Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИЕМ ИНТЕНСИФИКАЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТБРОСОВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИЕМ ИНТЕНСИФИКАЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТБРОСОВ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

С/7 л • л ® 1 ' На правах рукописи

♦ Лариса Кирилловна РЫШКОВА

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИЕМ ИНТЕНСИФИКАЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОГО

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТБРОСОВ

; (03.00.07—микробиология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА—1974

Работа выполнена в химико-микробиологической лаборатории сектора санитарной очистки городов ордена Трудового Красного Знамени Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Панфилова в 1969—1973 !т.

Научный, руководитель —кандидат биологических наук 3. А. Арзамасом.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук проф. Е. 3. Теппер, доктор медицинских наук В. А. Горбов.

Ведущее учреждение — Ленинградский завод механизированной переработки бытовых отбросов.

Автореферат разослан « /Р. » . . 197Фг\

•' . • . защита диссертации состоится «

на заседании Ученого совета факультета агрохимии и почвове- . "" дения ТСХА.

С диссертацией Можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА

(корп. 10). • *.'"•.

Ваши отзывы и замечания по данному автореферату, заверенные печатью, просим направлять в двух экземплярах по адресу: 125008, г. Москва А-8, Тимирязевская ул., 47, корп. 8, »»' Ученый совет ТСХА.

Ученый секретарь Совета Q ,чо "'I---л7.'« .•'•

академии С\л~\'Лл~>~лхои.Ьц1? Ф. А. Девочкин.

--Ч'

] J .

Г 9

В Директивах XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971 —1975 гг. были предусмотрены важные мероприятия в области благоустройства населенных пунктов, улучшения санитарного состояния их и оздоровления окружающей среды, которые в настоящее время успешно выполняются. '

На X Международном конгрессе почвоведов, состоявшемся в августе 1974 г. в Москве, обращалось внимание на необходимость научно обоснованного управления процессами обмена между обществом и природой, указывалось на рациональность переработки отходов в компосты разного назначения, что приведет к уменьшению всех форм загрязнения природной среды и повышению сельскохозяйственного производства (В. А. Ковда, 1974).

Одним из серьезных источников загрязнения биосферы являются твердые бытовые отбросы (мусор), которых ежегодно в городах Советского Союза образуется около 25 млн. тонн и которым присущи как отрицательные свойства, могущие привести к возникновению опасных инфекционных и инвазионных заболеваний, так и полезные качества, представляющие определенную ценность для сельского хозяйства и некоторый интерес для промышленности.

Неизбежность и необходимость обезвреживания больших масс мусора эффективными способами привели к созданию различных ликвидационных и утилизационных методов, а дефицит естественных органических удобрений— творческим поискам методов компостирования отбросов, являющихся постоянным источником сырья для производства органического удобрения и биотоплива.

В настоящее время для обезвреживания бытовых отбросов применяется несколько способов. Наиболее эффективным в экономическом и санитарном отношениях является механизированное биотермическое обезвреживание. В этом случае основным фактором, ликвидирующим вредные свойства мусо-

сы достигает 60—70°С. Биотермическое обезвреживание заканчивается образованием компоста, удобрительная ценность которого, близка к конскому навозу (табл. 1).

Таблица 1

Состав компоста из бытового мусора городов Советского Союза и зарубежных (в % на сух. вещ.) /1969—1974 гг./

Показатели Процентное Показа- Процентное

содержание тели содержание

Органическое вещество 40—55 0,4—016

Азот общий . 0,5—2,0 Ре 0,3-0,4

Азот аммиачный 0,1—0,4 Мп 0,01—0,03

Фосфорный ангидрид 0,5—1,0 Си 0,003—0,03

В 0,0005—0,003

Окись калия 0,4—0,9 гп 0,001—0,01

Кальций .... 3,0—5.0 Со 0,0002—0,0006

Гуминовые вещ. 3,0—15,0 е/ы 20—23

В производственном цшкле'мусороперерабатывающих заводов основное значение имеют сроки обезвреживания сырья и качество получаемого продукта. Скорость процесса санации мусора не является константной величиной и играет решающую роль в повышении производительности мусороперераба-тывающих предприятий. Отсюда вытекает важность применения различных интенсифицирующих процесс приемов, одним из которых является биологический, основанный на использовании микробиологического синтеза и ферментативного катализа.

Изучение процесса ускоренного обезвреживания мусора перешагнуло из стадии теоретических и лабораторных исследований в промышленную практику работы. За рубежом ряд мусороперерабатывающих установок крупных фирм включают в производственный цикл биологический прием ускоре-ния.обезвреживания отбросов и получения полноценного ком-.поста, заключающийся в приготовлении микробиальных добавок и активаторов биологического происхождения. Применение катализирующих добавок сокращает срок обезвреживания мусора на индустриальных установках с различной конструкцией бродильных камер в одних случаях до 6—7 суток, в других — до 3 суток.

В зарубежных литературных материалах имеются фрагментарные сведения или совсем не отражены разделы, касающиеся выделения и условий культивирования микроорганизмов, приготовления и применения биопрепаратов из них или продуктов их метаболизма. В СССР подобные работы начаты в Академии коммунального'хозяйства им. К. Д. Памфи-2

лова. Нами была поставлена, задача выявления целесообразности применения биологического приема интенсификации промышленной переработки бытовых отбросов. _ -Ввиду новизны вопроса, отсутствия опыта работы* в данной области, учитывая большую актуальность разработки и ;= широкого внедрения биологических препаратов, стимулирующих обезвреживание и компостирование;,бытового мусора, на мусороперерабатывающие заводы, построенные, запроектированные и рекомендуемые более чем в ста городах Советского Союза, мы поставили на разрешение, следующие вопросы, которые представляют теоретический интерес и диктуются требованиями практики:

1) изучение количественного содержания и качественного состава микрофлоры.городского мусора'-'и динамики ее изменения в процессе механизированного обезвреживания методом; компостирования; .. -

♦2) выделение н отбор активных культур необходимого генотипа микроорганизмов и их идентификация; .< 3) проверка.выделенных культур "микроорганизмов на эффективность действия в лабораторных опытах;

, 4) испытание перспективных инокулятов, ; отселекциони-рованных в лабораторных условиях, на полупроизводственных установках; -

5) исследование целесообразности применения-биологиче-ского приема интенсификации обезвреживания бытовых отбросов на мусоролерерабатывающем заводе; ,..

6) санитарно-эпидемиологическая и технико-экономическая оценка сокращенного производственного цикла переработки мусора, включающего применение биопрепарата-ускорителя. , ,8

II* Материалы, методы и условия проведения исследований

Из проведенного анализа состояния и актуальности изучаемой проблемы, по литературным источникам, была намечена программа экспериментальных работ и избраны соответствующие методы микробиологическихЛ, и биохимических исследований. .•:..*•' • ' ~

Все микробиологические и химические анализы выполнялись по «Методике исследования свойств твердых отбросов», разработанной с участием автора в Академии коммунального хозяйства в 1970 г. - - .....-♦,-

Идентификация нашей коллекции микроорганизмов проводилась общепринятыми методами с использованием определителей Н. А.; Красильникова (1949), Берге (1957), монографий Е. Н. Мишустина (1959), В; А, Мирзоевой (1959) и СОВ-

Б'

ременной периодическои литературы по характеристике родов. - " ' •! • "*

Активность протеолитических ферментов изучалась по разжижению желатины и спектрофотометрическим: методом (Л. Н. Белозерский, Н. И. Проскуряков, 1951; И. А.-Цаплина и др., 1969). .>•!"'• ;:/'..-.

Учет действия пеитидаз осуществлялся путем формольно-го титрования освобождающихся под действием ферментов на диаминокислоту глицил-глицин карбоксильных .групп (К. П. Петров, 1966).

.Активность амилаз определялась вискозиметрическим методом. (Л. Г. Логинова, 1967).

Коли-титр исследуемого материала определялся бродильным методом с использованием трифенилтетрахлорида, (М. И. Перцовская, 1966), титр перфрннгенс —методом посева децимальных разведений материала на железо-сульфитный агар Вильсон-Блера (А. С. Лабннская, 1972). ,, •>.* ,

Саннтарно-вирусологические .исследования твердых бытовых отбросов в процессе их обезвреживания, проводились по методике Г. А. Багдасарьян, 1972. ;/• ... ' .

. В соответствии с поставленнымн,гзадачами было разработано экспериментальное решение изучаемых вопросов, которое проводилось в лабораторных, полупронзводственных: и производственных условиях по следующей схеме: :

. Л) оживление и предварительная реактивация путем дву-' кратного пассирования на мясо-пептонном бульоне маточной, культуры выделенных микроорганизмов; * ♦--; '

2). выращивание и приготовление водной суспензии'посев-ного материала и бактериального препарата;

3) подготовка мусора;

. .4) инокуляция мусора биопрепаратом; •:'. ;' г'

;5) контроль за процессом обезвреживания и'минералйза-. ции органического вещества бытовых отбросов при помощи " химических и микробиологических анализов;" ;.' . ' ••

Для проверки эффективности выделенных культур бактерий применялся бытовой мусор из благоустроенных домов. Соотношение основных компонентов отбросов (бумаги иГпй-" щёвых отходов) равнялось 1 : 1с несущественными колебаниями. ... ' . - . . . . : 1 -"V/ ' "-Ц-

Выращивание бактериальных добавок осуществлялось в лабораторных условиях в виде агаровых препаратов. В качестве «питательной среды использовался- мясо-пептонный бульон.

Инокуляцию загружаемых в установку отбросов производили лводной'суспензией выросших бактерий в количестве -10—12 млн. клеток на 1 г сырого вещества..'--'- •'•;• -. - ; • .

1Ш;.1Микрофлора городского мусора и ее изменение в процессе механизированного обезвреживания

Изучение последовательности развития естественного ми-кробиального населения твердых бытовых отбросов проводи, лось с целью решения вопроса, какой систематической и физиологической группой активных микроорганизмов, целесообразно инокулировать мусор в начальные стадии его механи-знрованного обезвреживания. ... • ,; ,. ':" •'/'

Подводя итоги наших исследований;" можно констатировать, что микрофлора мусора является сложным1 биоценозом, и котором представители различных систематических групп« находятся в определенных взаимоотношениях;* и что основное место по количественному содержанию занимают бактерии

(табл. 2). •'•**...; — ..

• ..•;';; .; : ' " • • "Таблица 2

Содержание микроорганизмов в бытовом мусоре г. Москвы < ' . • .по сезонам года (1972) •- *• ,!

Млн. на 1 г сухого вещества

Сезоны года • . бактерии актиномицетц •" грибы -

мезо-фильные термофильные мезо-фнльпые термофильные ' мезо-фильные термофильные

Весна Лею Осень Зима '5811 10003' 3521 1510 .0,550 2.389 0,360 0.000 ,0,051 1,750 0,070 0.0144 0,00020,0050 0.0060" , 0,890» 1,250 1.190 0.510 о .-•.0,001. „ 0,0008 0

Среднегодовое .5211 * -.0,826 , 0.023 ., 0,0064 < - 0,960 . • , 0,0005

(В процессе, аналитической работы были установлены следующие закономерности в развитии микрофлоры в течение "десятидневного :обезвреживания .мусора в'биобарабане: в результате истощения питательной среды, накопления конечных продуктов метаболизма и разогреванияу массы происходит резкое снижение, общего количества бактерий к концу процесса обезвреживания (в 1000 раз). Число грибов, как правило, уменьшается только в 10 раз, а актиномицетов остается почти без изменения. "'. !Н ".-.- \';

Дифференцированный' учет различных' "физиологических групп микроорганизмов показал, чтохосновной процент бактериальной флоры твердых, бытовых отбросов, приходится на -долю бактерий аммонифицирующей группы.'Общая численность их выражается миллиардами на 1 г сухой субстанции, кислотообразующие" бактерии исчисляются сотнями миллио-' нов и миллиардами; другие.группы-представлены в незначи-"

тельных количествах. Нитрифицирующие бактерии в мусоре отсутствуют.

Количество целлюлозоразлагающих бактерий в исходном и обезвреживаемом материале незначительно —103 —104. В процессе биотехнического обезвреживания содержание ме-зофильных форм в 10 раз падает, а термофилов в.такой,же. мере повышается. .•'?>..

Анализируя изменение общего количества микроорганизмов и температуры (рис. 1), можно отметить обратную, корреляцию • между количеством мезофильных н термофильных микроорганизмов, обусловленную температурным : режимом биотермического процесса, Число мезофильных микробов начинает снижаться уже в начале процесса и при достижении температуры 62° С на 5—6-е сутки падает в 1000. раз. Своего апогея развитие термофильной микрофлоры в плоскости изучаемого технологического режима переработки мусора достигает на 5—6-е сутки цикла, увеличиваясь в 10—100;раз.

Изученне таксономической принадлежности наиболее часто встречающихся видов и родов изолированной микрофлоры мусора и компоста позволило выявить, что в количественном отношении в мезофильной области превалируют представители рода Pseudomonas, в термофильной — преобладают представители рода Bacillus (Вас. subtilis, Вас. mesentericus).

Анализ физиологической сущности термобиоза показал, что при компостировании в первую очередь происходит прол цесс разложения белка и малополимеризованных углеводов. Экспериментальное изучение динамики микроорганизмов.Л мусоре при механизированной переработке позволило установить целесообразность применения в качестве биологических ускорителей бактерий аммонифицирующей группы.

IV. Ускорение процесса механизированного обезвреживания и переработки твердых бытовых отбросов путем инокуляции их аммонифицирующими бактериями

Искусственная контаминация аммонифицирующих .бактерий в мусоре,* способных ферментировать наиболее опасные в санитарном отношении и обладающие высоким биоэнергё-: тнческим потенциалом легкоразлагающиеся компоненты, его, дает возможность направленно регулировать 1 микробиологические процессы в перерабатываемом.сырье и сроки его обезвреживания. . . ;, .

* 1. Выделение бактерий аммонифицирующей группы

Поиски бактерий необходимого генотипа, синтезирующих активные ферменты, были начаты в естественных субстратах: мусоре и компосте из него. В результате проведенной: :ра1 боты:

была выделена ,51 культура аммонифицирующих бактерии. Из них для экспериментальной проверки на эффективность , были отобраны 33 культуры разных температурных групп по активности роста на мясо-пептонном агаре".

2. Испытание выделенных бактерий на эффективность действия в лабораторных опытах

Для проверки в лабораторных '"условиях выделенные бактерии были объединены по температурному признаку в 14 групп, которыми'инокулировался мусор. В одни группы Л были включены только термофильные представители, в другие термофильные в ассоциации с мезофильными.

Лабораторные испытания выделенных"" аммонифицирующих бактерий (полученные результаты, обработанные статистически, приведены в диссертации) дали возможность отобрать 5 перспективных культур, оказывающих устойчивое положительное действие на интенсивность процесса разложения -' органического* комплекса твердых бытовых отбросов. Изуче-' ние морфологических, культуральных ; и физиологических - свойств отобранных бактерий позволило''идентифицировать их 'как термофильную группу Вас. "иЫШ" (штаммы 8а, 10а) и V Вас. те"еп1епсш (штаммы 9а, 28, 34). -

••) г:- .~5„- л: ,3. Определением 1

/ ферментативной активности выделенных бактерий

Исследования физиолого-биохимических особенностей ото-л бранных 5 культур показали, что все они обладают высокой I протенназной активностью (табл. 3). Особенно выделяются ? ........... . . Таблица 3

Показатели активности штаммов бактерий, • рекомендуемых для приготовления-.биопрепарата

.Активность

мов Температура культивирования, ."С Процент падения вязкости 8% ;, г желатины пешидаз- , ная, мг а минн ого дезами-' .V назная, »;. мг аммиачного амнлолнгнческая, время истечения крахмала.в вискозиметре в мин., сек. г? ,2 П « Я Р- Р о. £ и 5 £ *

га я • 81-*? О К " -„ о. га * с я — азота в 100 мл культуралыюй жидкости 40 2 К о

28 34 8а' 9а 10а 55 •55 55 55 -60- 47,9 •-• 68,1 • 52,3 61,6 --•70,5 - ' 4,5 7,9 4,6 5,2 8,5 : 6,12 31,20 17,50 8,75 28,40 : 27,5 37,8 - 30,6 Л 32,8 '42,8 1'32" 54" 18" 1'57" 1'11" 6,4. 10" 8,3-10° 4,6 - 10" 5,11. 109 7,5-1010

ЛМЬ 10а и 34. Некоторые штаммы характеризуются высокой пептидазной и дезаминазной активностью. Обращает внимание сравнительно невысокая амилолитичеекая активность, за исключением N° 8а. .-..,..".[.

Установлено, что наиболее активные протеиназы штаммов 10а и 34 относятся к нейтральным протеиназам, так как их максимальная активность проявляется при значении рН 7,0 с резким возрастанием в области реакции среды 5,5—0,0.

Результаты изучения зависимости ферментативной активности от- температуры гидролиза'субстрата показали, что активность иротеиназ культурального фильтрата достигает максимума лри температуре 55—65° С, амилаз —60л-650 С. Резкое увеличение активности гидролаз термофильных бактерии отмечено с 40° С.

Особую .практическую ценность, для ускоренного биотехнического обезвреживания, и переработки мусора, представ-, лнет выявленная способность перспективных;.штаммовЛинтен-: сивно размножаться вследствие усиленного Лцитокинеза клеток, и.давать большое накопление микробной массы в широ-ких.пределах значений температуры и,концентрации водородных ионов: штамм 34 — 30—60°С, рН—.6,6—7,7, штамм'10а — 50—67°С, рН — 6,3—7,8.

Результаты определения титра бактерий показали, что все перспективные штаммы отличаются высокими темпами нарастания биомассы. Наивысший титр клеток в, культуральной жидкости при исходном 1 • 103 получен у штаммов. 10а — 7,5-1010 и 34 — 8,3-109. " ••']'••' к \ % ,. : "

4. .Результаты испытания перспективных штаммов термофильных бактерий аммонифицирующей группы в полупроизводственных условиях >' ,

С целью проверки отобранных культур бактерий,' были* проведены опыты в полупроизводственных условиях на экспериментальных установках с подвижной ферментационной камерой — барабаном и типа многоэтажного жалюзнйного ферментатора.

Основным критерием интенсивности процесса обезврежи-" пания отбросов путем биотермического, компостирования их является скорость получения температуры порядка* 60-Л-65°С. Не менее важным моментом, характеризующим способ переработка является качество получаемого продукта, определяющееся интенсивностью минерализации и синтеза органических ингредиентов." .- . " ь>/

В выполняемых экспериментах был учтен феномен .изменения-температуры массы в камере,:потери в весе компости- ,

Содержание и баланс азота в мусоре и

Вариант опыта

Содержание общего азота, кг

Содержание белкового азота, кг

в мусоре в ком' посте а (1> о gag Со га в: мусоре

Контроль 6,7бЛ 5,39 20,2 6,08

Опит 6,81 5,80 14,8 '. 6,12 1

Контроль 7,95 6,30 1 20,7 6,80

Опыт 7,95 6,76 15,0 6,80-

Контроль 7,50 6,00 20,0 6,90

Опыт 7,40 6,36 14,0 6,80

Контроль 5,40 4,54 16,0 4,50

Опыт й. * 5,50; 4,68 15,7 4,60

Контроль 7,75 7,40 ' 4,5 6,56*'.

Опит ' 7,70 6,80 11,7, .6,51

Контроль 2,30 2,18 5,2 1,96

Опыт. 2,30 2,19 4,8 1,96

Контроль 2,10 2,01 4,3 1,60

Опит 2,10 2,00 .4,8 1,60

Контроль 2,07 1,97 5,0 1,63

Опит . 2,07- 1,99 4,0 1,62

•Таблица4

:е "(полупронзводстаашие опиты)

Содержание аммиачного

о га К Ь »чо га Ы в мусоре в компот '.-., сте »г- в т Р1 я га к • га о

70,7 49,4/ 74,1 0,72 0,73 1,07 1*46 1.48,6 100,0 36,4 2 6,7 7,8

72,6 56,6 58,6 0,82" 0,82 1,09 1,46 :32,9 79,3 33,9' 6,8 7,7

73,6 56,9 61,0 0,79 0,78 1,17 1,63 48,1 108,9 39,3 7,6 7,9

69,0 56Л 44,3 0,56 0,58 0,74 1,03 32.3 77,6 28,1 6.7 7.8

26,8-40,0 18,7 Д73' , 0,73 ' <М>*\ 0,85 9,7: 16,4 /6,2. 6,2 6.4

77,5 65,8 52,3. 0,21 0,21 6.31 0,44 46,9 109,0 41,9 ,6,8 /7,9

77,5' 66,0 50,0 0,22 0,22, 0,33 0,45 50,0 104,5 36,4 7,0 7.4

77,3 65,0- 54,0 0,21 0,21 0,31 0,43 47,6 104,7 38,7 6,8 7.9

руемого сырья, сопровождающиеся изменением физико-хими-, ческих свойств. V ,' * -

.Проведенные полупроизводственные испытания подтвердили результаты лабораторных опытов (табл.4). ,ч г У1 .

Максимальная разница в температуре бактеризованного 'й. контрольного, . мусора составляла' в биобарабане. .12—15°С, в жалюзийном ферментаторе—11°С (рис. 2, 3). Очень важно, что Эта разница (9—10°С) проявлялась уже на'пер вые Г сутки компостирования. - ч;1,

Быстрому росту температуры сопутствует более энергичное разложение органического вещества мусора, в опытном варианте (превышение потерь в весе достигало в среднем 24%) и сужение отношения С/К с 25—34 в исходном материале до 16—20 в опытном продукте. Несмотря на более активное разложение азотсодержащих соединений сырья в опытном: варианте (превышение в содержании аммиачного азота достигало в среднем 35%), потери этого элемента - снизились ' при применении биологического приема в!установке7 стращающимся ферментатором в среднем на.6%, в неподвижной емкости—до 1%.. . . . .". * Г "'У: -л

О повышении агрономической ценности компоста из бактеризованного мусора свидетельствует и увеличение количества ноднорастворимых органических веществ на 45% но сравнению с контролем. Более интенсивное разложение органического вещества .мусора способствует увеличению использования -клетчатки. Превышение контроля составило 5%! Это;объяс-няется активизацией аэробных целлюлозоразлагающих [бактерий, являющейся следствием ускоренной оптимизации среды в результате болееЛ быстрого'образования и накопления минерального азота. „

Интенсификация разложения органического комплекса {от-бросовЛ происходит в результате обогащения его и-начальных стадиях процесса быстроразмножающимися термофильными аммонифицирующими бактериями, количество которых в течение всего процесса в 10—100 раз выше, чем в контрольном варианте. ~

Таким образом, компостирование отбросов Л.бактериаль-ными добавками вызывает активизацию микробиологической деятельности, ускоряющей минерализацию. н синтез органического вещества при сохранении.общей направленности процесса. , 1

Устойчивый-положительный эффект, полученный при'испы-тании активных штаммов бактерий в полупронзводственных условиях,;.позволил рекомендовать их для производственной апробации-на мусороперёрабатывающих заводах. '

, 1 о

•&<■ 5. Результаты испытания биопрепарата

в производственных условиях

Окончательный вывод о целесообразности биологического приема интенсификации обезвреживания и переработки мусора был получен при производственной проверке эффективности бактериальных добавок, которая проводилась на мусо-роперерабатывающем заводе «Дано» в г.ЛВаршаве в зимний и летний периоды. ' •

Т а б лиц а 5

Средняя температура бактеризованной и небактеризованной массы отбросов в биобарабане

Зима I Лето

Вариант секции бйобарабана

передняя средняя конечная передняя средняя конечная

" 0 " ' ' 5 ' КОНТРОЛЬ ;. 48,3 48,5 46,2 46 44 4 2

Опыт- ,.-' : 156,0 ' 50,5 46,3 47 45 45

—ьИ'з таблицы 5 видно, что зимой температура инокулирован-Ы01У массы 'отбросов в передней трети биостабилизатора на 8°С была выше по сравнению с контролем, в средней — на 2°С. В. летний сезон получен незначительный положительный эффект от обработки мусора бактериальными добавками, что можно-объяснить высокой влажностью сырья (более 60%), а также отрицательными сторонами технологии Варшавской установки, заключающимися в использовании для аэрации «рецнркулируемого» воздуха, создающими неблагоприятные анаэробные условия для развития применяемых термофильных штаммов бактерий, особенно требовательных к наличию кислорода в окружающей среде.

Более наглядно, эффективность приема бактеризации про-явиласы в штабелях, сформированных из контрольного и опытного мусора после выдерживания его в биобарабане. Температура инокулированного мусора поднимается значительно быстрее и может превышать таковую контрольного варианта в 2 раза. . - :

Производственные испытания бактериальных добавок подтверждают положительное влияние и целесообразность использования биологического приема ускорения обезвреживания твердых бытовых отбросов методом компостирования на промышленных предприятиях. При ингибирующем дейст-

•Л1

вии каких-либо факторов среды на инокулятыи ' депрессии' жизнедеятельности1 бактерии в период камерного этапа обезвреживания мусора положительное влияние бактеризации сказывается при хранении компоста в штабелях.

6. Санитарно-эпидемиологическая оценка .,, ускоренного .обезвреживания мусора. . •'".''

::;,. Учитывая большую эпидемиологическую опасность компо-' I ста,из мусора, необходим такой технологический.режим обез;'... вреживания, который; бы гарантирова.т надежное уничтожё- > ние всех возбудителей • болезней хмакроорганизмов. и ограничивал тем самым'лц"иркуляци1о'названных;;:.микроорганизмов в объектах внешней среды. 1С , ' .„ .''Л.'у; "','..л .'. :;... *У.-_ '*':

Нами в санитарном аспекте было'Предпринято изучение в динамике санитарнб-эпидёмиолбгического-соЪтояния сырья и'* продукта по бактериологическим и вирусологическим показа-*

:ТеЛЯМ .;••:'•••,,. -••'■■••;•* •:--• .•-'• Ч1'"' Пг;-\ ; ? > Ц - ': • • " Ч*Ч,-'

На основании '"полученных • данных установлено, что.,в обычном цикле .механизированного обезвреживания отбросов " , коли-титр достигал 1,0 только на 7-е сутки процесса; В 'опытном .варианте со вторых суток начинается резкое повышение V

Т а б л и ц а 6

Выживаемость энтеровирусов при обезвреживании мусора в неподвижной емкости

опытов ; Сутки . ферментации Температура " мусора, "С. '. Выживаемость вируса лолиомиэлита на Не1а (3 тест-объекта)

контроль"' ОПЫТ ' •' -

1 2 • Ч ."3 38 46 • ' 56 + + '.,+ —

Л'\$г'.. Г • 2 3 8 50 57 + + . + +• — •,

"'•"'411 "Г., г- ' —2 8 30 ба ,64, + +' < '

-...... 2 1 3 4 . 5 .

IV. I . 2 3 „.., - 4 "' _о • . 10 40 , . 60 , " 62 + + +"—

:."...;.4-.— вирус выжил •'— вирус погиб

ТТсоли-титра, достигающего величины. 1,0 на. 4-е.сутки процес-, са, на 7-е сутки он повышался в результате антагонистического действия бактериальных добавок до 10,0. Перфрингенс-титр в опытном варианте равнялся 0,01 на 3-й сутки по сравнению с обычным циклом, в котором к этой величине он приближался на 7 е сутки (рис. 4).

Санитарно-вирусологическое изучение ускоренного процесса обезвреживания твердых бытовых отбросов в нашей стране проводится .впервые и результаты его представлены в таблице 6. "-"•" . '•':".

Учитывая литературные данные (Г. Л. Багдасарьян, 1967; 1969рЕ. Л! Ловцевич; 1967; P. Martin, 1963) и полученные экспериментальные, предварительно можно сделать вывод, что температура 60° С приведет к полной гибели вирусов, при 50°С. возможно отмирание некоторых видов-вирусной флоры со значительным снижением титра по сравнению с исходным.

В литературе есть указания на такие факты,- что отдельные штаммы группы Вас. subtilis-mesentericus обладают ток-сигенными свойствами (Э: А. Колесова, 1969). Оценка актив-. ных штаммов на токсичность для животного организма дала возможность установить их безвредность. . „3 , , .

-; V. Агрономическая оценка компоста из мусора

.....Для .выявления агрономической ценности компоста по

инициативе Академии коммунального хозяйства" ВИУА совместно! с нами, проводились, исследования'компоста, полученного из мусора, на полупроизводственной установке (И. Ф. Ромашкевич, 1964; 3. А. Арзамасова, 1966; А; М. Кузьменкова, 1973). .: " ; . .. . "' Компост, испытывал ся на тяжелом суглинке в дозах 30 и > 60 т/га на картофеле. .Состав компоста (в % на сух вещ.): общий азот—1,5, общий фосфор —0,6, общий калий — 0,7.

Анализ результатов (табл. 7) показал, что прибавка уро; ♦ жая картофеля при внесении 30 т/га компоста колебалась лв пределах,26—32%. л . .

' . Испытание разных сроков выдержки компоста показало, что свежий компост,'полученный с установкиЛ не нуждается в последующем дополнительном'компостировании при внесении под некоторые.культуры: картофель, капусту, свеклу, то-маты,и др. - .. (... . ,

. ;! Действие обезвреженного мусора не ограничивается одним годом, а проявляется на протяжении нескольких лет. Повышение урожая овсяно-гороховой мешанки на второй год посыле внесения компоста достигло 37,2%, озимой пшеницы на

третий год 4г 11,4%. ... V-. .Испытание компоста :из "мусора в качестве биотоплива. проводилось Академией коммунального.хозяйства совместно

, • - . , Т а б л и ц а . 7

Действие компоста различных сроков компостирования . -' на урожай картофеля Л

Варианты

Прибавка урожая

Без удобрения . . '

Компост (0) 30 т/га

Компост (1) 3 0 т/га

Компост (3,5) 30 т/га '

Компост (0) 60 т/га

Компост (1) 60 т/га

Компост (3,5) 60 т/га

166 -2С9 212 220 192 234 230

43 46 54 26 68 64

25,9 27,7

32.5 15.7 40,9

38.6

'* "*;.'О — мусор,'обезвреженный в установке и не компостированный в шта-... белях; '''••. • '- . ,

•;*:. 1 — обезвреженный в установке мусор; после одномесячного' компостирования в штабелях; * •><• • ; 3,5 —обезвреженный в установке мусор, после 3,5 месяца компо-

*; ' стирования в штабелях. ' '

.'•„•• с ТСХА. Применение указанного'биотоплива-позволяет уве?" личить урожайность огурцов в -1,5 раза, сократить сроки их ; выращивания на 12—15 дней (Н. Н. Юскевич, 1970). ♦,.

♦ ; '/На научно-техническом совещании работников коммуналь-. •? ного хозяйства :: гЛЛенинграда,Ленинградского областного"

:,". объединения'совхозов"'Ленинградской плодоовощной'станции ♦ ,; и "Академии коммунального хозяйства,Состоявшемся ;У фев-..

♦ ; рале 1974 г., отмечалосьл что при использовании -компоста, *" "вырабатываемогодИЗгмусора на Ленинградском заводе меха-,

л-ннзированнбй переработки; быт(Овых отходов, в'открытом грун-. те лповышение. урожая;достигает .20—25%. Применёнйел'ком-носта в качестве биотоплива обеспечивает увеличение урЪжая овощных культур в 1,5—2 раза: "'

УГ.-Технико-экономическая эффективность ."применения биологического приема ускорения обезвреживания мусора,

Экономический эффект --приема установлен согласно «Инструкции по определению экономической эффективности научно-исследовательских работ в области жилищно-коммунального хозяйства». Расчет произведен по формуле: ' •

' .Э^д. = (С, —С2) + Е„ (К1—К2)-Лгод. , '

.где С1 и С2 — удельная-себестоимость по базовому и новому _ • вариантам, -,•••-*. -_ .

К и Кг — удельные капитальные затраты по тем же ва-V риантам, .......

•Б,,-'- ' —нормативный коэффициент эффективности капитальных вложении (принимается на уровне 0,12),

Агод. —объем внедрения за данный год в натуральных . . . единицах но предлагаемому варианту.

..Экономический эффект от применения биопрепарата достигается, главным образом, за счет повышения производительности биостабилизаторов в 1,5 раза в результате ускорения процесса обезвреживания мусора.

Эгод. =(5,1—4,4)+0,12(39,2—24,9)-181125=434700 руб.

♦ Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат в.установку в сумме 22,5 тыс. руб., составляющих 0,5% от общих капиталовложений, рассчитан по формуле:

Токл = т л = и * Т л = = 0 ' 2 ™а

С учетом прироста сельскохозяйственной продукции экономическая эффективность применения ..компоста из мусора иолбнотопливу составляет от 10 до 30 руб. на 1 т, прибыль от применения компоста в качестве органического удобрения в открытом грунте равна 2—4 руб. на 1т.

VII. Выводы и рекомендации

На- основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Изучение микрофлоры городского мусора при механизированном обезвреживании и компостировании его позволило ..установить взаимозависимость в процессе термогенеза между стадийностью разложения органического вещества бытовых отбросов и групповой сменой микроорганизмов, но-' сящей характер метабиоза. ; . . .

2. Изучение динамики микрофлоры в процессе компостирования мусора показало, что в период биотехнического обезвреживания на стадии термобиоза доминируют термофильные бактерии, обладающие протеолитической и. амилолитиче-ской способностью. Выделены активные штаммы термофильных аммонифицирующих бактерий, идентифицированные как представители группы: Вас. 8иЫШ8 и Вас. те8еп1епсш.

3. Экспериментальное испытание отобранных бактерий дало возможность установить, что биологический прием уско-

р'яет механизированное; обезвреживание мусора, в 1,5 ,раза. %;

Это позволило рекомендовать выделенные культуры Вас. sub-.A' ; ШЬзфЧоМо^а^Юа): и-Вас._ rne'sentericusA'(№№*28,. 34, 9а) ,для " ; • производственного изготовления ".биопрепарата.. A'; ,V-_

:->4." Экспериментально:'-установлена целесообразность бак: ;те'ризацин ,мусора59-£10-часовои,культурой термофила 10а; и v ; : 14—16;ч*асовой,'культуро)У;Агё

отличающихся Ув": этом f возрасте "максимальной 'протеиназной г ;!- активностью и высокой/продуктивностью по нарастанию био- -. >• массы.;. . 'K<,:^i, "; «v%<А А г "А ,; --'.,..♦'-'

5. Инокуляция-мусора рекомендуемыми, бактериями спо-, -собствовалаУулучшению А качества ' выпускаемого компоста,",? ; В процессе, "компостирования; происходит,*-резкое; увеличение j " (в, 10—100 раз)" численности";микроорганизмов, главным, обра. ,; А* зам'.Ыз термофильной;; группы:"Вас: subtilise и Вас.: mesenteri-«> ;. сш,"('вСрезультате-чего"интенсифицируётсяАразложение «пере-, . Грабатываемой массы.ЛУвеличиваются'потери в весе;в среднем:" ;.. на 30%, сужается 'отношение-C/N ,до 16—20, мобилизуется -минеральный азот в виде аммиака,'.* который "является доступ-'., ной формой "для питания р"а"стёнйй. "в","А"...с"-К "_' .••

- :»' 6.: Проведённые исследованияЛпозволяют.утверждать, что биологический' прием интенсификации * 'переработки ;' мусора ' Имеет" большре'*п"ройзводственн6е/зн'ачёние.' Общая годоваяЛ

А эффективность "от,:внедрения'разработанного приема на Ле-у ..нннградском мусороперерабатывающем "'заводе исчисляется' • A-G78 000 руб' Экономическая эффективность 'прнменения'ком- А '.'поста из мусора по биотопливу составляет 10—30 рубЛнаЛлт,*. "••> по органическомулудобреншо,2—4.руб. Hail, т., ' '

7,- Полученные 'положительные результаты в опытах.с инокуляцией; мусора-активными..термофильными , бактериями А , ; аммонифицирующей группы: легли? в основу;'разработки тех-*? А нологии. промышленного (Приготовления биопрепарата,}уско-;. •> ряющего обезвреживание*ЛиЛомпостированйе'твердых быто.—'i % вых отбросов, 'и- техническогол;задания-i на;!>проектирование. .лэкспериментальной установки, для.приготовления и- примёнеЛ. . ч.ння" биопрепарата, на, Ленинградском;.заводе .механизирован-;; * . ной переработки бытовых отходов.1 А,.,:/ А. ,А '.;. "."V • "

о., 11рименение.компостов.;из мусора в,; открытом лгрунте

* дает, прибавку(,урржаяч в зависимости отАвида культуры/;поч- ,;--<вы;й /других условий, на, 20Л-30%, улучшает.качество • некото-. "'".

♦ "> -р'ых культур (содержание 'сахара... в, сахарной свекле увеличи- • вается;на 6—12,%,{КлубникеЛ н'аА9%),/ускоряет созревание"; плодов на 7тт15 дней.Ъбвышает'.устойчивость к болезням,,!!: неблагоприятным.внешним • условиям.*-Использование Л.компо-ста в качестве биотоплива,способствует повышению урожая

- ранних овощей в Л,5—2 раза." ,_"- ,' ,','." ' ..'.",.-

Список печатных работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Приемы ускорения процесса обезвреживания и переработки твердых отбросов в удобрение, Сб. научн. тр. ЛКХ «Санитарная очистка городов», Л» 2, вып. 67, 1970, стр. 32—53 (в соавторстве с 3. Л. Лрзамасо-вой, Я. Н. Крхамбаровим);

, . , 2. Методика исследования свойств твердых отбросов, Строниздат, М„ 1970, стр. 84—96 (в соавторстве с Н. Ф. Гуляевым и др.);

3. Интенсификация процессов обезвреживания бытового мусора на мусороперерабатывающнх предприятиях, Санитарная охрана почвы. Тезисы докладов Всесоюзного совещания по актуальным вопросам санитарной охраны почвы населенных мест, М., 1971, стр. 72—73 (в соавторстве с 3. Л. Арзамасовой, К. М. Субботиной);

4. Некоторые технологические вопросы приготовления биопрепарата, ускоряющего процесс обезвреживания твердых бытовых отбросов Сб. научн. тр. АКХ «Санитарная очистка городов», № 4, вып. 89, М., 1972, стр. 50—54 (в соавторстве с 3. А. Арзамасовой, К. М. Субботиной);

5. Микроорганизмы, ускоряющие процесс обезвреживания и переработки отбросов в удобрение. Сб. научн. тр. АКХ «Санитарная очистка городов», № 4, вып. 80, М., 1972, стр. 20—29 (в соавторстве с 3. Л. Арза-мас;овой, К М. Субботиной);

; 6. Изучение состава и свойств городского мусора' для проектирования мусороперерабатывающнх заводов. Сб. научн. тр, ЛКХ «Санитарная очистка городов», № 4, вып. 89, М., 1972, стр. 3—10 (в соавторстве с А. М. Кузьменкозой и др.);

7. Результаты испытания бактериальных добавок на мусороперераба-тывающем заводе «Дано» в г. Варшаве, Сб. научн. тр, АКХ «Санитарная очистка городов», № 4, вып. 89, М., '1972, стр. 38—45 (в соавторстве с 3. А. Арзамасовой и др);

8 Определение протеолнтнческой активности термофильных бактерий. Сб. научн. тр.!АКХ «Санитарная очистка городов», № 4, вып. 89, М., 1972; ;.: 9. Интенсификация механизированного биотермического процесса обезвреживания и переработки бытового мусора, Сб. «Перспективы санитарной очистки городов и уборки городских территорий», Орловское отд. Приок-ского изд., Орел, 1974, стр. 40—42 (в соавторстве с 3. А. Арзамасовой, К. М Субботиной).

Материалы диссертации доложены на

1. Всесоюзном совещании по актуальным вопросам санитарной. охраны почвы населенных мест, 25 декабря 1971 г., г. Москва.

4 2. Конференции по вопросам санитарной очистки городов и уборки городских территорий, 11 октября 1974 г., г. Орел.

Объем 1'Д п. л.

Заказ 1940.

Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. Ю А. Тимирязева 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44 \