RU2803345C1 - New drug based on worm hydrolyzate for neutralization of heavy metals - Google Patents

New drug based on worm hydrolyzate for neutralization of heavy metals Download PDF

Info

Publication number
RU2803345C1
RU2803345C1 RU2022133423A RU2022133423A RU2803345C1 RU 2803345 C1 RU2803345 C1 RU 2803345C1 RU 2022133423 A RU2022133423 A RU 2022133423A RU 2022133423 A RU2022133423 A RU 2022133423A RU 2803345 C1 RU2803345 C1 RU 2803345C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biomass
heavy metals
worm
hydrolyzate
neutralization
Prior art date
Application number
RU2022133423A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Викторович Дёмин
Сергей Михайлович Севостьянов
Михаил Александрович Каплан
Александр Сергеевич Баикин
Елена Олеговна Насакина
Константин Владимирович Сергиенко
Сергей Викторович Конушкин
Артем Дмитриевич Горбенко
Ярослава Анатольевна Морозова
Екатерина Павловна Севостьянова
Елена Владимировна Гришина
Алексей Павлович Глинушкин
Михаил Анатольевич Севостьянов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии" (ФГБНУ ВНИИФ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии" (ФГБНУ ВНИИФ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии" (ФГБНУ ВНИИФ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2803345C1 publication Critical patent/RU2803345C1/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: preparation based on hydrolyzate of worm biomass for neutralization of heavy metals is characterized in that the preparation is obtained by cleaning the worms from the substrate and intestinal contents at the rate of 150 g of biomass per 1 litre of the preparation, carrying out alkaline hydrolysis of the worm biomass by adding 25g of NaOH, slowly pouring tap water with stirring on a magnetic stirrer at 100 rpm, heating up to +60°C, with formation of peptides from protein biomass, for 2 hours, the resulting solution is cooled, then filtered through a nylon or polyamide fabric and poured into plastic containers for storage and transportation. All components are taken at a certain ratio.
EFFECT: invention makes it possible to reduce the residual content of heavy metals.
1 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологии создания препарата на органической основе для обезвреживания тяжелых металлов и дальнейшего получения органоминерального удобрения.The invention relates to the field of agriculture, in particular to the technology of creating a preparation on an organic basis for the neutralization of heavy metals and the further production of organomineral fertilizer.

Увеличение населения, урбанизация, активное гражданское и промышленное строительство, добыча и переработка полезных ископаемых, интенсивная сельскохозяйственная деятельность нередко приводит к повышенному содержанию тяжелых металлов в органогенных отходах, в первую очередь осадках сточных вод коммунальных стоков, донных илов и отложений. Наличие подвижных форм солей тяжелых металлов в субстратах может препятствовать их использованию. В связи с этим, создание препарата для уменьшения токсичности и подвижности солей металлов в отходах для дальнейшей их переработки в органические удобрения является актуальной задачей.An increase in population, urbanization, active civil and industrial construction, mining and processing of minerals, and intensive agricultural activities often lead to an increased content of heavy metals in organic waste, primarily municipal wastewater sludge, bottom silts and sediments. The presence of mobile forms of heavy metal salts in substrates may hinder their use. In this regard, the creation of a drug to reduce the toxicity and mobility of metal salts in waste for their further processing into organic fertilizers is an urgent task.

Известен способ переработки осадков сточных вод (патент РФ 2457909), который включает обработку осадков сточных вод химическими реагентами. Недостатком указанного способа является то, что реагенты могут частично оставаться в воде после обработки, а также недостаточная эффективность для обезвреживания тяжелых металлов.There is a known method for processing sewage sludge (RF patent 2457909), which includes treating sewage sludge with chemical reagents. The disadvantage of this method is that the reagents may partially remain in the water after treatment, as well as insufficient efficiency for the neutralization of heavy metals.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала средств для обезвреживания загрязненных тяжелыми металлами субстратов для дальнейшего получения органических удобрений.The problem to be solved by the proposed invention is to expand the arsenal of means for neutralizing substrates contaminated with heavy metals for the further production of organic fertilizers.

Техническим результатом изобретения является то, что после использования предлагаемого препарата сокращается остаточное содержание тяжелых металлов.The technical result of the invention is that after using the proposed drug, the residual content of heavy metals is reduced.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что новый препарат на основе гидролизата червей для обезвреживания тяжелых металлов содержит, мас. %: пептиды - (15-18); гидрооксид натрия - 25; органические (продукты гидролиза жиры, углеводы) и минеральные примеси - (4-7), вода - остальное.The stated task and the specified technical result are achieved due to the fact that the new drug based on worm hydrolyzate for the neutralization of heavy metals contains, by weight. %: peptides - (15-18); sodium hydroxide - 25; organic (hydrolysis products of fats, carbohydrates) and mineral impurities - (4-7), water - the rest.

Полученный препарат содержит натриевые соли пептидов и жиров, массой 300-1500 Да (Дальтон), которые обладают высокой способностью к взаимодействию с тяжелыми металлами, с последующим вовлечением пептидов в пищевую цепь микробиома при компостировании отходов, способствуя биодеградации органических отходов.The resulting preparation contains sodium salts of peptides and fats, weighing 300-1500 Da (Dalton), which have a high ability to interact with heavy metals, with the subsequent involvement of peptides in the microbiome food chain during waste composting, promoting the biodegradation of organic waste.

При изготовлении препарата не образуется отходов, сырье может быть выращено на органических отходах круглогодично, препарат после внесения в отход и нейтрализации тяжелых металлов становится питательной средой для микроорганизмов.During the production of the drug, no waste is generated, the raw materials can be grown on organic waste all year round, the drug, after being added to the waste and neutralizing heavy metals, becomes a breeding ground for microorganisms.

Готовится препарат с применением метода щелочного гидролиза с подогревом и перемешиванием, и применением его для обработки активного ила или осадков сточных вод пищевых и/или коммунальных стоков или отходов сельского хозяйства, в частности, навоза и помета. Технология получения гидролизата из вермикультуры навозных червей включает в себя этапы: выращивание, отбор, очищение от субстрата, гидролиз биомассы, фильтрация раствора.The preparation is prepared using the method of alkaline hydrolysis with heating and stirring, and its use for the treatment of activated sludge or wastewater sludge from food and/or municipal wastewater or agricultural waste, in particular, manure and droppings. The technology for producing hydrolyzate from vermiculture of dung worms includes the following stages: cultivation, selection, purification from substrate, biomass hydrolysis, solution filtration.

Введение в состав щелочи обеспечивает хранение полученного раствора не менее 0,5 года.The introduction of alkali into the composition ensures that the resulting solution is stored for at least 0.5 years.

Состав для получения гидролизата, взятые в мас. %:Composition for obtaining hydrolyzate, taken in wt. %:

Биомасса навозных червейBiomass of dung worms 15±315±3 щелочьalkali 2,52.5 водаwater остальное.rest.

Полученный препарат содержит натриевые соли пептидов и жиров, массой 300-1500 Да (Дальтон), которые обладают высокой способностью к взаимодействию с тяжелыми металлами, с последующим вовлечением пептидов в пищевую цепь микробиома при компостировании отходов, способствуя биодеградации органических отходов.The resulting preparation contains sodium salts of peptides and fats, weighing 300-1500 Da (Dalton), which have a high ability to interact with heavy metals, with the subsequent involvement of peptides in the microbiome food chain during waste composting, promoting the biodegradation of organic waste.

Органоминеральное удобрение с новым препаратом может быть получено следующим образом.Organomineral fertilizer with a new preparation can be obtained as follows.

Субстрат с высоким уровнем загрязнения солями тяжелых металлов обрабатывается раствором препарата и перемешивается. Выдерживается в течение 24 часов, после чего используется как сырье для получения компостов.A substrate with a high level of contamination with heavy metal salts is treated with a solution of the drug and mixed. It is aged for 24 hours, after which it is used as raw material for composting.

Навозный червь Eisenia fetida культивируется для получения биомассы с целью получения пищевых добавок и питательных сред для культивирования микроорганизмов, кормовых добавок в рыбоводстве, птицеводстве, получения ферментных препаратов для медицины, сельского и коммунального хозяйства.The dung worm Eisenia fetida is cultivated to obtain biomass in order to obtain food additives and nutrient media for the cultivation of microorganisms, feed additives in fish farming, poultry farming, and the production of enzyme preparations for medicine, agriculture and municipal services.

Основной состав навозного червя: вода 80-85%, сухая масса 14-16%, из них жир 0,9-1,2%, углеводы - 2,8-3,5%, белок 8,5-10%, зола 0,7-1%.The main composition of the dung worm: water 80-85%, dry weight 14-16%, of which fat 0.9-1.2%, carbohydrates - 2.8-3.5%, protein 8.5-10%, ash 0.7-1%.

Новый препарат обеспечивает процесс нейтрализации тяжелых металлов в органических отходах, а именно:The new drug ensures the process of neutralizing heavy metals in organic waste, namely:

1. Процесс нейтрализации тяжелых металлов происходит за счет распределения жидкого препарата в отходе.1. The process of neutralizing heavy metals occurs due to the distribution of the liquid preparation in the waste.

2. Взаимодействие натриевых солей пептидов происходит с образованием комплексных соединений между растворимой солью металла и пептидами.2. The interaction of sodium salts of peptides occurs with the formation of complex compounds between the soluble metal salt and the peptides.

3. Белковый состав червей позволяет получить гидролизат с широким спектром пептидов с большим многообразием функциональных групп и3. The protein composition of worms makes it possible to obtain a hydrolyzate with a wide range of peptides with a wide variety of functional groups and

Образование связей между ионами металлов и пептидами происходит за счет функциональных групп, таких как спиртовые группы в молекулах серина и треонина, фенильная группа в тирозине, сульфгидрильная группа в цистеине, дисульфидная группа в цистине, вторые карбоксильные группы в аспарагиновой и глутаминовой кислотах, вторые азотсодержащие группы в аргинине и гистидине. Метионин содержит атомы серы в углеродной цепи. Свойства препарата особенно важны для быстрого обезвреживания биологически опасных отходов такие как навоз, помет, активных илов и пищевых и коммунального хозяйств.The formation of bonds between metal ions and peptides occurs due to functional groups, such as alcohol groups in serine and threonine molecules, a phenyl group in tyrosine, a sulfhydryl group in cysteine, a disulfide group in cystine, second carboxyl groups in aspartic and glutamic acids, second nitrogen-containing groups in arginine and histidine. Methionine contains sulfur atoms in the carbon chain. The properties of the drug are especially important for the rapid neutralization of biologically hazardous waste such as manure, litter, activated sludge and food and municipal waste.

5. Нейтрализация тяжелых металлов происходит одновременно, приводит к уменьшению их подвижности в 7-10 раз относительно исходных водорастворимых форм тяжелых металлов, ряд эффективного связывания выглядит как: Pb>Cu>Cd>Zn>Ni>Cr.5. Neutralization of heavy metals occurs simultaneously, leading to a decrease in their mobility by 7-10 times relative to the original water-soluble forms of heavy metals, the series of effective binding looks like: Pb>Cu>Cd>Zn>Ni>Cr.

6. Обработка навоза, помета препаратом не препятствует последующему компостированию отхода, белковая природа препарата стимулирует рост и развитие микроорганизмов.6. Treatment of manure and droppings with the drug does not interfere with subsequent composting of the waste; the protein nature of the drug stimulates the growth and development of microorganisms.

Технология получения нового препарата.Technology for obtaining a new drug.

1. Очистка червей от субстрата и содержимого кишечника из расчета 150 г биомассы на литр препарата.1. Cleaning worms from substrate and intestinal contents at the rate of 150 g of biomass per liter of preparation.

2. Щелочной гидролиз биомассы червей - добавляется 25 г NaOH и медленно заливается водопроводной водой с помешиванием на магнитной мешалке на 100 об./мин, нагревается до +60°С, что приводит к образованию пептидов из белковой массы.2. Alkaline hydrolysis of worm biomass - 25 g of NaOH is added and slowly filled with tap water with stirring on a magnetic stirrer at 100 rpm, heated to +60°C, which leads to the formation of peptides from the protein mass.

3. Используется серийно выпускаемое оборудование.3. Commercially produced equipment is used.

4. Проводится гидролиз в течении 2-х часов, после чего полученный раствор остужается фильтруется через капроновую или полиамидную ткань.4. Hydrolysis is carried out for 2 hours, after which the resulting solution is cooled and filtered through nylon or polyamide fabric.

5. Полученный раствор разливается для хранения и транспортировки в пластиковую тару.5. The resulting solution is bottled for storage and transportation in plastic containers.

Пример использования заявленного препарата в сравнении с аминокислотным реагнтом-детоксикантом (Патент РФ №2457909).An example of the use of the claimed drug in comparison with an amino acid detoxicant reagent (RF Patent No. 2457909).

Проведена оценка связывания в условиях модельных опытов тяжелых металлов аминокислотным реагентом-детоксикантом и предлагаемым препаратом на основе гидролизата червей. Для этого готовили растворы солей металлов из расчета ориентировочной концентрации 100 мг/100 мл раствора.The binding of heavy metals with an amino acid detoxicant reagent and the proposed drug based on worm hydrolyzate was assessed under the conditions of model experiments. For this purpose, solutions of metal salts were prepared at an approximate concentration of 100 mg/100 ml of solution.

Использовали соли тяжелых металлов, концентрации которых и подвижные формы нормируются: ZnSO42О; CuSO4 5H2O; Cd(NO3)2; Ni (NO3)2 6H2O; CrN3O9 9H2O; Pb(NO3)2.We used salts of heavy metals, the concentrations of which and their mobile forms are standardized: ZnSO 4 7H 2 O; CuSO 4 5H 2 O; Cd(NO 3 ) 2 ; Ni (NO 3 ) 2 6H 2 O; CrN 3 O 9 9H 2 O; Pb(NO 3 ) 2 .

Растворы по 100 мл обрабатывали аминокислотным реагентом-детоксикантом и препаратом на основе гидролизата червей, контроль - исходные растворы.Solutions of 100 ml were treated with an amino acid detoxicant reagent and a preparation based on worm hydrolyzate; the control was the original solutions.

Далее были рассчитаны дозы препаратов и обработаны растворы, которые затем отфильтрованы через фильтр «белая лента».Next, the doses of the drugs were calculated and the solutions were processed, which were then filtered through a white ribbon filter.

Образцы водных растворов солей тяжелых металлов (исходные) и отфильтрованные растворы после обработки препаратом на основе растительного сырья и гидролизата червей были проанализированы (таблица).Samples of aqueous solutions of heavy metal salts (initial) and filtered solutions after treatment with a preparation based on plant raw materials and worm hydrolyzate were analyzed (table).

Для аминокислотным реагентом-детоксикантом ряд эффективного связывания выглядит как: Pb>Cd>Zn>Cu>Ni>Cr. Для препарата гидролизат червей ряд эффективного связывания выглядит как Pb>Cu>Cd>Zn>Ni>Cr.For an amino acid detoxifying reagent, the effective binding series looks like: Pb>Cd>Zn>Cu>Ni>Cr. For the worm hydrolyzate drug, the effective binding series looks like Pb>Cu>Cd>Zn>Ni>Cr.

Максимальное комплексообразование происходит с солью свинца (99%), меньше всего комплексуется хром, так как это трехвалентный металл.Maximum complexation occurs with lead salt (99%), chromium complexes least of all, since it is a trivalent metal.

Как видно из таблицы после применения нового препарата на основе гидролизата червей остаточное содержание тяжелых металлов меньше, чем после использования аминокислотного реагента-детоксиканта.As can be seen from the table, after using a new drug based on worm hydrolyzate, the residual content of heavy metals is less than after using an amino acid detoxifying reagent.

Claims (2)

Препарат на основе гидролизата биомассы червей для обезвреживания тяжелых металлов, характеризующийся тем, что препарат получают путем очистки червей от субстрата и содержимого кишечника из расчета 150 г биомассы на 1 литр препарата, проведения щелочного гидролиза биомассы червей путем добавления 25 г NaOH, медленной заливки водопроводной водой с помешиванием на магнитной мешалке на 100 об/мин, нагревания до +60°С, с образованием пептидов из белковой биомассы, в течение 2-х часов, полученный раствор остужают, затем фильтруют через капроновую или полиамидную ткань и разливают для хранения и транспортировки в пластиковую тару, при следующем соотношении исходных компонентов, г: A drug based on the hydrolyzate of worm biomass for the neutralization of heavy metals, characterized in that the drug is obtained by cleaning the worms from the substrate and intestinal contents at the rate of 150 g of biomass per 1 liter of the drug, carrying out alkaline hydrolysis of the worm biomass by adding 25 g of NaOH, and slowly pouring tap water with stirring on a magnetic stirrer at 100 rpm, heating to +60°C, with the formation of peptides from protein biomass, for 2 hours, the resulting solution is cooled, then filtered through nylon or polyamide fabric and bottled for storage and transportation to plastic containers, with the following ratio of initial components, g: биомасса червей worm biomass 150150 гидрооксид натрияsodium hydroxide 2525 вода water до 1 лup to 1 l
RU2022133423A 2022-12-20 New drug based on worm hydrolyzate for neutralization of heavy metals RU2803345C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803345C1 true RU2803345C1 (en) 2023-09-12

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CL2018003706A1 (en) * 2016-06-23 2019-03-29 Arevo Ab Fertilizer composition comprising a zeolite and a basic l-amino acid.
CN112194537A (en) * 2020-09-30 2021-01-08 广东施可达生物肥料集团有限公司 Organic liquid fertilizer for mangoes and preparation method thereof
RU2777891C2 (en) * 2020-12-08 2022-08-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" Use of base of preparation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CL2018003706A1 (en) * 2016-06-23 2019-03-29 Arevo Ab Fertilizer composition comprising a zeolite and a basic l-amino acid.
CN112194537A (en) * 2020-09-30 2021-01-08 广东施可达生物肥料集团有限公司 Organic liquid fertilizer for mangoes and preparation method thereof
RU2777891C2 (en) * 2020-12-08 2022-08-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Илосан" Use of base of preparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2332361C1 (en) Composition for neutralisation of sewage water with sediment and method of neutralisation of sewage water with sediment of sewage purification works
Hand Earthworm biotechnology (vermicomposting)
KR101226722B1 (en) Calcium fertilizer for soil improvement using organic wastes
RU2803345C1 (en) New drug based on worm hydrolyzate for neutralization of heavy metals
RU2628437C1 (en) Method of utilizing liquid fraction of manure drains from pig-breeding farms
EP1912904B1 (en) Method and plant for the treatment of an aqueous waste stream
RU2412014C1 (en) Method of purification and reclamation of ecological functions of substrates contaminated by oil and its products
RU2803343C1 (en) New preparation based on hydrolyzate for waste disinfection
KR100436223B1 (en) The fermented liquid from organic waste of fish farm and the fermenting method of thereof
RU2676140C1 (en) Method for producing organic fertilizer based on whey and glauconitic sorbent
KR100468430B1 (en) Preparation method of pure sludge or pure liquid for resource recovery
CN106086083A (en) A kind of method utilizing fermentation brewage process to administer cultivation chicken manure environmental pollution
SU1703682A1 (en) Method of growing microalgae
Jaganathan et al. Coagulation-Flocculation Process of Nutrient-Rich Suspended Solids from Aquaculture Effluent Using Bioflocculant
RU2291163C1 (en) Composition for combined detoxification, bactericidal treatment, and dehelmintization of waste disposal plant sediments, method of preparation thereof, and a method for combined detoxification, bactericidal treatment, and dehelmintization of waste disposal plant sediments
RU2760361C1 (en) Compost obtained using fertile substrate
KR100366394B1 (en) Method for fabricating organic fertilizer of bactericidal treatment the polluted sediments of coastal farming areas
RU2761206C1 (en) Method for producing the base of an agent treating sewage sludge and/or agricultural waste using wheat grain
RU2761818C1 (en) Method for producing the base of an agent treating sewage sludge and/or agricultural waste, manure and droppings using rice grain
RU2761202C1 (en) Fertile substrate produced by treating sewage sludge with an agent based on plant raw materials
RU2760161C1 (en) Application of a fertile substrate for compost production
RU2761819C1 (en) Application of a fertile substrate for manufacturing a granular fertiliser
RU2291165C1 (en) Composition for detoxification of waste disposal plant sediments, method for preparation thereof, and a method for detoxification of waste disposal plant sediments
RU2760673C1 (en) Granular fertiliser produced using a fertile substrate
RU2100435C1 (en) Method of nutrient protein preparing