Использование биодобавок для консорциума микрорганизмов, окисляющих отходы сельскохозяйственных птиц

Введение. Проблема утилизации биологических отходов является актуальной во всех без исключения регионах Российской Федерации [1,2]. На 2002 год количество отходов оценивалось в 12 млрд т, из которых 11 млрд т составляли промышленные отходы и 1,6 млрд т твердые бытовые отходы. К 2025 году аналитики предполагают увеличение количества отходов до 90 млрд т. Площади, занимаемые отходами, будут составлять 169,6 км2 [3]. Есть регионы, в которых более или менее проблема решена благодаря имеющемуся заводу по утилизации биоотходов, но в большинстве случаев происходит их уничтожение либо путем сброса в био-термические ямы, либо сжиганием. На решение этой проблемы существенное влияние оказывают такие фак- торы, как большая протяженность территории, удаленность населенных пунктов друг от друга, низкая плотность населения, а главное – низкая средняя плотность поголовья сельскохозяйственных животных. Наличие объектов, позволяющих уничтожать или утилизировать биологические отходы эффективно и безопасно, является необходимым условием для нормального функционирования любого субъекта сельскохозяйственного производства, связанного с содержанием животных.

Целью работы является исследование отходов производства минеральных удобрений в качестве биодобавок и стимуляторов роста консорциума микроорганизмов, окисляющих отходы сельскохозяйственных птиц; выбор консорциума микроорганизмов, при котором наблюдается максимальная степень биодеструкции отходов сельскохозяйственных птиц. Влияние температурного фактора внешней среды на рост микроорганизмов.

Материалы и методы. В качестве материалов в исследованиях использован куриный помет. Он подвергался обработке методом окисления консорциумом микроорганизмов. Количество штаммов микроорганизмов соответствовало шести исследуемым монокультурам ( Micrococcus varians; Erwinia curitovora; Streptococcus salivarius thermophilus; Bacillus fastidiosus; Bacillus firmus; Rhodococcus erythropolis ) и консорциумам, представляющим собой различные сочетания этих монокультур. Штаммы микроорганизмов выращивали раздельно на питательной среде, оптимальной для каждого штамма. Температура для культивирования микроорганизмов составляла 25–37ºC. Полученную культуру затем центрифугирули при 4000–6000 об/мин.

Результаты и их обсуждения . В качестве субстратов-стимуляторов роста исследуемых штаммов микроорганизмов-деструкторов отходов сельскохозяйственных животных были выбраны следующие отходы производства минеральных удобрений: фосфогипс, натрий кремнефтористый, томасшлак и мочевина [4]. Результаты определения динамики накопления биомассы исследуемых штаммов при использовании четырех различных субстратов представлены на рисунке 1.

Рис.1. Динамика накопления биомассы микроорганизмов в присутствии различных субстратов:■ натрий кремнефтористый, ■ томасшлак, ■ мочевина, фосфогипс: 1 – Micrococcus varians; 2 – Erwinia curitovora; 3 – Streptococcus salivarius thermophilus; 4 – Bacillus fastidiosus; 5 – Bacillus firmus; 6 – Rhodococcus erythropolis; 7 – Micrococcus varians + Streptococcus salivarius; 8 – Bacillus fastidiosus + Bacillus firmus; 9 – Erwinia curitovora + Streptococcus salivarius thermophilus + Bacillus fastidiosus; 10 – Micrococcus varians + Bacillus fastidiosus + Rhodococcus erythropolis; 11 – Streptococcus salivarius; Bacillus fastidiosus; Bacillus firmus; Rhodococcus erythropolis;

12 – Micrococcus varians + Erwinia curitovora + Bacillus fastidiosus + Rhodococcus erythropolis

Анализ результатов эксперимента свидетельствует о том, что максимальное накопление биомассы в присутствии субстрата фосфогипса наблюдается при использовании двух консорциумов микроорганизмов: Streptococcus salivarius, Bacillus fastidiosus, Bacillus firmus, Rhodococcus erythropolis . Величина биомассы при этом составила 46,6 г/л. В работе биопрепарат, состоящий из данного консорциума микроорганизмов, условно обозначили БПСХП-1; Bacillus fastidiosus, Bacillus firmus . Величина биомассы при этом составила 34,5 г/л. Биопрепарат, состоящий из данного консорциума микроорганизмов, условно обозначили БПСХП-2.

Важным фактором внешней среды, оказывающим влияние на рост микроорганизмов, является температура. В связи с этим исследовали влияние температурного фактора на интенсивность окисления отходов сельскохозяйственных птиц консорциумами микроорганизмов БПСХП-1 и БПСХП-2, культивируемых в присутствии фосфогипса. Для этого исследовали две температуры среды – 30 и 40ºС. Результаты исследований представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Динамика биодеструкции отходов сельскохозяйственных птиц биопрепаратами БПСХП-1 и БПСХП-2 в оптимальных условиях под действием фосфогипса в качестве субстрата: 1 – БПСХП-2, температура 30ºС;

2 – БПСХП-2, температура 40ºС; 3 – БПСХП-1, температура 30ºС; 4 – БПСХП-1, температура 40ºС

Из рисунка 2 следует, что максимальная степень биодеструкции отходов сельскохозяйственных птиц обоими исследуемыми биопрепаратами достигается при температуре 40ºС.

Выводы

Таким образом на основании проведенных исследований в качестве субстрата был выбран фосфогипс. Показано, что максимальное накопление биомассы в присутствии фосфогипса наблюдается при использовании двух консорциумов микроорганизмов: Streptococcus salivarius, Bacillus fastidiosus, Bacillus firmus, Rhodococcus erythropolis (БПСХП-1) , величина биомассы при этом составляет 46,6 г/л. Bacillus fastidiosus, Bacillus firmus (БПСХП-2) , величина биомассы при этом составляет 34,5 г/л.

Установлено, что оптимальной температурой биодеструкции отходов сельскохозяйственных птиц выбранными биопрепаратами является 40°С.