Компостирование органической фракции твердых бытовых отходов с использованием бактериальных добавок

• Автор: Ярлыченко, Светлана Александровна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Характеристика твердых бытовых отходов ТБО

1.2 Современная стратегия в области обращения с ТБО.

1.3 Биологическая обработка ТБО методом компостирования.

1.3.1 Основные этапы процесса компостирования.

1.3.2 Условия проведения процесса компостирования.

1.3.3 Основные показан ели, используемые для контроля проведения процесса компостирования.

1.3.3.1 Температура

1.3.3.2 Изменение .

1.3.3.3 Общий и органический углерод, органическое вещество ОВ
1.3.3.4 Содержание азота.
1.3.3.5 Соотношение углерода и азота
1.3.3.6 Содержание растворимого органического углерода РОУ
1.3.3.7 Целлюлазная активность ЦА.
1.3.3.8 Респираторная активность.
1.3.3.9 Общая численность бактерий и грибов.
1.3.3. Численность патогенных микроорганизмов
1.3.3. Содержание тяжелых металлов.
1.3.3. Фитотоксичность.
1.4 Ферментативное расщепление целлюлозы как основного компонента органической фракции ТБО
1.5 Источники целлюлаз в природе
1.5.1 Основные представители целлюлозоразрушающих бактерий и
актнномицстов
1.5.1.1 Бациллыцелтололитики и их свойства.
1.5.2 Основные представители целлюлозоразрушающих грибов.
1.5.2.1 Влияние микромицетовцеллюлолитиков на здоровье человека.
1.6 Интенсификация процесса компостирования
1.7 Особенности применения компоста в сельском хозяйстве.
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАИЯ.
2.1 Объекты исследования, культивирование, идентификация.
2.1.1 Объекты исследования.
2.1.2 Культивирование организмов.
2.1.3 Идентификация организмов.
2.1.3.1 Экстрагирование ДНК.
2.1.3.2 Проведение полимеразной цепной реакции ПЦР
2.1.3.3 Секвсииронание продукта ПЦР.
2.2 Микробиологические методы
2.2.1 Определение численности бактерий и мнкромицетов
2.2.2 Определение количества целлюлозоразрушающих микроорганизмов
2.2.3 Определение антагонистических свойств бактериальных штаммов но отношению к микромицетам.
2.3 Определение ЦА.
2.4 Определение концентрации белка.
2.5 Приготовление компостных смесей, проведение процесса компостирования, отбор проб.
2.5.1 Определение влажности компостируемых смесей
2.5.2 Определение .
2.5.3 Определение содержания общего углерода и общего азота
2.5.4 Определение содержания ОВ
2.5.5 Определение содержания РОУ.
2.5.6 Определение содержания аммония
2.5.7 Определение респираторной активности
2.5.8 Определение фитотоксичности компостов с использованием в качестве тестобъекта семян редиса iv сорт Красный
с белым кончиком
2.6 Оценка влияния компостов на растения и микробное сообщество почвы
2.7 Математическое моделирование и статистическая обработка результатов ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Получение микробных добавок для компостирования и анализ их
свойств.
3.1.1 Выделение цслшолозоразрушающих сообществ микроорганизмов
3.1.2 Получение биологической добавки на основе бактериального целлюлолитического сообщества микроорганизмов
3.1.3 Получение биологической добавки на основе индивидуального штамма бацилл.
3.1.3.1 Изучение ЦА представителей бактерий рода i
3.1.3.2 Изучение антагонистических свойств индивидуальных штаммов бактерий рода i
3.1.3.3 Идентификация штамма i, . 4.
3.2 Компостирование органической фракции ТБО
3.2.1 Подготовка компостируемых смесей
3.2.2 Подготовка биологических добавок
3.3 Оценка эффективности применения биологических добавок при проведении процесса компостирования органической фракции ТБО
3.3.1 Изменение температуры в процессе компостирования ТБО
3.3.2 Изменение влажности в процессе компостирования ТБО
3.3.3 Изменение содержания ОВ в процессе компостирования ТБО
3.3.4 Изменение содержания РОУ в процессе компостирования ТБО
3.3.5 Влияние биологических добавок на изменение содержания аммонийного азота в процессе компостирования ТБО.
3.3.6 Влияние биологических добавок на изменение компостных
смесей
3.3.7 Изменение ЦЛ в процессе компостирования ТБО.
3.3.8 Влияние биологических добавок на изменение численности микроорганизмов в компосте
3.3.9 Изменение респираторной активности в процессе компостирования
3.3. Изменение фитотоксичности компостов при внесении различных биологических добавок
3. Определение показателейпредикторов фитотоксичности
компостов
3.3. Определение наиболее эффективной биологической добавки при компостировании органической фракции ТБО.
3.4 Влияние компостов, приготовленных с использованием различных
биологических добавок, на растения и микробное сообщество почвы
3.4.1 Влияние внесения в почвы компостов на изменение уровня
почвенной респирации
3.4.2 Влияние компостов на биометрические характеристики пшеницы
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Впервые для определения оптимальной биотехнологии компостирования предложен подход, основанный на использовании методов математического моделирования. Практическая значимость работы. Полученные в работе результаты являются основой биотехнологии переработки органической фракции ТБО. Компосты, получаемые с использованием предлагаемой биотехнологии, могут применяться как для рекультивации нарушенных почв, так и в качестве нетрадиционного удобрения в сельском хозяйстве. Полученные в диссертационной работе результаты переданы для использования в Министерство экологии и природных ресурсов РТ, а также в ООО Элит Сервис. Результаты исследований используются при проведении практических работ но курсу Управление в обращении с отходами на кафедре прикладной экологии Казанского государственного университета КГУ. Полученные результаты могут быть использованы при разработке мер но минимизации негативного влияния промышленных отходов на окружающую среду и совершенствованию отдельных аспектов экологического нормирования хозяйственной деятельности человека. Связь работы с научными программами и собственный вклад автора в исследования. Работа проведена в соответствии с тематическим планом НИР КГУ по теме Биогсохимические исследования фундаментальных закономерностей переноса вещества и энергии в экосистемах при дестабилизирующем воздействии внешних возмущений гос. Исследование поддержано грантом Программы развития приоритетных направлений науки в РТ Повышение степени экологической безопасности при обращении с органическими отходами региональное нормирование 9. Инновационные технологии для человека. Научные положения диссертации и выводы базируются на результатах собственных исследований автора. Идентификация штамма i i 4 проводилась на базе университета им. ЮстусаЛибиха Гиссен, Германия. Математическое моделирование результатов выполнено на кафедре моделирования экосистем КГУ. Выделенное из почвы бактериальное сообщество и индивидуальный штамм i i 4 обладают ЦЛ и могут быть использованы в качестве биологических добавок при компостировании ТБО. Внесение бактериальных добавок на основе индивидуального штамма i i 4 приводит к изменению структуры сообщества компостных смесей, выраженному в уменьшении численности микромицетов, и снижению уровня фитотоксичности получаемых компосгов. Предложенный подход, включающий рейтинговую оценку средневзвешенного времени достижения компостами стабильного состояния, позволяет установить наиболее эффективную схему компостирования отходов. Апробация работы. Проблемы биодсструкции техногенных загрязнителей окружающей среды Саратов, международной научной конференции Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем РостовнаДону, , I Экологическом форуме экологов Прикамья Экология Прикамья Набережные Челны, . Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 4 статьях и 9 тезисах докладов. Структура и объем диссертации. Работа изложена на 2 страницах, содержит таблиц и рисунков, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения, выводов, списка литературы, включающего 7 источников 5 из которых на иностранном языке, и приложения. ГЛАВА I. К ТБО относятся отходы, образующиеся в жилых и общественных зданиях, торговых, зрелищных, спортивных и других предприятиях, смет, опавшие листья и крупногабаритные отходы. ТБО представляют собой гетерогенную смесь сложного морфологического состава черные и цветные металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, стеклобой, пластмасса, пищевые отходы, камни, кости, кожа, резина, дерево, уличный смет и т. Табл. На соотношение этих составляющих значительное влияние оказывают степень благоустройства жилого фонда, сезоны года, наличие и уровень развития промышленности, общественного питания и торговли. Таблица 1. Наименование компонентов Самойлов, НатБОп, КсЬагс, Грииии, Новиков, ЫогЬи л а. Котег е а1. На долю органической фракции, относительный состав которой представлен в табл. ТБО Ротсе1о1, Юаияя, В1ста1сг, . В свою очередь, до органической фракции ТБО составляет целлюлоза Но1апс1, .