Факультет  Агрономический

Кафедра  Микробиологии и иммунологии

Дисциплина  Микробиология 
 

     Реферат на тему: 

«Биотехнология компостирования органических отходов. Основные принципы процесса компостирования»

 
 
 
 
 

     Выполнила: студентка 405группы

                                                                                              агрономического факультета

                                                                                                             

     Глушкова  М.А. 

                                                                   Работу проверила :  

                                         Емцев В.Т. 
 
 

                                                                                                                                                                                        

      Москва 2011г.

Содержание

 

1. Введение…………………………………………………………….…3
2. Типы отходов………………………………………………………….4
3. Компостирование органических отходов…………………………...5
4. Биохимические принципы компостирования……………………...9
5. Критические факторы компостирования………………………....12
6. Список используемой литературы………………………………..22

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Современная биотехнология – это направление, призванное изыскивать пути промышленного  применения биологических агентов  и процессов. Это комплексная  многопрофильная область, включающая микробиологический синтез, генетическую, белковую и клеточную инженерию, инженерную энзимологию.

     Биотехнология в основном опирается на использование  микроорганизмов. Поэтому знания, накопленные  микробиологией о многообразии мира, о строении, генетике, физиологии, изменчивости, экологии микробов создают научную  основу для развития многих биотехнологических производств. Традиционное сырьё для  различных отраслей химической и  перерабатывающей промышленности (нефть  и газ) истощается, а это приведёт к тому, что всё более широко будут использоваться ресурсы биомассы.

     Бродильное  производство и технология на основе ферментов будут основными источниками  моторного топлива 21 века.

     Помимо  новых способов получения химических веществ из биомассы, биотехнология  даёт нам также более эффективные  и производственные катализаторы для  осуществления химических взаимопревращений.

     Для переработки отходов сельскохозяйственного  производства используются биотехнологические процессы с помощью анаэробных и  аэробных, термофильных бактерий. Созданы  новые бактериальные удобрения. Прежде всего, биотехнология перспективна с экологической точки зрения.

     Биотехнология активно применяется в целях  очистки всех компонентов биосферы (воды, почвы, воздуха и др.) от загрязняющих веществ. Кроме того, существенным является не только сам процесс очистки, но и возможность использования  выделенных отходов в качестве вторичного сырья.[5] 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Типы  отходов 

     Интенсивный рост промышленности и городов привели  к увеличению загрязнения окружающей среды. Результатом деятельности промышленных предприятий является образование  отходов. Виды отходов самые разнообразные, и, соответственно, методы их обработки  и переработки многочисленны. Органические отходы в соответствии с источником подразделяются на бытовые, промышленные и сельскохозяйственные, а по физическому  состоянию – на жидкие, полужидкие текучие и твёрдые. Типы органических отходов и методы их биологической  обработки представлены в таблице  №1.[3]

     Типы  органических отходов и методы их биологической обработки.  

     Таблица №1.

Компостирование органических отходов

 

     Компостирование – это экзотермический процесс  биологического окисления, в котором  органический субстрат подвергается аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. В процессе биодеградации органический субстрат претерпевает физические и химические превращения с образованием стабильного  гумифицированного конечного продукта. Этот продукт представляет ценность для сельского хозяйства и  как органическое удобрение, и как  средство, улучшающее структуру почвы.

     Отходы, поддающиеся компостированию, варьируют  от городского мусора, представляющего  собой смесь органических и неорганических компонентов, до более гомогенных субстратов, таких как навоз, отходы растениеводства, сырой активный ил и нечистоты. В  процессе компостирования удовлетворяется  в основном потребность в кислороде, органические вещества переходят в  более стабильную форму, выделяются диоксид углерода и вода и возрастает температура. В естественных условиях процесс биодеградации протекает  медленно, на поверхности земли, при  температуре окружающей среды и  в основном в анаэробных условиях. Естественный процесс разложения может  быть ускорен, если перерабатываемый субстрат собрать в кучи, что позволит сохранить  часть теплоты, выделяющейся при  ферментации, и достигнуть более  высокой скорости реакции. Этот ускоренный процесс и есть процесс компостирования.

     Важными параметрами являются соотношение  углерода и азота и мультидисперсность субстрата, необходимая для нормальной аэрации. Навоз, сырой активный ил и  многие растительные отходы имеют низкое отношение углерода к азоту, высокую  влажность и плохо поддаются  аэрации. Их необходимо смешивать с  твёрдым материалом, собирающим влагу, который обеспечит дополнительный углерод и нужную для аэрации  структуру смеси.

Компостирование представляет собой динамический процесс, протекающий благодаря активности сообщества живых организмов различных  групп. Основные группы организмов, принимающих  участие в компостировании:

• микрофлора — бактерии, актиномицеты, грибы, дрожжи, водоросли;
• микрофауна — простейшие;
• макрофлора — высшие грибы;
• макрофауна — двупароногие многоножки, клещи, ногохвостки, черви, муравьи, термиты, пауки, жуки.

В процессе компостирования  принимает участие множество  видов бактерий (более 2000) и не менее 50 видов грибов. Эти виды можно  подразделить на группы по температурным  интервалам, в которых каждая из них активна. Для психрофилов  предпочтительна положительная  температура ниже 20 °C, для мезофилов — 20–40 °C и термофилов — 40–50 °C. Микроорганизмы, которые преобладают на последней стадии компостирования, являются, как правило, мезофилами.

Хотя количество бактерий в компосте очень велико (108–109 м. к./г влажного компоста), из-за малых размеров они составляют менее половины общей микробной биомассы.

Актиномицеты  растут гораздо медленнее, чем бактерии и грибы, и на ранних стадиях компостирования  не составляют им конкуренции. Они более  заметны на последующих стадиях  процесса, когда их становится очень  много, и налёт белого или серого цвета, типичный для актиномицетов, отчётливо виден на глубине 10 см от поверхности компостируемой массы. Их численность ниже численности  бактерий и составляет порядка 105–108 клеток на грамм влажного компоста.

Грибы играют важную роль в деструкции целлюлозы, и состояние  компостируемой массы должно регулироваться таким образом, чтобы оптимизировать активность этих микроорганизмов. Важным фактором является температура, так  как грибы погибают, если она поднимается  выше 55 °C. После понижения температуры они вновь распространяются из более холодных зон по всему объёму.

В процессе компостирования  принимают активное участие не только бактерии, грибы, актиномицеты, но и  беспозвоночные животные. Эти организмы  сосуществуют с микроорганизмами и  являются основой «здоровья» компостной кучи в дружной команде компостёров, это — муравьи, жуки, сороконожки, гусеницы озимой совки, ложные скорпионы, личинки фруктового жука, многоножки, клещи, нематоды, дождевые черви, уховёртки, мокрицы, ногохвостки, пауки, пауки-сенокосцы, энхитрииды (белые черви) и др.

После того, как  достигается максимум температуры, компост, остывая, становится доступным  для широкого ряда почвенных животных. Многие почвенные животные вносят большой  вклад в переработку компостируемого  материала посредством его физического  дробления. Эти животные также способствуют перемешиванию разных компонентов компоста. В умеренном климате главную роль в заключительных стадиях процесса компостирования и дальнейшего включения органического вещества в почву играют земляные черви. 
Таким образом, компостирование — комплексный, многостадийный процесс. Каждая его стадия характеризуется различными консорциумами организмов.