Способ биологической переработки сельскохозяйственных отходов
METHOD FOR BIOLOGICAL TREATMENT OF AGRICULTURAL WASTE

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, в частности, к способам переработки сельскохозяйственных отходов.
Известен способ переработки биологических отходов с получением белкового корма и биоудобрения (патент на изобретение RU 2644343С2, МПК: А01К 67/033, C05F 1/00, А23К 10/00, опубликован 08.02.2018), включающий получение живой биомассы личинок мух от лабораторной популяции мух Lucilia Caesar и Sarcophagida путем внесения кладок яиц лабораторной популяции синантропных мух (Lucilia Caesar и Sarcophagida) в кормовой субстрат на основе органических отходов в виде падежа птицеводческих или животноводческих хозяйств влажностью 60-70%, измельченного до фракции с размером частиц не более 30 мм.
Недостатками указанного аналога являются низкий выход биомассы личинок с одного квадратного метра, недостаточная производительность процесса выращивания, недостаточная степень выживания личинок.
Известен способ культивирования личинок синантропных мух на нативном свином навозе с получением биомассы личинок для кормовых целей, а также биоудобрения (патент на изобретение RU 2088080 С1, МПК: А01К 67/033, C05F 3/06, опубликован 27.08.1997). Сущность данного способа сводится к получению яйцекладок мух в репродукторе, инкубации и подросту личинок в предкультиваторе, переработке кормового субстрата и накоплению биомассы личинок в культиваторе, с последующей сепарацией личинок последнего возраста от биогумуса.
Недостатком данного способа является невозможность его применения при переработке растительных полимеров (слома, щепа и т.д.), поскольку синантропные (домовые) мухи не способны перерабатывать растительные полимеры. К тому же, домовая муха является потенциальным разносчиком бактериальных и грибных инфекций.
Известен способ переработки органических отходов личинками мух Hermetia illucens с получением белка животного происхождения и биогумуса (патент CN 104844288 A, Y02W 30/40, 19.08.2015), заключающийся в том, что готовят субстрат из коровьего навоза, который обезвоживают, заселяют полученный субстрат личинками мух Hermetia illucens возраста 3-4 суток, осуществляют биоконверсию субстрата в течение 5-6 суток и отделяют полученную биомассу личинок от полученного биогумуса.
Недостатком известного способа является низкий выход биомассы личинок и необходимость использования технических средств для высушивания личинок.
2
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ переработки органических отходов личинками мух Hermetia illucens с получением белка животного происхождения и биогумуса (патент н изобретение RU 2654220 C1, МПК: C05F 3/00 C05F 9/04, опубликован 17.05.2018), заключающийся в том, что получают яйца мух Hermetiai llucens, затем инкубируют яйца и подращивают личинки на питательной среде. Отделяют личинок II-III возраста и заселяют ими субстрат из органических отходов с плотностью 2,5-5,0 экз/см. Осуществляют биоконверсию субстрата в течение 7-14 суток, отделяют биомассу личинок от полученного биогумуса.
Недостатком известного способа является низкий выход биомассы личинок и, как следствие, низкая эффективность переработки органических отходов. К недостаткам данного способа также относятся необходимость сепарации личинок по достижению ими II-III возраста, трудоемкий процесс подсчета необходимого количества личинок для переработки субстрата, особенно в больших, промышленных объемах.
Задачей предлагаемого способа является повышение эффективности способа переработки органических отходов, путем повышения выхода биомассы личинок, со снижением трудоемкости при заселении личинок в сельскохозяйственные отходы (субстрат).
Поставленная задача решается тем, что получают яйца мух Hermetia illucens, затем инкубируют яйца и подращивают личинок на питательной среде, отделяют личинки, заселяют ими сельскохозяйственные отходы, осуществляют биоконверсию и отделяют биомассу личинок от полученного биогумуса, при этом в качестве сельскохозяйственных отходов используют навоз сельскохозяйственных животных, или птичий помет, или смесь птичьего помета с соломой, или спиртовую барду, или пивную дробину, или зерновые отходы, или отруби, или неликвидные семена сельскохозяйственных культур, или жмых, или шрот, или пищевые отходы, в отличие от прототипа в качестве питательной среды для подращивания личинок используют питательную смесь на основе зерновых или смесь на основе пищевых отходов, отделяют личинок от питательной среды в 3-х дневном возрасте, заселяют ими сельскохозяйственные отходы с плотностью 150 г личинок на 5 кг отходов, биоконверсию сельскохозяйственных отходов осуществляют в течение 12-15 суток, перед заселением сельскохозяйственных отходов личинками их обрабатывают Bacillus subtilis, помещают в темное место и хранят в течение 30 суток при температуре 22°С, после чего разбавляют водой до влажности 75-80%.
Использование личинок 3-х дневного возраста и заселение ими сельскохозяйственных отходов позволяет более эффективно использовать посадочный материал: исключить из расчета неоплодотворенные и погибшие яйца, которые по разным причинам могут откладывать мухи, а также точно рассчитать необходимое количество личинок для заселения определенного объема сельскохозяйственных отходов.
Из проведенных опытов определено, что оптимальное количество личинок, необходимых для полноценной переработки одного килограмма сельскохозяйственных отходов, составляет 30 г личинок 3-х дневного возраста. Личинки Hermetia illucens весом в тридцать грамм насчитывают порядка 200 тысяч личинок. Для переработки сельскохозяйственных отходов объемом 5 кг на один контейнер, потребуется 150 г 3-х дневных живых личинок.
Снижение трудоемкости достигается тем, что заселение сельскохозяйственных отходов личинками происходит без подсчета их количества, определяя только массу, рассчитанную для переработки одного килограмма сельскохозяйственных отходов (из расчета 150 г личинок на 5 кг сельскохозяйственных отходов, или 30 г личинок на 5 кг сельскохозяйственных отходов).
В предлагаемом способе в сельскохозяйственные отходы, например, из навоза животных и помета птицы добавляют штаммы бактерий Bacillus subtilis с содержанием живых микроорганизмов не менее 105 КОЕ в 1 грамме препарата. Полученные сельскохозяйственные отходы помещают в темное место и хранят его в течение 30 суток при температуре 22°С. По истечению времени сельскохозяйственные отходы доводят до оптимальной влажности и помещают 3-х суточных подрощенных личинок. Применение штаммов бактерий Bacillus subtilis позволяет снизить количество патогенных и условно патогенных микроорганизмов, а также запустить комплекс ферментативных активностей (протолитической, желатиназной, аминолитической, глюконазной, ксиланазной, фруктазилтрансферазной).
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:
Получают яйца мух Hermetia illucens, затем инкубируют их яйца и подращивают личинок на питательной среде. В качестве питательной среды для подращивания личинок используют питательную смесь на основе зерновых или на основе пищевых отходов.
Отделяют личинки от питательной среды в 3-х суточном возрасте и заселяют ими подготовленные сельскохозяйственные отходы с плотностью 150 г личинок на 5 кг сельскохозяйственных отходов.
В качестве сельскохозяйственных отходов для переработки используют навоз сельскохозяйственных животных, или птичий помет, или смесь птичьего помета с соломой, или спиртовую барду, или пивную дробину, или зерновые отходы, или отруби, или неликвидные семена сельскохозяйственных культур, или жмых, или шрот, или пищевые отходы.
Перед заселением сельскохозяйственных отходов личинками их предварительно подготавливают следующим образом: обрабатывают сельскохозяйственные отходы Bacillus subtilis, хранят в течение 30 суток в темном месте при температуре 22°С и перед заселением личинками сельскохозяйственные отходы разбавляют водой, доводя до влажности 75-80%.
Биоконверсия происходит в течение 12-15 суток, затем отделяют биомассу личинок от полученного биогумуса.
Предлагаемый способ переработки сельскохозяйственных отходов обеспечивает возможность эффективно решать проблему получения белкового корма и удобрения - зоогумуса, улучшения экологической обстановки, получения экологически чистой продукции растениеводства и животноводства, упорядочения экосистемы, создания благоприятных условий жизни людей. На его основе можно создать цикл экологически чистого и энергосберегающего, практически безотходного производства.
Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является повышение эффективности способа переработки органических отходов, путем повышения выхода биомассы личинок, со снижением трудоемкости при заселении личинок в сельскохозяйственные отходы.