Развитие термофильных микроорганизмов в компостах
В настоящей статье нас интересует в основном температурный режим компостируемых масс и в связи с этим развитие термофильных микроорганизмов.
На разогрев компостов влияет техника их закладки. Если мусор прослаивается рыхлым материалом и вследствие своего механического состава плохо слеживается, то он достаточно аэрируется и хорошо разогревается. Этому способствует периодическое перелопачивание отбросов. В компостных кучах отдельные слои органического материала находятся далеко не в одинаковых условиях, поэтому разогреваются с разной интенсивностью. Меньшую температуру, как правило, имеют более сильно охлаждаемый поверхностный слой и плохо аэрируемое основание кучи. На разогревании сказывается объем компостной кучи, определяющий как аэрацию внутренних слоев компоста, так и энергию теплоотдачи. Не меньшее значение имеет и химический состав компостируемой массы, что вполне понятно «из сведений, сообщенных в разделе о термогенезе. В силу последней причины отдельные компосты, заложенные в одинаковой обстановке, имеют совершенно различный температурный режим.
Компосты, хуже изолированные от внешней среды, чем мусор, сбраживаемый в камерах обезвреживания, имеют большую температурную разницу в отдельных слоях Разогревание компоста определяет участие термофильных микроорганизмов в его созревании.
Мусор, поступавший на компостирование, был довольно сильно обсеменен термофильными микроорганизмами. Это является следствием разогревания мусора, в домовых преемниках. В первом компосте во время опыта относительно сильный нагрев депрессировал первоначально мезофильные микроорганизмы (под последними в данном случае подразумевались формы микробов, развивавшиеся при 37°). Несколько позднее число их опять увеличилось, несмотря на температуру 54—60°. Объясняется это тем, что к этому периоду (2-я неделя компостирования) в компостах весьма сильно развивается группа бактерий картофельной палочки, могущая расти как при 37°, так и при повышенной температуре. Таким образом, намечающийся второй максимум числа мезофилов зависит от увеличения в основном термотолерантных форм микробов. По мере созревания компоста число микроорганизмов, растущих при 37° (мезофилов), постепенно уменьшается.
Термофильные микроорганизмы в рассматриваемом компосте были представлены довольно богато, но значительно уменьшились к концу опыта. Это лишний раз говорит о том, что далеко не все клетки термофильных бактерий при ухудшении жизненных условий в компосте дают споры. Значительное число их погибает.
Работа, проведенная в Центральном санитарном институте им. Эрисмана, позволяет заключить, что основная микрофлора компостов (учитываемая на М. П. А. при 60°) состоит из бактерий. Однако наряду с ними встречаются и термофильные актиномицеты. Стекла обрастания позволяют установить здесь и наличие грибов, развивающихся при высокой температуре.
Второй из рассмотренных компостов, созревавший при низкой температуре, был весьма беден термофильными микроорганизмами, которые в нем совершенно не развивались. К конечному сроку наблюдений их было значительно меньше, чем в исходном материале.
Совершенно очевидно, что компосты с низкой температурой созревают при работе мезофильных микроорганизмов. Мезофильные бактерии компостов довольно детально были изучены Богопольским, который обнаружил в их составе, наряду с обычными аммонификаторами, нитрификаторов, целлюлозуразлагающих бактерий, маслянокислых бактерий и другие микроорганизмы.
На основании значительного числа наблюдений Тукалевская приводит данные, характеризующие соотношение между термофильными и мезофильными микроорганизмами в различно разогревающихся компостах. Под мезофилами подразумеваются формы, растущие при 37°. В их число включаются, конечно, и термотолерантные бактерии.
Менее благоприятные условия существования для термофильной микрофлоры в компостах, по сравнению с массами, созревающими в камерах обезвреживания, приводит к тому, что при окончании процесса в первом случае накапливается меньше термофилов, чем во втором.
Таким образом, компосты, созревающие на открытом воздухе, несколько беднее термофильными микробами, чем отбросы, переброженные в камерах обезвреживания. Однако и здесь они достигают 7—8 млн. на 1 г массы. Относительно слабый нагрев компостов приводит и к более медленному их освобождению от патогенных микробов и бактерий кишечной группы. Так, тифозная палочка выживает в компостах (по крайней мере, в слабее греющихся слоях) до трех месяцев, а иногда и более.
В заключение приведем некоторые сведения, характеризующие компостирование с химической стороны. Установлено, что при созревании компоста потери органического вещества составляют 30—35% от первоначально взятого. Перепревшая масса имеет до 4% гумуса, и соотношение углерода к азоту в ней равно 11—14 : 1. Химический состав готовых компостов может, конечно, сильно различаться в зависимости от характера исходного вещества.
Значительная теплопродукция отбросов при компостировании может быть использована в качестве биотоплива для обогрева парников, теплиц и грибниц (шампиньониц). В некоторых местах Советского Союза это мероприятие начинает достаточно широко применяться. Например, подмосковные хозяйства нередко используют мусор для этой цели.
С мусором как биотопливом значительную работу провел Шереметевский (1929—1939). Санитарная сторона достаточно подробно освещена в работах Виноградова (1938) и Анастасьева (1947).
Помимо обогрева культивационных помещений (парников, теплиц и т. д.), отбросы можно использовать для так называемого «утепленного грунта», который совершенно не требует строительных материалов.
Агрономическое значение утепленного грунта состоит в том, что разогревающиеся отбросы, заложенные под гряды, передают тепло почве, и это ускоряет созревание овощей на 2—3 недели, по сравнению с обычным огородным способом. Особое значение утепленный грунт приобретает в северной полосе СССР.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
AgroCompost
Биодеструктор для компостирования
Термофильные бактерии
Биопрепарат «Закваска термофильных молочнокислых бактерий» – биоконцентрат термофильных молочнокислых бактерий. Предназначен для ускорения переработки органической фракции ТКО, навоза животных, помета птиц, отходов растениеводства и других органических отходов методом компостирования (твердофазной ферментации). Препарат безвреден для человека и животных, что подтверждается положительным заключением Научно-исследовательского центра токсикологии и гигиенической регламентации биопрепаратов — Филиала ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России от 26.11.2018 г. Штаммы депонированы в Ведомственной коллекции полезных микроорганизмов сельскохозяйственного назначения Россельхозакадемии (ВКСМ).
Биопрепарат содержит термо- и мезофильные штаммы бактерий, окисляющих биогенный субстрат с образованием органических кислот, что, в свою очередь, приводит к нейтрализации ионов аммония, устранению неприятных запахов, подавлению кишечной палочки и другой патогенной микрофлоры благодаря воздействию бактерицидных соединений. Скорость биотермических реакций возрастает в несколько раз, разогрев отходов до температуры пастеризации и устранения личинок синантропных мух, гельминтов наступает через 36-48 ч. Общий цикл термофильного обеззараживания сокращается до 7 суток в сравнении с традиционным компостированием (14 и более дней).
Расход препарата 30 мл/т. Концентрат «Закваска термофильных молочнокислых бактерий» поставляется в канистрах объемом 10 л, что достаточно для обработки 600 куб.м. органической фракции ТКО. Препарат вносится в бак опрыскивателя ворошительной машины, смешивается с водой и наносится на отход при ворошении компостируемой массы.
Источник
Термофильные микроорганизмы в навозе
Способность созревающего навоза к самонагреванию известна чрезвычайно давно.
На этом основании навоз используют в парниковом хозяйстве, где он является началом, согревающим грунт, на котором произрастают растения.
Без сомнения, можно утверждать, что самонагреванием навоза пользовались в те времена, когда не возникали предположения о сущности данного явления. Еще в древности крестьяне обкладывали жилища навозом для утепления. Разогревание навоза в хранилищах используется и в настоящее время для обогревания скотных дворов.
При разложении хранящегося навоза по внешним признакам могут быть установлены три стадии (Вильямс).
В течение первой стадии навоз сильно разогревается, на все его форменные элементы сохраняют еще свою структуру. В частности, солома не теряет своего блеска и выдергивается из кучи, не разрываясь. Эта фаза обычно длится около двух недель.
Для следующей стадии характерно понижение температуры, которое продолжается от нескольких недель до нескольких месяцев. Навоз за это время превращается в полуперепревшую массу. Солома теряет блеск и цвет. Она легко обрывается при выдергивании из навоза.
В последующую, третью, стадию навоз превращается в черную плотную массу, не содержащую форменных элементов.
При достаточно интенсивном разогревании навоза в нем уничтожаются неспороносные возбудители различных заболеваний (паратифов, сана, ящура, рожи свиней, чумы свиней, холеры кур и т. д.). В некоторых случаях наблюдалась гибель даже спорообразующих бактерий, вызывающих инфекции у животных и человека. Это позволяет использовать самонагревание навоза для его обеззараживания.
Переходя к разбору условий, имеющихся в навозе для микроорганизмов, мы прежде всего должны отметить богатство его питательными веществами. Это обеспечивает размножение в навозе весьма разнообразных по физиологическим требованиям микроорганизмов.
Навоз различных животных неодинаково богат легкоподвижными органическими материалами. Например, конский навоз содержит значительно больше азотистых веществ, чем навоз рогатого скота. Это объясняет, почему конский навоз легче и сильнее разогревается; его температура нередко повышается почти до 80°. Напомним, что о роли азотсодержащих веществ в явлениях термогенеза мы говорили в соответствующем месте.
Разогревание навоза, как и других органических материалов, в сильнейшей степени зависит от доступа к нему воздуха. Это было чрезвычайно наглядно показано в старых опытах Гейона. Он хранил одну партию навоза в уплотненном состоянии, поместив ее в плотный ящик. Другая же партия этого навоза была положена в аналогичный по размеру, но продырявленный со всех сторон ящик.
В практических условиях разогревание навоза в значительной степени определяется плотностью его укладки. Так, если навоз хранится под скотом, то он сильно уплотняется и греется меньше. Разогревание навоза в навозохранилищах также зависит от того, насколько он плотно уложен.
Как уже отмечалось, конский навоз, более богатый азотом, разогревается быстрее и дает более высокую температуру. Смешивая навоз от различных животных, можно обеспечить в парниках равномерный длительный нагрев.
При изготовлении так называемого «благородного» навоза по методу Кранца добиваются разогревания его до 60°. Для этого навозохранилище наполняется навозом послойно. Привезенный навоз рыхло складывают и оставляют на несколько дней, пока температура в нем не поднимется до 60°. После разогревания этот слой уплотняют и покрывают следующим, которому также дают нагреться, а затем его уплотняют. Таким образом заполняется все навозохранилище.
Кранц предполагал, что во время самонагревания уничтожаются мезофильные микроорганизмы, а после охлаждения в навозе не могут размножаться термофилы, поэтому в процессе основного хранения в навозе не происходят микробиологические превращения органических веществ. Однако уже на примере компостов нами было показано, что весьма высокий нагрев переносится некоторым количеством зародышей мезофилов, которые после охлаждения компостируемой массы начинают вновь в ней размножаться. Совершенно аналогичное явление наблюдается и в навозе, приготовленном по способу Кранца. Отсюда следует, что предпосылки, развитые Кранцем, были неверны, а название горячим способом приготовленного навоза «благородным» (из-за отсутствующих в нем брожений) — неточно.
Как указывает Прянишников, в плотно сложенном навозе накопляется больше аммиачных солей, определяющих эффективное действие навоза в первый год его применения. Это также говорит о нецелесообразности использования метода Кранца, который и в техническом отношении сложнее обычного способа хранения навоза. К горячему методу приготовления навоза по Кранцу рекомендуют прибегать лишь в случае необходимости обезвреживания навоза от гельминтов и некоторых патогенных микробов. Способ Кранца оправдывает себя также при наличии в хозяйстве соломистого навоза, который быстрее перепревает при известном повышении температуры.
Семена сорняков погибают в горячем навозе примерно так же, как и при обычном приеме его хранения. По данному признаку способ Кранца каких-либо существенных преимуществ не имеет.
Говоря об условиях, создающихся в различных слоях плотно хранящегося навоза, следует упомянуть о данных Дегерена по газовому составу воздуха навозных куч. Кислород во всех слоях навоза полностью потребляется, замещаясь углекислым газом. В нижних слоях не имеется азота, что косвенно показывает на отсутствие проникновения туда воздуха. Метаном, как и следовало ожидать, более богаты нижние слои навоза.
Термофильные микроорганизмы навоза были изучены Буррилем (Burrill) в 1884 г. Он выделил из навоза два вида термофильных бактерий, развивавшихся еще в интервале 60—70°.
О значительной роли термофилов при созревании навоза и самонагревании сена было указано Шлезингом (Schloesing, 1892). В лабораторных опытах он показал, что еще при 72.5° могло идти анаэробное брожение. При 80° оно останавливалось. Собранные им газы состояли на 50% из метана и на 50% из углекислоты.
Принципиальные установки Шлезинга были подтверждены и развиты Коном (Cohn, 1893), который приписывал бактериальному фактору большую роль в явлениях самонагревания органических масс, в том числе и навоза. Он предполагал, что самонагревание может вызываться особой группой микроорганизмов, которая была им названа «термогенной». Эти микробы причислялись им к термофилам, хотя большая часть их являлась термотолерантами.
Дюпон (Dupont, 1902) выделил из навоза Bac. thermophilus grignoni, имевшего оптимум развития около 50°. В греющемся навозе он нередко находил термофильные формы Bac. subtilis и Bac. mesentericns.
Значительно позднее появилось исследование Гетерса (Goeters, 1927), отметившего нарастание термофилов в навозе, который выдерживался при повышенной температуре в термостате.
К этому же времени относятся пространные исследования Рушмана (Ruschmann, 1927) по микробиологии навоза. По его данным, наибольшее количество термотолерантных и термофильных микроорганизмов, развивающихся при 55°, находится в навозе в период его разогревания. После снижения температуры обсемененность навоза бактериями, склонными к термобиозу, сильно уменьшается. Аналогичную картину мы отмечали, разбирая вопрос о динамике термофилов в компостах. Рушман установил, что из числа теплолюбивого микробного населения в навозе явно преобладают термотолерантные формы; облигатных же термофилов имеется немного. При 52° в навозе могли еще развиваться некоторые разновидности Bac. mesentericus, Bac. vulgatus и Bac. subtilis.
В Советском Союзе обстоятельная работа по микробиологии навоза была проведена в Институте сельскохозяйственной микробиологии ВАСХНИЛ. Эти исследования, на которых мы останавливаемся более подробно ниже, также показали богатство навоза термофильной микрофлорой.
Несколько позднее были опубликованы материалы Ваксмана с сотрудниками (1939). В них значительное внимание было уделено термофильной микрофлоре навоза.
Динамика термофильных микроорганизмов в навозе была прослежена в работах Былинкиной и Макаровой, а также Рушмана. Они пришли по существу к тождественном выводам, и мы остановимся лишь на исследованиях первых из упомянутых микробиологов.
Былинкина и Макарова учитывали термофилы в навозе, делая высевы его болтушки на М. П. А. и проращивая бактерии при 54—55°. Из их данных следует, что свежий навоз содержит ничтожное число бактерий, растущих при 55°. При повышении температуры числа этих бактерий значительно увеличивается, достигая 6—7 млн. на 1 г навоза. Обогащение навоза термофилами стоит в прямой зависимости от степени его разогревания. Поэтому более беден термофилами навоз, хранящийся под ногами сельскохозяйственных животных.
Изучая весьма многие образцы навоза, Былинкина и Макарова пришли к заключению, что большая часть теплолюбивых бактерий навоза относится к термотолерантным формам. На самом деле, если на чашках Петри при 55° вырастало 3—9 млн. бактерий, то высев этих же болтушек, выращенный при 65°, давал только 50—90 тыс. бактерий на ту же навеску. Из термотолерантных бактерий в навозе особенно часто обнаруживался Bac. mesentericus. Аналогичное соотношение температурных групп бактерий мы отмечали и в компостах.
Мы исследовали значительное число образцов навоза, взятого из различных хозяйств. Число термофилов в них колебалось обычно от 1 до 10 млн. на 1 г.
Совокупность приведенных материалов показывает, что с навозом и компоста ми в почву вносится большое число термофильных микроорганизмов. Если мы возьмем весьма скромную цифру бактериального населения навоза в 100 млн. бактерий на 1 г, то, исходя из наших данных, можно ожидать среди них наличия примерно 1 млн. теплолюбивых микроорганизмов. С навозным удобрением в 32 т на га вносится 3 200 000 млрд. бактерий, в том числе 32 000 млрд. термофилов. Если принять вес пахотного горизонта за 5 000 000 кг, то на каждый грамм земли придется 600 тыс. бактерий, из которых 6 тыс. термофилов.
Таким образом, даже разовое удобрение почвы навозом» весьма заметно увеличивает число мезофильных и термофильных микробов в почве.
Если считать, что в неудобренной почве термофилов вовсе не содержится, то после унавоживания их число должно возрасти примерно до 0.3% от состава мезофильной микрофлоры почвы. Более интенсивное удобрение почвы навозом может привести к значительной обсемененноети ее теплолюбивыми микроорганизмами. В силу этого, например, в огородных почвах содержание термофилов возрастает до 3% и даже до 9% от числа общего сапрофитного микронаселения.
Роль термофильных микроорганизмов в навозе совершенно очевидна. При повышенной температуре, когда мезофильные микробы оказываются не в состоянии развиваться и активно проявлять биохимическую деятельность, всевозможные процессы проводятся теплолюбивой микрофлорой. Мы уже отмечали, что эти живые существа чрезвычайно быстро размножаются, поэтому вызываемые ими трансформации органических и минеральных веществ протекают гораздо быстрее, чем процессы, осуществляемые мезофилами. Навоз, как правило, хранящийся в относительно уплотненном состоянии, теряет меньше органических веществ при созревании, чем компосты. По данным Помаского, убыль сухого вещества в навозе за 6 месяцев его хранения составляет 17—21%. При созревании навоза в нем значительно возрастает содержание перегнойных соединений. Так как минеральных веществ при хранении навоза теряется меньше, чем органических, то он относительно обогащается основными питательными для растения соединениями (особенно калием и фосфором).
В заключении следует отметить, что при изготовлении искусственного навоза из соломы, удобренной минеральными солями, широко пользуются методом Кранца, обеспечивающим при наличии повышенной температуры быстрое получение полноценного удобрительного материала.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник