
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 9
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 7
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 5
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 5
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 5
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 description 4
- 241000305071 Enterobacterales Species 0.000 description 4
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 4
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 4
- 239000003864 humus Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical group 0.000 description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 4
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 4
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- 239000003674 animal food additive Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 3
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000006439 Aspergillus oryzae Species 0.000 description 2
- 235000002247 Aspergillus oryzae Nutrition 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 2
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 108010051210 beta-Fructofuranosidase Proteins 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588921 Enterobacteriaceae Species 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N [P].[K] Chemical compound [P].[K] RDXARWSSOJYNLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009056 active transport Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003625 amylolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 1
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000000013 helminth Species 0.000 description 1
- 239000004009 herbicide Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001573 invertase Substances 0.000 description 1
- 235000011073 invertase Nutrition 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 description 1
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000019156 vitamin B Nutrition 0.000 description 1
- 239000011720 vitamin B Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Landscapes
- Fertilizers (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам переработки куриного помета и торфа в специализированных биореакторах.The invention relates to agriculture, in particular to methods for processing chicken manure and peat in specialized bioreactors.
Разработка получения новых биоудобрений путем переработки органического сырья сводится к поиску экономически выгодных и экологически приемлемых технологий получения удобрений. Решение проблемы рационального использования многотоннажных отходов сельского хозяйства ведет к сбережению природных ресурсов, значительному уменьшению загрязнения окружающей среды.The development of obtaining new biofertilizers by processing organic raw materials is reduced to the search for economically viable and environmentally acceptable technologies for producing fertilizers. The solution to the problem of the rational use of large-tonnage agricultural waste leads to the conservation of natural resources, a significant reduction in environmental pollution.
Биоконверсионный процесс (процесс ферментации) - один из современных способов переработки органических отходов. Он основан на участии различных групп микроорганизмов в метаболических превращениях, связанных с распадом и синтезом высокомолекулярных соединений.The bioconversion process (fermentation process) is one of the modern methods of processing organic waste. It is based on the participation of various groups of microorganisms in metabolic transformations associated with the decay and synthesis of high molecular weight compounds.
Известен способ биоконверсии органических отходов в кормовую добавку и удобрение (Пат. РФ №2151133, Кл. C05F 3/00, 1998), включающий измельчение органических отходов и торфа с последующим их перемешиванием, введение в смесь микроэлементной добавки и проведение процесса биоконверсии в две стадии при повышенной температуре. Первую стадию биоконверсии проводят в течение 70-72 часов при температурном интервале 37-39°C, вторую - в течение 46-48 часов при 75-85°C, причем обе стадии носят как аэробный (в момент продувки), так и анаэробный (при отсутствии продувки) характер. После окончания второй стадии осуществляют постепенное охлаждение готового продукта до температуры окружающей среды.A known method of bioconversion of organic waste into a feed additive and fertilizer (Pat. RF №2151133, CL. C05F 3/00, 1998), including grinding of organic waste and peat with their subsequent mixing, the introduction of a trace element additive in the mixture and the bioconversion process in two stages at elevated temperature. The first stage of bioconversion is carried out for 70-72 hours at a temperature range of 37-39 ° C, the second for 46-48 hours at 75-85 ° C, both stages being both aerobic (at the time of purging) and anaerobic ( in the absence of a purge) character. After the second stage is completed, the finished product is gradually cooled to ambient temperature.
Недостатком данного способа является большое количество микроэлементов в составе солей, входящих в комплексную микроэлементную добавку, что приводит к удорожанию продукта биоконверсии.The disadvantage of this method is the large number of trace elements in the composition of the salts included in the complex trace element supplementation, which leads to an increase in the cost of the bioconversion product.
Известен способ получения кормовой добавки биоконверсией органических отходов (Пат. РФ №2153262, Кл. А23К 1/00, 1999), включающий измельчение органических отходов и торфа с последующим их перемешиванием, введение в смесь биошрота от производства амилоризина и проведение процесса биоконверсии в две стадии при повышенной температуре. Первую стадию биоконверсии проводят в течение 68-72 часов при температурном интервале 36-39°C, вторую - в течение 45-49 часов при 75-90°C с последующим охлаждением готового продукта до температуры окружающей среды. Во время процесса биоконверсии смесь периодически продувают кислородосодержащим газом в продольном и поперечном направлениях.There is a method of producing a feed additive by bioconversion of organic waste (Pat. RF No. 2153262, Cl.
Недостаток данного способа заключается в том, что его реализация сопряжена с производством амилоризина, что приводит к удорожанию конечного продукта. Биошрот от производства амилоризина представляет собой твердые отходы поверхностного культивирования плесневого гриба Aspergillus oryzae на питательной среде, включающей непостоянные по составу компоненты - пшеничные отруби, солодовые ростки и древесные опилки, что отражается на качестве конечного продукта. При производстве плесневого гриба Aspergillus oryzae не исключено накопление токсинов в питательной среде, используемой в качестве биошрота. Кроме того, как и в известном способе биоконверсии органических отходов в кормовую добавку и удобрение (Пат. РФ №2151133), большой диапазон температур, а также временных интервалов проведения каждой стадии процесса может привести к изменению условий развития микроорганизмов и, следовательно, к изменению состава готового продукта.The disadvantage of this method is that its implementation is associated with the production of amylorizin, which leads to a rise in price of the final product. Bio-meal from the production of amylorizin is a solid waste from the surface cultivation of Aspergillus oryzae mold on a nutrient medium that includes components of varying composition - wheat bran, malt sprouts and sawdust, which affects the quality of the final product. In the production of Aspergillus oryzae mold, the accumulation of toxins in the nutrient medium used as bio-meal is not ruled out. In addition, as in the known method of bioconversion of organic waste into a feed additive and fertilizer (Pat. RF №2151133), a large range of temperatures and time intervals for each stage of the process can lead to a change in the conditions of development of microorganisms and, consequently, to a change in the composition finished product.
Наиболее близкой к заявленной технологии биоконверсии органических отходов является способ получения биологически активного средства для роста и развития растений (Пат. РФ №2264460, Кл. С12Р 1/00, C05F 3/00, 2003, прототип). Способ включает предварительное измельчение органических отходов и торфа при соотношении компонентов 50:50 с последующим их перемешиванием, введение в смесь фосфорнокислого калия в количестве 0,01-0,5 мас.% исходной смеси, дополнительное перемешивание компонентов и проведение процесса биоконверсии в две стадии при повышенной температуре. Во время процесса биоконверсии смесь периодически продувают воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 20 мин. через каждые 12 часов. Первую стадию биоконверсии проводят в течение 72 часов в температурном интервале 36-39°C, вторую - в течение 48 часов при 75-80°C. Получают продукт ферментации - биологически активное средство с повышенным содержанием физиологически активных веществ, позволяющих использовать его как биостимулятор для роста и развития растений.Closest to the claimed technology of bioconversion of organic waste is a method of obtaining a biologically active agent for the growth and development of plants (Pat. RF No. 2264460, Cl. C12P 1/00,
Недостаток данного способа заключается в том, что исходная смесь подвергается только процессу механического измельчения, что не способствует эффективному разрушению высокомолекулярных соединений, которого можно достичь, например, за счет щелочного или кислотного гидролиза.The disadvantage of this method is that the initial mixture is subjected only to the process of mechanical grinding, which does not contribute to the effective destruction of high molecular weight compounds, which can be achieved, for example, by alkaline or acid hydrolysis.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в переработке куриного помета и торфа путем их биоконверсии в новое биоудобрение для роста и развития растений.The problem solved by this invention is the processing of chicken droppings and peat by bioconversion into a new biofertilizer for the growth and development of plants.
Технический результат изобретения - получение нового биоудобрения с повышенным содержанием физиологически активных веществ.The technical result of the invention is obtaining a new biofertilizer with a high content of physiologically active substances.
Поставленная задача решена тем, что в способе получения биоудобрения, включающем предварительное измельчение органических отходов и торфа с последующим их перемешиванием, введение в смесь биологически активной добавки с последующим дополнительным перемешиванием компонентов и проведение процесса биоконверсии в две стадии при повышенной температуре, при этом в процессе биоконверсии смесь периодически продувают воздухом в продольном и поперечном направлениях, а первую стадию биоконверсии проводят в температурном интервале 36-39°C, перед введением в смесь биологически активной добавки смесь ощелачивают 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси при температуре 20-22°C в течение 24 часов, а в качестве биологически активной добавки используют пшеничные отруби в количестве 3 мас.% смеси, кроме того, первую стадию биоконверсии проводят в течение 96 часов, вторую - в течение 24 часов при температурном интервале 55-60°C, а продувку смеси воздухом осуществляют в течение 30 мин через каждые 24 часа. В качестве органических отходов используют куриный помет. Куриный помет и торф в смеси берут в соотношении 50:50, а компоненты смеси измельчают до гранулометрического состава не более 10 мм.The problem is solved in that in a method for producing biofertilizer, including preliminary grinding of organic waste and peat with their subsequent mixing, introducing a biologically active additive into the mixture, followed by additional mixing of the components and carrying out the bioconversion process in two stages at elevated temperature, while in the bioconversion process the mixture is periodically flushed with air in the longitudinal and transverse directions, and the first stage of bioconversion is carried out in the temperature range 36-39 ° C, d the introduction of a mixture of biologically active additives, the mixture is alkalized with a 0.5% aqueous solution of potassium hydroxide in an amount of 1.5 l per 1 kg of the mixture at a temperature of 20-22 ° C for 24 hours, and wheat bran is used as a biologically active additive in the amount of 3 wt.% the mixture, in addition, the first stage of bioconversion is carried out for 96 hours, the second for 24 hours at a temperature range of 55-60 ° C, and the mixture is purged with air for 30 minutes every 24 hours. As organic waste, chicken droppings are used. Chicken droppings and peat in the mixture are taken in a ratio of 50:50, and the components of the mixture are crushed to a particle size distribution of not more than 10 mm.
Важными органическими веществами, присутствующими в биоудобрениях, являются гуминовые кислоты. Они повышают сопротивляемость растений неблагоприятным условиям внешней среды: засухе, высоким и низким температурам, токсичным веществам (пестицидам, гербицидам, тяжелым металлам), повышенной радиации. Гуминовые кислоты способствуют ускорению роста и развития растений, сокращению вегетационного периода, более раннему (на 8-10 дней) созреванию и увеличению урожайности сельскохозяйственных культур. Содержание гуминовых кислот в биоудобрении особо важно для почв Нечерноземья с их низким содержанием. Применение биоудобрений приводит к быстрой гумификации растительных остатков в почве, помогает уменьшить уровень эрозии за счет формирования стабильного гумуса и увеличивает содержание питательных веществ, улучшает гигроскопичность, увеличивает амортизирующие и регенерирующие качества почв.Important organic substances present in biofertilizers are humic acids. They increase the resistance of plants to adverse environmental conditions: drought, high and low temperatures, toxic substances (pesticides, herbicides, heavy metals), increased radiation. Humic acids help to accelerate the growth and development of plants, shorten the growing season, earlier (by 8-10 days) ripening and increase crop yields. The content of humic acids in biofertilizers is especially important for non-chernozem soils with their low content. The use of biofertilizers leads to rapid humification of plant debris in the soil, helps to reduce erosion due to the formation of stable humus and increases the nutrient content, improves hygroscopicity, increases the absorbing and regenerating qualities of soils.
Ощелачивание торфопометной смеси 0,5%-ным раствором КОН в объеме 1,5 л на 1 кг смеси имеет большое значение, в результате которого выделяются гуминовые вещества из торфа, улучшающие качество нового биоудобрения. Кроме того, ощелачивание торфопометной смеси направлено на эффективное разрушение высокомолекулярных соединений. Ионы калия повышают интенсивность окислительных реакций, оказывают сильное воздействие на образование белков, участвуют в активном транспорте ионов через мембрану клеток, усиливают их функциональную активность, что связано с воздействием этого элемента на коллоидно-химические свойства плазмы. В результате ощелачивания торфопометной смеси к процессу ее механического измельчения добавляется эффективное разрушение высокомолекулярных соединений, способствующее измельчению субстрата и его наилучшей доступности для микрофлоры при биоконверсии.The alkalization of the peat mixture with a 0.5% KOH solution in a volume of 1.5 L per 1 kg of the mixture is of great importance, as a result of which humic substances from peat are released, which improve the quality of the new bio-fertilizer. In addition, the alkalization of the peat mixture is aimed at the effective destruction of high molecular weight compounds. Potassium ions increase the intensity of oxidative reactions, have a strong effect on the formation of proteins, participate in the active transport of ions through the cell membrane, enhance their functional activity, which is associated with the effect of this element on the colloidal chemical properties of the plasma. As a result of alkalization of the peat mixture, effective destruction of high molecular weight compounds is added to the process of its mechanical grinding, which contributes to the grinding of the substrate and its best availability for microflora during bioconversion.
Торф, являясь гумифицированным материалом, при обработке щелочным раствором способствует повышению выхода гуминовых веществ, которые в свою очередь являются мощными материальными и энергетическими агентами формирования почвенного плодородия. Являясь стимуляторами роста и развития растений, они широко используются как компоненты органоминеральных удобрений.Peat, being a humified material, when treated with an alkaline solution, increases the yield of humic substances, which in turn are powerful material and energy agents for the formation of soil fertility. Being stimulants of plant growth and development, they are widely used as components of organomineral fertilizers.
Птичий помет - ценное быстродействующее полное удобрение. В нем содержатся все основные питательные вещества, необходимые для растений, но в значительно большем количестве, чем в навозе (азота в нем больше в 4 раза, а фосфора в 6 раз), а вот калия немного меньше. Кроме этого он содержит протеин, клетчатку, безазотистые вещества, жир, золу. По действию на урожайность культур питательные вещества птичьего помета почти не уступают равному количеству питательных веществ минеральных удобрений. Так как питательные вещества в курином помете находятся в органической форме, они меньше вымываются из почвы, поступают в почву постепенно, на протяжении длительного периода, не создавая высокой концентрации солей, что повышает не только урожай, но и его качество (содержание витаминов, сахаров, белков, крахмала увеличивается, а нитраты в продуктах не накапливаются).Bird droppings are a valuable high-speed, complete fertilizer. It contains all the basic nutrients necessary for plants, but in a much larger amount than in manure (it contains 4 times more nitrogen and 6 times more phosphorus), but potassium is slightly less. In addition, it contains protein, fiber, nitrogen-free substances, fat, ash. By the effect on crop yields, the nutrients of bird droppings are almost equal to the equal amount of nutrients of mineral fertilizers. Since the nutrients in chicken droppings are in organic form, they are less washed out of the soil, gradually enter the soil over a long period without creating a high concentration of salts, which increases not only the crop, but also its quality (content of vitamins, sugars, proteins, starch increases, and nitrates do not accumulate in products).
Так как сырой куриный помет помимо своих достоинств обладает и массой неблагоприятных свойств, и поэтому для сохранения питательных веществ помета, улучшения его физических свойств и технологии внесения в почву, уничтожения патогенной микрофлоры и гельминтов, оптимальным решением будет термическая сушка помета.Since raw chicken droppings, in addition to its advantages, have a lot of unfavorable properties, and therefore, to preserve the nutrients of the droppings, improve its physical properties and the technology of applying to the soil, destroy pathogenic microflora and helminths, thermal drying of the droppings is the best solution.
Иногда, чтобы лучше сохранить питательные свойства куриного помета, его закладывают в компост, переслаивая каждые 5 см торфом или растительными остатками (20 см), а также землей (10 см). После созревания торфопометный компост вносят на грядки, применение этого обогащенного компоста по сравнению с чистым пометом уменьшает содержание нитратов в овощах и повышает устойчивость некоторых растений к болезням.Sometimes, in order to better preserve the nutritional properties of chicken manure, it is laid in compost, layered every 5 cm with peat or plant debris (20 cm), as well as soil (10 cm). After ripening, peat compost is applied to the beds, the use of this enriched compost reduces the nitrate content in vegetables and increases the resistance of some plants to diseases in comparison with pure manure.
Кроме того, в структуре отходов различных производств наблюдается большой вал куриного помета, что делает его достаточно доступным и дешевым сырьем.In addition, a large roll of chicken manure is observed in the waste structure of various industries, which makes it fairly affordable and cheap raw materials.
Способы выделения гуминовых веществ из различного природного гумифицированного материала довольно подробно изучены и описаны (Ваксман С.А. Гумус: происхождение, химический состав и значение его в природе. Под редакцией И.Н. Антипова-Каратаева, М.: Сельхозгиз., 1937, стр.437). Основными реагентами для извлечения гуминовых веществ обычно являются щелочные растворы. Наиболее часто используют водные растворы гидроксидов калия и натрия и значительно реже - углекислые растворы этих металлов (Кононова М.М. Органическое вещество почв, его природа, свойства и методы изучения. М.: из-во АН СССР, 1963, стр.314).The methods for isolating humic substances from various natural humified materials have been studied and described in sufficient detail (Vaksman S.A. Humus: origin, chemical composition and its importance in nature. Edited by I.N. Antipova-Karataeva, Moscow: Selkhozgiz., 1937, p. 437). The main reagents for the extraction of humic substances are usually alkaline solutions. Most often, aqueous solutions of potassium and sodium hydroxides are used, and much less often, carbonic solutions of these metals (Kononova M.M. Organic soil matter, its nature, properties and methods of study. M.: From Academy of Sciences of the USSR, 1963, p. 314) .
Известен способ выделения гуминовых веществ, в котором различные типы почв или торф обрабатывают раствором едкого натра или едкого калия при нормальных условиях в течение 6-8 часов (Христева Л.А. Роль гуминовой кислоты в питании высших растений и гуминовые удобрения. / Труды почвенного института им. В.В. Докучаева, М., 1951, т.38, стр.10-31). Диапазон оптимальных для растворения гумусу концентраций щелочи, например NaOH, в пределах которых выход в раствор гумусовых кислот максимален и стабилен, составляет для различного типа почв и торфа от 0,03 до 0,2 М. Наиболее рациональной и стандартной концентрацией растворов для выделения из природного сырья гуминовых веществ считают 0,1 М концентрацию. Именно эта концентрация минимально необходима для замещения водорода всех функциональных групп на ионы щелочного металла в процессе реакции солеобразования. Именно при этой концентрации щелочи образуются растворимые в водном растворе соли гуминовых кислот и химическая структура последних существенно не изменяется. Дальнейшее повышение концентрации щелочи излишне, а повышение за пределы 0,2-0,3 М - вредно, так как вызывает химическую деструкцию гумусовых веществ (В.В. Пономарева, Т.А. Плотникова. Гумус и почвообразование. Л.: Наука, 1980, стр.34).There is a method of isolating humic substances in which various types of soils or peat are treated with a solution of caustic soda or caustic potassium under normal conditions for 6-8 hours (Hristeva L.A. Role of humic acid in the nutrition of higher plants and humic fertilizers. / Proceedings of the Soil Institute them.V.V. Dokuchaev, M., 1951, T. 38, pp. 10-31). The range of alkali concentrations optimal for dissolving humus, for example NaOH, within which the output into the humic acid solution is maximum and stable, ranges from 0.03 to 0.2 M for various types of soils and peat. The most rational and standard concentration of solutions for isolation from natural raw materials of humic substances consider 0.1 M concentration. It is this concentration that is minimally necessary for the replacement of hydrogen of all functional groups with alkali metal ions in the process of salt formation. It is at this concentration of alkali that salts of humic acids soluble in an aqueous solution are formed and the chemical structure of the latter does not change significantly. A further increase in alkali concentration is unnecessary, and an increase beyond 0.2-0.3 M is harmful, as it causes chemical destruction of humic substances (V.V. Ponomareva, T.A. Plotnikova. Humus and soil formation. L .: Nauka, 1980, p. 34).
В ходе разработки способа получения нового биоудобрения были проведены исследования по выбору щелочи, объема и времени ее экспозиции и алгоритма биоконверсии, обеспечивающих его формирование. С этой целью в добавление к измельчению с целью глубокого разрушения высокомолекулярных органических соединений осуществляли обработку торфопометной смеси, используя три вида щелочей: KOH, NaOH и NH4OH в одинаковой концентрации - 0,5%. Ощелачивание проводили без подогрева, при обычной температуре, в течение 12 и 24 ч.During the development of a method for producing a new biofertilizer, studies were conducted on the choice of alkali, the volume and time of its exposure, and the bioconversion algorithm to ensure its formation. For this purpose, in addition to grinding for the deep destruction of high molecular weight organic compounds, the peat mixture was processed using three types of alkalis: KOH, NaOH and NH 4 OH in the same concentration - 0.5%. Alkalization was carried out without heating, at ordinary temperature, for 12 and 24 hours.
Варианты ведения процесса оценивали путем сравнения исходных торфопометных смесей и получаемых в результате ощелачивания (щелочного гидролиза) продуктов по нескольким показателям: по наличию агрономически полезных аммонифицирующих микроорганизмов, по содержанию санитарно-показательной микрофлоры - энтеробактерий, а также по показателям, отражающим общую направленность процессов распада и синтеза различных соединений, - по окислительно-восстановительному коэффициенту (ОВК), представляющему собою отношение активности ферментов каталазы и дегидрогеназы, по инвертазно-целлюлазному коэффициенту (ИЦК), представляющему собою отношение активности ферментов инвертазы и целлюлазы.Variants of the process were evaluated by comparing the initial peat mixtures and the products obtained as a result of alkalization (alkaline hydrolysis) by several indicators: by the presence of agronomically useful ammonifying microorganisms, by the content of sanitary-indicative microflora - enterobacteria, and also by indicators reflecting the general orientation of the decomposition and synthesis of various compounds, according to the redox coefficient (HVA), which is the ratio of the activity of enzymes cat manholes and dehydrogenase, invertase, cellulase by coefficient (ITSK) is the ratio of the activity of the enzymes invertase and cellulase.
Часть показателей была в пользу 12-часовой, часть - в пользу 24-часовой обработки щелочами. Обработка исходной торфопометной смеси КОН в течение 24 ч оказалась оптимальной, так как приводила к увеличению численности аммонифицирующей микрофлоры в 5 раз, к существенному снижению санитарно-показательной микрофлоры - в 80 раз и к углублению процессов разложения высокомолекулярных соединений исходной смеси, выражающемся в увеличении ОВК и ИЦК почти в 3 и 2 раза соответственно. В связи с этим для проведения приема ощелачивания нами был выбран 0,5%-ный раствор КОН; кроме того, при выборе экстрагента была учтена физиологичность калия, используемого микрофлорой для построения белков, что особенно важно при проведении в дальнейшем микробной конверсии (биоконверсии).Some indicators were in favor of a 12-hour period, and part were in favor of a 24-hour alkali treatment. Processing the initial KOH peat mix for 24 hours was optimal, as it led to an increase in the number of ammonifying microflora by 5 times, to a significant decrease in sanitary-indicative microflora - by 80 times, and to a deepening of the decomposition processes of high molecular weight compounds of the initial mixture, expressed in an increase in HVAC and ICC almost 3 and 2 times, respectively. In this regard, to conduct alkalization, we chose a 0.5% KOH solution; In addition, when choosing an extractant, the physiological potassium used by microflora to build proteins was taken into account, which is especially important when conducting further microbial conversion (bioconversion).
Оптимальный объем щелочи КОН установили опытным путем, исследуя 3 различных объема 1, 1,5 и 2 л, добавляемые к исходной торфопометной смеси. Выбор остановили на 1,5 л щелочи, так как в этом варианте формировались наиболее благоприятные условия для осуществления процесса биоконверсии: pH на уровне 8,5-8,7; высокий уровень агрономически полезной микрофлоры, особенно азоттрансформирующей, низкий уровень санитарно-показательных микроорганизмов, повышенное образование гумусовых кислот (Гк/Фк=3,94/1,76%), высокое содержание NPK.The optimal volume of KOH alkali was established empirically, examining 3 different volumes of 1, 1.5 and 2 l, added to the initial peat mixture. The choice was stopped at 1.5 l of alkali, as in this embodiment the most favorable conditions were formed for the bioconversion process: pH at the level of 8.5-8.7; high level of agronomically beneficial microflora, especially nitrogen-transforming, low level of sanitary-indicative microorganisms, increased formation of humic acids (Gk / Fk = 3.94 / 1.76%), high NPK content.
После процесса ощелачивания, в результате которого получают первичное биоудобрение, его обогащают биологически активной добавкой - добавляют отходы мукомольного производства (ОММП) - пшеничные отруби, которые являются побочным продуктом мукомольного производства и представляют собой твердую оболочку зерна. Пшеничные отруби содержат на 100 г продукта: жиры (4,3 г), белки (15,6 г), углеводы (64,5 г), а также витамины группы В, микроэлементы, в том числе кальций, железо, магний, фосфор, калий, цинк. Это достаточно дешевый продукт, в целях предупреждения его складирования на мелькомбинатах необходимо разнообразить его применение. При его введении в количестве 3% от массы первичного биоудобрения, влажность биоудобрения снижается, тем самым способствуя оптимизации течения последующего биоконверсионного процесса.After the alkalization process, as a result of which primary biofertilizer is obtained, it is enriched with a biologically active additive - flour mill wastes (OMMP) are added - wheat bran, which is a by-product of the flour mill and is a hard shell of grain. Wheat bran contains per 100 g of product: fats (4.3 g), proteins (15.6 g), carbohydrates (64.5 g), as well as B vitamins, trace elements, including calcium, iron, magnesium, phosphorus potassium, zinc. This is a fairly cheap product, in order to prevent its storage at flour mills, it is necessary to diversify its application. When it is introduced in an amount of 3% by weight of the primary biofertilizer, the biofertilizer moisture decreases, thereby contributing to the optimization of the course of the subsequent bioconversion process.
Торф с куриным пометом в исходной смеси берут в соотношении компонентов 50:50. Смесь помета и торфа обладает довольно кислой реакцией. Обработка щелочами не способствует установлению сильно щелочной реакции, она устанавливается на уровне 8,5-8,7. Обработка щелочами богатого микроорганизмами субстрата хотя и приведет к ингибированию активности микрофлоры, переходу их в споры, но мягкое ощелачивание позволит микрофлоре при попадании в благоприятные условия перейти в вегетативную форму.Peat with chicken droppings in the initial mixture is taken in a ratio of 50:50 components. A mixture of litter and peat has a rather acidic reaction. Treatment with alkalis does not contribute to the establishment of a strongly alkaline reaction, it is set at 8.5-8.7. Treatment with alkalis of a substrate rich in microorganisms will lead to inhibition of microflora activity, their transition into spores, but mild alkalization will allow microflora to go into a vegetative form when it is in favorable conditions.
Полученный путем щелочного гидролиза продукт был подвергнут поэтапной биоконверсии:Obtained by alkaline hydrolysis, the product was subjected to phased bioconversion:
- при температуре 36-39°C в течение 96 ч, при которой активно развивается микрофлора, в том числе перешедшая в споровое состояние при щелочном гидролизе, обеспечивающая формирование продукта, обладающего характерными качественными показателями, присущими биоудобрениям, свидетельствуя о высоком уровне биогенности (наличие агрономически полезной микрофлоры), питательности (наличие элементов питания) и их доступности для растений и микрофлоры почвы (соотношение углерода к азоту = 12-15), физиологичности (наличие веществ с фитогормональным действием - гумусовые кислоты), благоприятной кислотности;- at a temperature of 36-39 ° C for 96 h, at which the microflora actively develops, including the one that has passed into a spore state during alkaline hydrolysis, ensuring the formation of a product with characteristic qualitative indicators inherent in bio-fertilizers, indicating a high level of biogenicity (agronomically beneficial microflora), nutrition (availability of nutrients) and their availability for plants and soil microflora (carbon to nitrogen ratio = 12-15), physiology (presence of substances with phytohormonal action viy - humic acids), favorable acidity;
- при температуре 55-60°C в течение 24 ч, при которой достигается экологичность биоудобрения (отсутствие энтеробактерий и низкое содержание грибов, среди которых встречаются патогены).- at a temperature of 55-60 ° C for 24 hours, at which ecological compatibility of biofertilizer is achieved (absence of enterobacteria and low content of fungi, among which pathogens are found).
В результате осуществления процесса биоконверсии создаются благоприятные условия для активного развития микроорганизмов. На первой стадии процесса, которая протекает 96 часов при температуре 36-39°C, наблюдается рост и развитие всех видов микроорганизмов, для которых данная температура является оптимальной - это мезофильные микроорганизмы, в том числе аэробные и анаэробные, развивающиеся за счет регулируемой подачи воздуха. За время проведения первой стадии процесса биоконверсии развивающиеся в ферментируемой массе микроорганизмы продуцируют ферменты, участвующие в процессах преобразования, причем активность микроорганизмов увеличивается за счет ощелачивания торфопометной смеси раствором КОН.As a result of the bioconversion process, favorable conditions are created for the active development of microorganisms. At the first stage of the process, which takes 96 hours at a temperature of 36-39 ° C, the growth and development of all types of microorganisms is observed, for which this temperature is optimal - these are mesophilic microorganisms, including aerobic and anaerobic ones, developing due to controlled air supply. During the first stage of the bioconversion process, the microorganisms developing in the fermented mass produce enzymes involved in the conversion processes, and the activity of the microorganisms increases due to the alkalization of the peat mixture by the KOH solution.
На второй стадии процесса, протекающей при температуре 55-60°C в течение 24 часов, активизируются термофильные микроорганизмы, которые влекут за собой новую волну преобразований соответствующими ферментами. Кроме того, высокая температура необходима для уничтожения патогенной микрофлоры с целью достижения санитарного эффекта - резкого снижения количества грибов и почти полного отсутствия энтеробактерий (представителей санитарной микрофлоры). Продувку воздухом проводят через весь объем смеси в поперечном и продольном направлениях по 30 минут каждые 24 часа на протяжении всего процесса биоконверсии.In the second stage of the process, proceeding at a temperature of 55-60 ° C for 24 hours, thermophilic microorganisms are activated, which entail a new wave of transformations by the corresponding enzymes. In addition, high temperature is necessary to destroy pathogenic microflora in order to achieve a sanitary effect - a sharp decrease in the number of fungi and an almost complete absence of enterobacteria (representatives of sanitary microflora). Air purging is carried out through the entire volume of the mixture in the transverse and longitudinal directions for 30 minutes every 24 hours throughout the entire bioconversion process.
Таким образом, именно такой стадийный температурный режим, обеспечивающий развитие известных микроорганизмов, при выбранной продолжительности процесса позволяет им достичь своего максимального развития.Thus, it is precisely such a staged temperature regime that ensures the development of known microorganisms, with a selected duration of the process allows them to achieve their maximum development.
Изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображена схема, поясняющая способ получения биоудобрения; на фиг.2 - биореактор для осуществления заявленного способа получения биоудобрения. В таблице 1 представлена ферментативная характеристика исходных и конечных проб при проведении щелочного гидролиза торфопометных смесей; в таблице 2 - характеристика биоудобрения, полученного заявленным способом; в таблице 3 показан результат практического применения нового биоудобрения - урожайность картофеля под влиянием биоудобрений.Figure 1 shows a diagram explaining a method for producing biofertilizer; figure 2 - bioreactor for implementing the claimed method for producing biofertilizer. Table 1 presents the enzymatic characteristics of the initial and final samples during alkaline hydrolysis of peat mixtures; table 2 - characteristics of biofertilizer obtained by the claimed method; table 3 shows the result of the practical application of the new biofertilizer - potato productivity under the influence of biofertilizers.
Способ получения биоудобрения включает следующие операции:A method of obtaining biofertilizer includes the following operations:
- измельчение куриного помета и торфа, взятых в соотношении компонентов 50:50, до гранулометрического состава не более 10 мм;- grinding chicken droppings and peat, taken in a ratio of components of 50:50, to a particle size distribution of not more than 10 mm;
- перемешивание измельченных компонентов;- mixing the crushed components;
- ощелачивание торфопометной смеси 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси при нормальных условиях (при температуре 20-22°C) в течение 24 часов;- alkalization of the peat mixture with a 0.5% aqueous solution of caustic potassium in the amount of 1.5 l per 1 kg of the mixture under normal conditions (at a temperature of 20-22 ° C) for 24 hours;
- введение в полученное первичное биоудобрение пшеничных отрубей в количестве 3 мас.% смеси (первичного биоудобрения);- introduction to the obtained primary biofertilizer of wheat bran in an amount of 3 wt.% of the mixture (primary biofertilizer);
- дополнительное перемешивание компонентов;- additional mixing of the components;
- проведение процесса биоконверсии в две стадии: первую стадию биоконверсии проводят при температурном интервале 36-39°C в течение 96 часов, вторую - при температурном интервале 55-60°C в течение 24 часов, при этом через каждые 24 часа смесь продувают воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 30 минут.- carrying out the bioconversion process in two stages: the first stage of bioconversion is carried out at a temperature range of 36-39 ° C for 96 hours, the second at a temperature range of 55-60 ° C for 24 hours, while every 24 hours the mixture is blown with air in longitudinal and transverse directions for 30 minutes.
Заявленный способ получения биоудобрения осуществляют следующим образом.The claimed method of producing biofertilizer is as follows.
Биореактор для осуществления способа получения биоудобрения состоит из корпуса 1, внутри которого размещена барботажная сетка 2, закрытого сверху крышкой 3. Через крышку 3 проходит приспособление 4 для вытягивания барботажной решетки 4. Биореактор устанавливают на подставку 5 в термостат, а контроль за температурой осуществляют по термометру 6. Для продувки смеси воздухом установлены барботажные трубки 7 - продольная аэрация, 8 - поперечная аэрация.The bioreactor for implementing the method of producing biofertilizer consists of a
Готовят смесь из куриного помета и торфа, взятых в соотношении 50:50. Исходное сырье измельчают до гранулометрического состава не более 10 мм и тщательно перемешивают до получения практически монодисперсной системы. Торфопометную смесь подвергают ощелачиванию 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси при нормальных условиях в течение 24 часов. Получают первичное биоудобрение, в которое добавляют пшеничные отруби в количестве 3 мас.%. Дополнительно перемешивают компоненты смеси и загружают в корпус 1 биореактора на барботажную сетку 2 и закрывают крышкой 3. Биореактор устанавливают на подставку 5 в термостат и термостатируют до температуры 36-39°C (контроль осуществляют термометром 6), продувают воздухом через барботажные трубки 7, 8. После этого начинается двухстадийный биоконверсионный процесс: первую стадию биоконверсии проводят в температурном интервале 36-39°C в течение 96 часов, вторую - при температурном интервале 55-60°C в течение 24 часов, при этом через каждые 24 часа смесь продувают воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 30 минут.A mixture of chicken droppings and peat is prepared, taken in a ratio of 50:50. The feedstock is crushed to a particle size distribution of not more than 10 mm and mixed thoroughly until an almost monodisperse system is obtained. Peat mixture is subjected to alkalization with a 0.5% aqueous solution of caustic potassium in the amount of 1.5 l per 1 kg of the mixture under normal conditions for 24 hours. A primary biofertilizer is obtained in which wheat bran is added in an amount of 3 wt.%. Additionally mix the components of the mixture and load into the
Полученный заявленным способом продукт - новое биоудобрение с повышенным содержанием физиологически активных веществ, расширяющее ассортимент удобрений, полученных путем биоконверсии органических отходов.The product obtained by the claimed method is a new biofertilizer with a high content of physiologically active substances, expanding the range of fertilizers obtained by bioconversion of organic waste.
Пример конкретного выполнения способа получения нового биоудобрения.An example of a specific implementation of the method of obtaining a new biofertilizer.
Получение биоудобрения начинается с подготовки исходной смеси органического сырья, состоящего из помета куриного и торфа, взятых в соотношении 50:50, общей массой 1 кг. Полученную смесь помещают в стеклянную емкость объемом 2 дм, тщательно перемешивают и измельчают до частиц с гранулометрическим составом не более 10 мм.Obtaining biofertilizer begins with the preparation of the initial mixture of organic raw materials, consisting of chicken droppings and peat, taken in a ratio of 50:50, with a total weight of 1 kg. The resulting mixture was placed in a glass container with a volume of 2 dm, thoroughly mixed and crushed to particles with a particle size distribution of not more than 10 mm.
Обработку (ощелачивание) торфопометной смеси проводят 0,5%-ной щелочью КОН объемом 1,5 л в течение 24 часов при температуре 20-22° с целью глубокого разрушения высокомолекулярных органических соединений. Благодаря приему ощелачивания активизируется ферментативная активность (табл.1) как ферментов-оксидоредуктаз (каталазы и дегидрогеназы), так и гидролаз (протеазы и целлюлазы).Processing (alkalization) of the peat mixture is carried out with 0.5% KOH alkali in volume of 1.5 l for 24 hours at a temperature of 20-22 ° in order to deeply destroy high molecular weight organic compounds. Thanks to the alkalization technique, enzymatic activity (Table 1) of both oxidoreductase enzymes (catalase and dehydrogenase) and hydrolase (protease and cellulase) is activated.
Далее в полученное первичное биоудобрение с целью снижения влажности и установления благоприятного уровня pH, позитивно влияющих на развитие микрофлоры, добавляют пшеничные отруби (отходы мукомольного производства) в количестве 3% от массы исходной торфопометной смеси (30 г), дополнительно перемешивают компоненты смеси, после чего помещают в биореактор объемом 1,75 дм3 и проводят двухстадийную биоконверсию.Further, in order to reduce the humidity and establish a favorable pH level that positively affect the development of microflora, wheat bran (waste from flour milling) is added to the obtained primary biofertilizer in the amount of 3% by weight of the initial peat mixture (30 g), the components of the mixture are additionally mixed, after which placed in a bioreactor with a volume of 1.75 dm 3 and conduct two-stage bioconversion.
Первая стадия биоконверсии осуществлялась при температуре 36-39°C в течение 96 ч, при которой активно развивалась микрофлора, в том числе и перешедшая в споровое состояние при щелочном гидролизе. На второй стадии биоконверсии, протекающей при температуре 55-60°C в течение 24 ч, достигалась необходимая экологичность биоудобрения (отсутствие энтеробактерий и низкое содержание грибов, среди которых встречаются патогены), чего было невозможно достигнуть на первой стадии, вследствие благоприятной для санитарно-показательной микрофлоры и микроорганизмов порчи температуры 36-39°C. Благодаря процессу биоконверсии постадийно формируется продукт с характерными качественными показателями, присущими биоудобрениям:The first stage of bioconversion was carried out at a temperature of 36-39 ° C for 96 h, at which the microflora actively developed, including the transition to the spore state during alkaline hydrolysis. At the second stage of bioconversion, proceeding at a temperature of 55-60 ° C for 24 hours, the necessary ecological compatibility of biofertilizer (lack of enterobacteria and low content of fungi among which pathogens are found) was achieved, which was impossible to achieve at the first stage, due to the favorable sanitary-indicative microflora and microorganisms spoiling temperatures 36-39 ° C. Thanks to the bioconversion process, a product is formed in stages with the characteristic quality indicators inherent in bio-fertilizers:
- наличие достаточно высокой численности агрономически полезной микрофлоры;- the presence of a sufficiently high number of agronomically useful microflora;
- наличие элементов питания в форме, доступной для растений и микрофлоры;- the presence of nutrients in a form accessible to plants and microflora;
- присутствие веществ с фитогормональным действием, гумусовые кислоты;- the presence of substances with a phytohormonal effect, humic acids;
- благоприятная кислотность (табл.2).- favorable acidity (table 2).
Пример практического применения нового биоудобренияAn example of the practical application of new biofertilizer
Полученное заявленным способом новое биоудобрение апробировали в качестве основного удобрения на посадках картофеля путем локального внесения. Его действие на растения и почвенную микрофлору оценивали в сравнении с известным биоудобрением - компостом многоцелевого назначения (КМН), которое производится промышленным способом во ВНИИМЗ. Дозы КМН и нового биоудобрения были идентичны - 4 т/га, так как при скрининговых исследованиях первичные результаты получают при аналогичных с контролем дозировках; общим для обоих биоудобрений контролем служил вариант без удобрений (б/у). В таблице 3 показана более высокая урожайность картофеля при использовании нового биоудобрения по отношению к обоим контрольным вариантам.Obtained by the claimed method, a new biofertilizer was tested as the main fertilizer on planting potatoes by local application. Its effect on plants and soil microflora was evaluated in comparison with the well-known bio-fertilizer - multi-purpose compost (KMN), which is produced industrially in VNIIMZ. The doses of KMN and new biofertilizer were identical - 4 t / ha, since when screening studies, the primary results are obtained at the same dosages as the control; common for both biofertilizers control was the option without fertilizers (b / y). Table 3 shows a higher potato yield when using a new bio-fertilizer in relation to both control variants.
Использование полученного заявленным способом нового биоудобрения способствовало улучшению относительно контроля (КМН) качества картофельных клубней: снижению нитратов ~ в 2 раза и увеличению крахмалистости в среднем на 12%. Почва при использовании биоудобрения прореагировала увеличением численности аммонифицирующей микрофлоры, но снижением содержания амилолитических микроорганизмов - конкурентов растений за доступный азот - и грибной флоры, среди которой встречается немало возбудителей болезней растений.The use of the new bio-fertilizer obtained by the claimed method has contributed to an improvement in the quality control (KMN) of potato tubers: a decrease in nitrates of ~ 2 times and an increase in starchiness by an average of 12%. Using biofertilizer, the soil reacted with an increase in the number of ammonifying microflora, but with a decrease in the content of amylolytic microorganisms - competitors of plants for available nitrogen - and fungal flora, among which there are many pathogens of plant diseases.
Заявленный способ позволяет получить новое эффективное биоудобрение. Кроме того, разработанный способ является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях.The claimed method allows to obtain a new effective biofertilizer. In addition, the developed method is technologically advanced, which allows scaling of the process and its implementation in an industrial environment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135780/10A RU2539781C1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Method of production of biofertiliser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135780/10A RU2539781C1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Method of production of biofertiliser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2539781C1 true RU2539781C1 (en) | 2015-01-27 |
| RU2013135780A RU2013135780A (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53281551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013135780/10A RU2539781C1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Method of production of biofertiliser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2539781C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620298C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-05-24 | Александр Семенович Мандельштам | Method of obtaining biodegritation from bird litter |
| RU2687452C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Плаза-Сити" (ООО "Плаза-Сити") | Method for production of solution of biologically active substances from poultry manure |
| RU2784389C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-11-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" | Method for enriching the soil when cultivating oats on chernozems |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2182796C2 (en) * | 2000-07-18 | 2002-05-27 | Тверской государственный технический университет | Method for obtaining feed additive from organic raw material |
| CN1405124A (en) * | 2001-08-12 | 2003-03-26 | 王秀波 | Biofermented compound fertilizer composition and its production method |
| RU2264460C2 (en) * | 2003-12-31 | 2005-11-20 | Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ) | Method for production of bioactive agent for plant cultivation |
| CN101081758A (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-05 | 天津市汉沽区福祥肥料加工厂 | Biofermentation composite fertilizer of enzyme agent and preparation method thereof |
| RU2346917C2 (en) * | 2007-04-16 | 2009-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Био Тэкс-Групп" | Organic and mineral fertiliser based on peat |
| RU2365568C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-08-27 | Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ) | Production method of liquid - phase biological substance for crop growing and agriculture |
| RU2428405C1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-09-10 | Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ) | Method of producing liquid-phase biological agent for crop growing and agriculture |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135780/10A patent/RU2539781C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2182796C2 (en) * | 2000-07-18 | 2002-05-27 | Тверской государственный технический университет | Method for obtaining feed additive from organic raw material |
| CN1405124A (en) * | 2001-08-12 | 2003-03-26 | 王秀波 | Biofermented compound fertilizer composition and its production method |
| RU2264460C2 (en) * | 2003-12-31 | 2005-11-20 | Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ) | Method for production of bioactive agent for plant cultivation |
| CN101081758A (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-05 | 天津市汉沽区福祥肥料加工厂 | Biofermentation composite fertilizer of enzyme agent and preparation method thereof |
| RU2346917C2 (en) * | 2007-04-16 | 2009-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Био Тэкс-Групп" | Organic and mineral fertiliser based on peat |
| RU2365568C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-08-27 | Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ) | Production method of liquid - phase biological substance for crop growing and agriculture |
| RU2428405C1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-09-10 | Государственное научно-исследовательское учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ) | Method of producing liquid-phase biological agent for crop growing and agriculture |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2620298C1 (en) * | 2016-07-19 | 2017-05-24 | Александр Семенович Мандельштам | Method of obtaining biodegritation from bird litter |
| RU2687452C1 (en) * | 2018-09-28 | 2019-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Плаза-Сити" (ООО "Плаза-Сити") | Method for production of solution of biologically active substances from poultry manure |
| RU2784389C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-11-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" | Method for enriching the soil when cultivating oats on chernozems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013135780A (en) | 2015-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kong et al. | Impact of biochar, calcium magnesium phosphate fertilizer and spent mushroom substrate on humification and heavy metal passivation during composting | |
| Gong et al. | Effects of Gleditsia sinensis pod powder, coconut shell biochar and rice husk biochar as additives on bacterial communities and compost quality during vermicomposting of pig manure and wheat straw | |
| Gaind | Effect of fungal consortium and animal manure amendments on phosphorus fractions of paddy-straw compost | |
| CN104261919A (en) | Process for producing efficient bioorganic fertilizers by resource utilization of dairy cow manure | |
| Zayed et al. | Bio-production of compost with low pH and high soluble phosphorus from sugar cane bagasse enriched with rock phosphate | |
| CN104710202A (en) | Use of bacterium of genus bacillus in circular agricultural cycle | |
| CN105152707A (en) | Fermentation raw materials of vegetable seedling substrate and rapid cultivating technology of vegetable seedling substrate | |
| KR19980042499A (en) | A kind of high nutrient compound fertilizer and its production method | |
| Saranraj et al. | Composting of sugar mill wastes: A review | |
| CN118146052A (en) | Preparation method of bio-enzyme amino acid microbial fertilizer based on fermentation technology | |
| Jayakumar et al. | Microbial conversion of agricultural residues into organic fertilizers | |
| CN106616005A (en) | Method for producing fish feed by using filtered sludge from sugar factory | |
| RU2646630C1 (en) | Method of producing biological fertiliser | |
| RU2539781C1 (en) | Method of production of biofertiliser | |
| KR100923403B1 (en) | Organic fertilizer based on Jatropha oil and its manufacturing method | |
| RU2579254C1 (en) | Method of producing biological fertiliser | |
| RU2363689C1 (en) | Method of vermicompost receiving | |
| RU2290389C2 (en) | Method for reprocessing of organic waste by composting with worms | |
| CN102161600A (en) | Biological organic fertilizer produced by utilizing thick yeast cream waste liquid | |
| WO2019127128A1 (en) | Graphite-based organic fertilizer manufacturing method | |
| Gayathri et al. | Composting of rice husk using different inocula and analysis of compost quality | |
| RU2186752C2 (en) | Method for obtaining plastic natural soil formation promoter | |
| WO2019127129A1 (en) | Method for preparing graphite-based organic fertilizer slurry | |
| RU2514401C1 (en) | Method of production of compost from saccharified residues | |
| JPH02177821A (en) | Bacterial biomass fertilizer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190731 |