Формирование сложных компостов

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Формирование сложных компостов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Объединение в сложные компосты отходов с различными морфологическими и химическими свойствами, отличающимися плотностью и влажностью, химическим и биологическим составом, определяет значительные колебания численности различных организмов в первые полторы — две недели после его формирования, особенно в летний период [12, 14, 16, 17, 28]. Наблюдается постепенное или напряженное комплексирование компоста по всем направлениям, включая состав органических и минеральных материалов, различающихся дисперсностью, физическими, химическими и биологическими свойствами, что проявляется в расширении численности популяций живых организмов одних таксонов и снижении других.

В сложных компостах формируются сообщества микроорганизмов c самыми разными функциями. В отходах производства многие организмы не способны обеспечивать изначально систему устойчивости и равновесия, и первичные их сообщества разрознены и не взаимосвязаны. Например, на 10-й день смешивания отходов различные эколого-трофические группы микроорганизмов широко расходились по популяциям и заметно сближались в основном через месяц их развития [5, 10, 11]. Особенно это касалось формирования сложных компостов в весенне-летний период аммонифицирующих, амилолитических и олиготрофных микроорганизмов, характеризующихся сходством питания. Существенно эти группы организмов различались в сложных компостах в сравнении с вариантами влияния минеральных подкормок удобрений [10].

При смешивании различных отходов по истечении одной — двух недель развития организмы довольно быстро объединяются в функциональные группы по использованию в качестве ресурса органическое вещество и его трансформацию в гумус (глинисто-гумусовый комплекс), а также в органические кислоты, аминокислоты, ферменты и другие соединения [13, 15].

Живые организмы в сложном компосте в начальный период его формирования различаются по видовому и популяционному составу и варьируют по плотности распределения их таксонов: одни из них могут разрушать органическое вещество, а другие его стабилизировать. В биомассе сложного компоста доля микроорганизмов в составе органического вещества доходит до весьма значительных величин, что существенно удлиняет круговорот углерода и азота. Так, в сложном компосте, включающем полуперепревший навоз КРС свиной навоз, фосфогипс, куриный помет с добавлением соломы ячменя, отходов кормления и очистки зерна, а также лузги подсолнечника и остатков сахарной свёклы, общая численность микроорганизмов на 30-й день после его смешивания составила свыше 240 млн клеток, а с одним полуперепревшим навозом РКС — около 107 млн клеток [24, 28].

Живые организмы в сложном компосте (бактерии, грибы, одноклеточные водоросли, актиномицеты и др.) условно можно разделить на активные и неактивные, из которых активная группа составляет примерно до 15%. В случае высокой доли в формируемом компосте глинистой фракции активность, например, микроорганизмов усиливается и продолжительность их развития существенно удлиняется. Таковы, например, результаты подсчета микробных клеток в случае внесения фосфогипса и свиного навоза по сравнению с вариантом внесения одного навоза [15, 24].

Продуманная компановка различных отходов в сложном компосте (например, щелочная среда свиного навоза и кислая реакция фосфогипса) выравнивает реакцию среды сложного комплекса на основе химической реакции нейтрализации в целом всей подобранной смеси. Формирование специфических микробоценозов идет за счет использования подщелачивающих органических составляющих — навоза КРС и свиней (подстилочного и жидкого), куриного помета, осадков сточных вод, дефеката, послеуборочных растительных остатков и других отходов, а также существенно подкисляющих минеральных субстратов — фосфогипса, отходов калийных удобрений и т. д. [12, 13, 14].

В сложных компостах одни группы живых организмов для своего развития используют выделения других групп — различные органические биологически активные вещества: аминокислоты, витамины, ферменты, а также подвижные минеральные элементы, как азот, фосфор, серу и др. Само производство определенно влияет на состав отходов и прежде всего — на реакцию их среды (рН), физический и химический состав, что существенно изменяет процессы развития микроорганизмов, особенно на первых этапах формирования сложных компостов. Разлагая органические соединения, микроорганизмы постепенно усиливают дыхание и на отдельных этапах существенно ускоряют круговорот веществ. Например, разложение органического вещества, как правило, усиливает денитрификацию и, как следствие, приводит к газообразным потерям молекулярного азота [5, 28].

Повышение в субстрате сложного компоста количества глинистых соединений и органических веществ способствует снижению щелочности и при нейтральной реакции смесей (рН 6,8−7,2) значительная часть подвижных соединений тяжелых металлов переводится в труднодоступные для растений вещества. Используемый для внесения в почву сложный органоминеральный компост, включающий органические вещества и полуторные окислы, при снижении щелочной реакции субстрата до рН 7,0−7,3 позволяет за год существенно уменьшить содержание подвижных форм тяжелых металлов (Cd, Co, Cu, Mg, Ni, Pb, Zn) на 60−70% - в основном путём перевода их в труднодоступные для растений соединения [5, 10, 15, 16]. Иными словами, продуманная для составления смеси композиция различных отходов позволяет составить сложный компост с нужным уровнем реакции среды, что будет снижать содержание подвижных форм тяжелых металлов (Cu, Zn, Cd, Mn, Ni, Pb, Co и ряда других).

Сущность формирования сложных компостов заключается в развитии микробиологических процессов по разложению органических веществ, активизации ферментов и соединений минеральных и органических коллоидов, а также в формировании в их структуре в основном небольших агрегатов размером до 2,0 мм. Создаются новые круговороты биогенов, усиливается дыхание субстрата сложного компоста, что в теплый период года ускоряет его развитие [16, 18, 20]. Приведем пример сравнительной численности микроорганизмов при компостировании популуперепревшего навоза КРС и сложного компоста, включающего также фосфогипс, смёты после очистки семян и с фермы, содержащие отходы комбикорма, силоса, сена, корнеплодов и других продуктов.

Анализ полуперепревшего навоза и в целом сложного компоста проводился примерно каждые 10 дней, считая от начала их смешивания. Численность микроорганизмов определяли методом посева разведений навоза и сложного компоста на плотные и жидкие питательные среды (МПА, КАА, ГА Виноградского, Чапека). Посевы инкубировали при +24 и +30оС. Изучение таксономического состава проводилось с использованием определителей по установленным морфологическим и физиолого-биохимическим признакам изолированных колоний. Данные по общей численности микроорганизмов выражали в КОЕ/г. Идентификация культур проводилась общепринятыми методами. Идентификацию микромицетов проводили с помощью определителей отечественных и зарубежных авторов.

Результаты изучения эколого-трофических групп организмов оценены по временным параметрам (таблица). Содержание наиболее значимых групп микроорганизмов приведены за 4 месяца их развития в летний период [6, 7].

В процессе развития сложного компоста численность отдельных групп микроорганизмов постепенно изменяется, особенно это характерно для аммонифицирующих и олиготрофных бактерий, активность которых достигла к трем месяцам его созревания. Примерно к четвертому месяцу развития сложного компоста отмечено снижение числа микроорганизмов, поскольку это связано, очевидно, со значительным снижением поступления свежего органического материала, а их предыдущие запасы, по всей видимости, снизились. Нарастание численности микроорганизмов в навозе менее интенсивное, поскольку к четвертому месяцу запасы органического вещества снижаются значительно быстрее по сравнению со сложным компостом [19, 20].

Таблица 1 Численность эколого-трофических групп микроорганизмов в разные сроки «созревания» компоста, 2010 г.


Дни.	Вариант опыта.	Микроорганизмы.	Микромицеты, 10−3 КОЕ/г.
		Аммонифицир.е, 10−6 КОЕ/г.	Амилолит., 10−6 КОЕ/г.	Олиготроф., 10−5 КОЕ/г.	Нитрифицирующие.
	Полуперепревший навоз.				10−3.
	Сложный компост.				10−2.
	Полуперепревший навоз.				10−4.
	Сложный компост.				10−3.
	Полуперепревший навоз.				10−4.
	Сложный компост.				10−4.
	Полуперепревший навоз.				10−5.
	Сложный компост.				10−6.
	Полуперепревший навоз.				10−5.
	Сложный компост.				10−6.
	Полуперепревший навоз.				10−4.
	Сложный компост.				10−6.
	Полуперепревший навоз.				10−6.
	Сложный компост.				10−8.
	Полуперепревший.				10−5.
	Сложный компост.				10−4.

Процессы интенсификации микроорганизмов по разложению органического вещества, активации их нитрификации и денитрификации заметно усиливаются, поскольку химические реакции между ППК почвы и химическими соединениями, внесенными в сложный компост, заметно возрастают. Например, при включении в сложный компост фосфогипса с полуперепревшим сочетанием навоза КРС, птичьим пометом, осадками сточных вод и другими органическими отходами можно зарегистрировать прохождение реакции.

CaSO4 + CO2 + NH3 (навоз) > CaCO3 + (NH4)2SO4.

При формировании благоприятных условий (высокая температура и влажность) такая реакция протекает достаточно интенсивно и количество доступного растениям азота увеличивается. Кроме того, снижение денитрификации замедляет процесс разрушения органического вещества и уменьшает газообразные потери азота. Коагуляция органических и минеральных коллоидов существенно сокращает их вымывание в грунтовые воды [6, 12, 13, 16].

По мере развития сложного компоста активность микроорганизмов в нем усиливается, что положительно сказывается на возможности управления процессами преобразования органических веществ через стабилизацию образования в них микробных клеток и нарастания их биомассы за определенный период их развития. Эти процессы обусловлены химическими особенностями сложного компоста и вариациями антропогенных загрязнений [16, 17, 24].

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой