Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Жарылкасын Н.Т. 2 Абимолданова М.Б. 2 Джолдыбаева С.М. 2 Джамалова Г.А. 1, 2

---

1 ТОО «НДЦ AEG»

2 Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

Исследования по биотехнологии компостирования органических отходов были направлены на интенсификацию процесса аэробного биоразложения пищевых отходов, на изучение изменчивости активности ксенобиотиков (на примере цинка) и микробиоценоза в зависимости от температурного режима. Объектом исследования послужили органические пищевые отходы мясокомбината. Методологической и информационно-теоретической базой для исследования послужили труды зарубежных и отечественных ученых. Полученные результаты легли в основу рекомендаций по организации мероприятий по биотехнологии производства компоста. Научная новизна исследований: впервые проведены исследования по компостированию органических отходов мясокомбината. Практическая ценность заключается в изучении процессов компостирования во времени, что является важной предпосылкой для разработки мероприятий по регулированию процесса компостирования органических отходов мясокомбината. В проведенном модельном эксперименте наилучшие результаты по деградации цинка зафиксированы при термофильном режиме (опытная группа: 12,6 % против 4,0 % в контроле), а по ОМЧ можно заключить, что их активность относительно высока при термофильном режиме, о чем косвенно свидетельствует процент утилизации исследуемых ксенобиотиков. Исследования по совершенствованию технологии биокомпостирования органических отходов базировались на таких принципах, как интенсификация процесса компостирования и совершенствование системы управления процессом.

Статья в формате PDF

156 KB

микробиоценоз

цинк

компост

органические пищевые отходы

1. Гарабаджиу А.В., Джамалова Г.А., Джолдыбаева С.М., Свирко Е.А. Изменчивость ксенобиотической активности и микробиоценоза в компостируемом композите «твердые бытовые отходы» // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 3; URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=24633 (дата обращения: 19.02.2018).

2. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве.

3. ГОСТ 15.101–98. Порядок выполнения научно–исследовательских работ. Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 13—98 от 28 мая 1998 г.).

4. ГОСТ 34103—2017. Удобрения органические Термины и определения.

5. ГОСТ Р 54530-2011 (ЕН 13432:2000) Ресурсосбережение. Упаковка. Требования, критерии и схема утилизации упаковки посредством компостирования и биологического разложения.

6. Живописцев В.П., Селезнева Е.А. / Аналитическая химия Цинка. – М.: 1975 – 7-8-10 с.

7. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и потребления. - М.: Колос, 2000. - 232 с.

8. Старостина В.Ю. Учебное пособие. «Основы компостирования и механико-биологической обработки отходов». – Иркутск: – 2009. – 47-44 с.

9. Экологическая биотехнология: Пер. с англ./Под ред. К.Ф. Форстера, Д.А. Дж. Вейза. - Л.: Химия, 1990. - 384 с.

Введение. Антропогенная эпоха развития всех видов производственных отходов, в том числе органических отходов пищевой промышленности на уровне производства, переработки и быта, породила множество проблем для окружающей природной среды. Ксенобиотики, имеющиеся в органических отходах, как «нарушители» биологического круговорота веществ, воздействуя на органический мир, превозносят свои разрушительные для природного ресурса принципы.

Задача: изучение изменчивости цинка и микробиоценоза при компостировании органических пищевых отходов.

Объект исследования: пищевые органические отходы.

Компост - органическое удобрение, полученное в результате разложения органических отходов растительного или животного происхождения [4]. Цель компостирования – эффективно преобразовать органику в устойчивые и доступные для растений формы [8].

Главные параметры процесса, которые нужно контролировать, чтобы получить хороший компост, следующие [9]: влажность 40-60 %; температура – 32-60 °С; соотношение C/N – 30/1; кислород - для окисления 1 г материала требуется 1,5 (высоко окислённых отходов) – 4 (насыщенные углеводороды) г кислорода, что достигается при скорости аэрации 6-19 мгО2/ч; активность микроорганизмов (бактерии, микромицеты, простейшие) и макроорганизмов (высшие грибы, клещи, черви, муравьи и др.).

Для постановки эксперимента, согласно ГОСТам [3 ,5] необходимым условием для успешной научно-исследовательской работы является создание модельного образца отходов. По данным рисунка 19, был составлен протокол загрузки контейнера, который показан в таблице 1.

Таблица 1 - Морфологический состав модельного образца органических отходов

Как видно из таблицы 1, содержание компонентов модельного образца органических пищевых отходов (920 г) включал саму органику (550 г) и биогумус и почву (370 г). Согласно протоколу, в контейнер загружали предварительно измельченные компоненты органических пищевых отходов.

Таким образом был сформирован модельный эксперимент «Пищевые отходы производства + навоз (крупного и мелкого рогатого скота) + солома + почва + биогумус + коксуский карбонатный шунгит», который для опытной группы проходил при термофильном режиме (60°С), контрольной – в условиях комнатной температуры (23°С).

Изучение физических и органолептических свойств компостируемого субстрата по фазам показаны в таблице 2.

Из таблицы 2 видим, что при компостировании органических отходов соблюдались плановые мероприятия по поддержанию оптимальной температуры, аэрации и влажности по фазам развития. Аэрация обеспечивалась путем ворошения компостируемого субстрата через равные промежутки времени (в нашем случае, через каждый 5 дней). Для поддержания влажности через 48-72 часа после ворошения вследствие потери влажности после термофильной фазы добавляли стерильную дистиллированную воду комнатной температуры в объеме до 5 мл.

Таблица 2 – Физико-органолептические свойства компостируемого субстрата по фазам развития

Изучение физико-органолептических свойств компостируемого субстрата показало, что резкие преобразования мы наблюдаем в процессе созревания модельного образца компоста по цвету от темно-коричневого до темно-коричневого в контроле и коричневого в опыте, по запаху – от тухлого до специфического земляничного и по агрегатному состоянию – от грубодисперсной вследствие измельчения субстрата перед компостированием до мелко комкообразного при созревании. При сравнении с контрольной группой [1] видим, что эксперимент в опытной группе имеет схожие с контролем преобразования.

Произведенный компост был подвергнут лабораторным исследованиям. Качество производимого компоста изучалось по концентрации цинка (соединения цинка относительно мало ядовиты, однако в цинковой посуде не рекомендуется хранение пищевых продуктов) в зависимости от температурного режима компостируемого субстрата [6].

Таблица 3 - Изменчивость концентрации цинка и микробиоценоза в компостируемом субстрате «Пищевые отходы производства + навоз (крс, мрс) + солома + почва + биогумус + ККШ» до и после модельного эксперимента

Как видно из таблицы 3, согласно [7], содержание цинка в органических отходах, использованных для проведения модельного эксперимента не превышает ПДК, рекомендованных для компоста антропогенной природы, тогда как по отношению к ПДК, рекомендованных для почв [2], превышение составило 3,3 ПДК.

Результаты химического анализа, проведенные после эксперимента, указывают на незначительное снижение концентрации цинка, а именно на 12,6 % или 2,9 ПДК в группе опыта, а также на 4,0 % или 3,2 ПДК в группе контроля.

По водородному показателю видим, что в опытной группе после проведенного эксперимента рН не превысило требования, тогда как по контрольной группе – незначительное превышение всё же зафиксировано (на 1,2 % или 1,01 ПДК).

По результатам микробиологического анализа видим, что рост колоний на плотном питательном агаре по ОМЧ при термофильном режиме (опыт) остался без изменения по сравнению с началом эксперимента - на уровне шестого разведения, тогда как для контрольной группы наблюдалось снижение до пятого уровня разведения.

Кроме того, следует отметить, что изменчивость по обсемененности для контрольной группы относительно высоко вариабельна (72 %), тогда как для опытной группы – изменчивость находится в пределах 37 %, это свидетельствует о том, что при термофильном режиме компостируемая среда для ОМЧ более однородна, тогда как при мезофильном режиме однородность для ОМЧ по обитаемой среде теряется.

Заключение. В проведенном модельном эксперименте наилучшие результаты по деградации цинка зарегистрированы при термофильном режиме (опытная группа: 12,6 % против 4,0 % в контроле), а по ОМЧ можно заключить, что их активность относительно высока при термофильном режиме о чем косвенно свидетельствует процент утилизации исследуемых ксенобиотиков.

Библиографическая ссылка