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
Протокол загрузки контейнера |
Морфологический состав |
|||||
Пищевые отходы |
Навоз КРС |
Навоз МРС |
Солома |
Биогумус |
Почва |
|
920 г, из них |
200 |
150 |
150 |
50 |
250 |
120 |
100 %, из них |
22 |
16 |
16 |
5 |
27 |
14 |
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
Показатель |
Фаза компостирования |
||||
лаг |
мезофильная |
термофильная |
созревания |
||
Управляемые процессы |
|||||
1 |
Продолжительность |
3 дня |
7 дней |
5 дней |
60 дней |
2 |
t, °C |
Опыт: 60 °С Контроль: 23°С |
Опыт: 60 °С Контроль: 23°С |
Опыт: 60 °С Контроль: 60°С |
Опыт: 55 °С Контроль: 35°С |
3 |
W, % |
68-66 |
65-60 |
55-57 |
50-55 |
4 |
Аэрация |
Ворошение компостируемого композита (раз в 5 дней), добавление стерильной дистиллированной воды для поддержания влажности после термофильной фазы |
|||
Физико-органолептические свойства |
|||||
5 |
Цвет |
Темно-коричневый |
Темно-коричневый |
Темно-коричневый |
Опыт: коричневый Контроль: темно-коричневый |
6 |
Запах |
тухлый запах отходов |
Заметный запах тухлости |
слабый неприятный запах |
специфический землянистый; тухлый запах присутствует, но не значительно |
7 |
Агрегатное состояние |
измельчены до гетерогенной грубодисперсной смеси (размеры частиц менее 15 мм) |
гетерогенная грубо дисперсная смесь |
гетерогенная грубо дисперсная смесь |
рыхлая однородная влажная масса |
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
Время отбора проб, час |
Группа |
Результаты химического анализа |
Результаты микробиологического анализа по ОМЧ |
||
Цинк, мг/кг |
рН |
, КОЕ/г |
Сv, % |
||
0 |
Подготовленный органический субстрат |
75,5 |
7,6 |
(3,5±0,7) x 106 |
20 |
1880 |
Опыт |
66,0 |
8,12 |
(7,5±0,3) х 106 |
37 |
Контроль |
72,5 |
8,6 |
(0,5±0,05)х105 |
72 |
|
ПДК [7] |
Компост |
200 |
6,5-8,5 |
- |
- |
ПДК [2] |
Почва |
23 |
- |
- |
- |
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
Жарылкасын Н.Т., Абимолданова М.Б., Джолдыбаева С.М., Джамалова Г.А. КОМПОСТИРОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 2. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=18430 (дата обращения: 27.12.2024).