Авг 20 2006

Актуальные аспекты утилизации органических отходов с использованием методов биоконверсии в проблеме охраны окружающей  среды.

Опубликовано в 08:39 в категории Одесский регион

Актуальные аспекты утилизации органических отходов с использованием методов биоконверсии в проблеме охраны окружающей  среды.

В.П. Сиденко, А.М. Войтенко, А.В. Кузнецов

ГП УКРНИИ медицины  транспорта Минздрава  Украины, г. Одесса

Проблема переработки органических отходов является одной из актуальных, поскольку  продолжается   накопление  промышленных, бытовых и сельскохозяйственных  загрязнениях, чуждых биосфере  и не вписывающихся  в естественных  биологический  круговорот.  приводит к  контаминированию  воздуха, воды, земли и  и отрицательно сказывается на здоровье человека.

По материалам многолетних  исследований нами сформулирована эколого-гигиеническая концепция антропотехногенного  влияния на природные объекты.  Регламентированы,  при этом, источники загрязнения, систематизированы факторы контаминирования,  а также дифференцированы, опосредовано, пути воздействия на природную среду и организм  человека. Приоритетным загрязнителями окружающей среды, наряду  с навозом с/х  животных, оказались объемные  сбросы в прибрежные  воды  избыточного ила городских станций биологической  очистки сточных вод, подрывающие их само очистительную  способность [1,2,3].

В связи с необходимостью сокращения   выбросов в водоем, нами регламентирована проектная  документация по созданию  опытного производства органического удобрения (биогумуса) путем  вермикомпостирования  иловых осадков станций биологической  очистки  городских стоков.

Вермикультура (от лат. vermin -  червь) - использование дождевых червей для переработки органических отходов и повышения плодородия почв - является одним из перспективных направлений биотехнологии. В настоящее время преобладающей тенденцией является использование красного калифорнийского червя - выведенной селекционным путем

линии навозного червя, которая отличается значительной плодовитостью, утратой инстинкта покидания своего местообитания при неблагоприятных условиях среды, высокой степенью адаптации к переработке специфических видов отходов. Применение вермикомпостирования отходов позволяет при достаточном количестве питательной среды (компоста) и создания заданных параметров микроклимата ежемесячно удваивать количество живой биомассы. В процессе переработки червями 1 тонны компоста образуется 600 кг сухих гумусных удобрений (25-40% биогумуса), содержащих все необходимые для развития растений макро- и микроэлементы, и 100 кг биомассы, в состав которой входит порядка 60% полноценного высокоусваиваемого белка (тогда, как в одной растительной кормовой единице переваримого белка лишь 8-10%)(4).

Новая технология переработки отходов получила название вермикомпостирования, а получаемый компост - вермикомпост. Для обозначения такого компоста употребляют и другие термины: «биогумус», «гумус червей», просто «гумус» (5).

Вермикомпостирование основано на способности червей поглощать в процессе своей жизнедеятельности растительные остатки и почву. В организме червей они измельчаются, химически трансформируются, обогащаются некоторыми питательными элементами, ферментами и микроорганизмами. Вермикомпост - это продукт, получаемый из органических отходов, подвергнутых физико-химической, биохимической и микробиологической трансформации в кишечнике дождевых червей.

Настоящий проект ставит своей задачей производство экологически чистого биогумуса из иловых осадков станций биологических городских стоков. Актуальность данной проблемы для Украины несомненна, ибо суммарное количество этих отходов составляет порядка 4 млн тонн, а технологии, приемлемые в эколого-гигиеническом, технологическом и экономическом плане, отсутствуют.

Учитывая, что одним из наиболее значимых антропогенных загрязнителей осадков сточных вод являются тяжелые металлы, мы уделили особое внимание этому аспекту проблемы.

Американские специалисты, анализируя многочисленные исследования, пришли к выводу об отсутствии опасности этого загрязнения для червей (они сопоставили имеющиеся данные о фактическом уровне загрязнения осадков с величинами пороговых концентраций для червей). Они считают, что загрязнение осадков тяжелыми металлами не является помехой для использования червей в качестве организмов-трансформаторов этих отходов.

Вместе с тем  тяжелые металлы могут накапливаться в  организме червей (4).

Результаты проведенных нами предварительных исследований свидетельствуют о том, что черви изымают из субстрата и аккумулируют в своем теле такие тяжелые металлы, как свинец, кадмий, медь, цинк. Так, за один месяц утилизации червями илов, уровень тяжелых металлов снижается в среднем:;свинца - на 17%, кадмия - на 95%, меди - на 37%, цинка - на 19%; 3-месячное вермикомпостирование илов приводит к снижению содержания этих элементов в 2-3 раза и получаемый при этом продукт соответствует требованиям, предъявляемым к компосту. При концентрациях тяжелых металлов, выше ПДК, последние не задействуются в обмене веществ червей и накапливаются в репродуктивных органах, которые богаты протеинами с сульфгидрильными, карбоксильными, др. группами, обладающими способностью активно связывать металл. По нашим наблюдениям, металлы оказывают стимулирующее влияние на рост особей червя, масса которых в 2-3 раза больше по сравнению с экземплярами, культивируемыми на традиционном компосте (навозе).

Анализ изменения патогенной микрофлоры илов (сальмонелла, золотистый стафилококк, клостридии, кишечная палочка) свидетельствует о том, что с помощью вермикомпостирования удается частично снизить содержание этих микроорганизмов без специальной стерилизации.

Продукт, получаемый в процессе переработки илов червями содержит: 18-30% гумуса, 1-1,5% общего азота, 2-5,7% общего фосфора,0,3-0,5% калия, рН составляет 7-7,5, что указывает на возможность использования его в качестве удобрения

В биогумусе аккумулировано большое количество макро- и микроэлементов в доступной для растений форме, а также почти все аминокислоты, ферменты, природные антибиотики, витамины, стимуляторы роста растений. Биогумус содержит биологически активные вещества (в кубометре биогумуса их больше, чем в 7 га почвы), которые снимают стресс у растений, значительно ускоряют приживаемость, повышают их устойчивость к заболеваниям, ускоряют вегетацию, увеличивают урожайность на 30 - 70 %.

Решение данной  проблемы  может достигаться   внедрением  на местах  современных  экологических способов  утилизации отходов [4]. Наиболее целесообразным, в этой  связи, является переработка  органических отходов, основанная  на их биоконверсии с помощью  вермикультуры – производственными дождевыми червями [5].

Располагая международным опытом  использования   вермикультуры и оценивая  несомненную эффективность ее, нами адаптирована, с учетом местных особенностей, экологически чистая технология  переработки навоза, илов  станций  очистки сточных вод и других  органических отходов – потенциальных  загрязнителей окружающей среды.

ВЫВОДЫ

          1. Внедрение новых безотходных технологий утилизации навоза сельскохозяйственный животных, твердофазных иловых осадков станций очистки городских стоков и других органических отходов позволяет уменьшить экологический ущерб природе, снизить эпидемическую опасность для населения, также существенно повысить эффективность агропромышленного комплекса в результате использования органического удобрения – биогумуса  - продукта жизнедеятельности вермикультуры. Биогумус в 15-20 раз эффективнее исходного органического субстрата. Питательные вещества, находящиеся в нем, легко усваиваются растениями, обладают пролонгированными свойствами. Применение биогумуса приводит к резкому снижению содержания нитратов, исключает применение химических средств борьбы с болезнями в овощеводстве, цветоводстве, при выращивании эфиромасличных и лекарственных культур.

          2. Биологические черви, полученные в результате биоконверсии, представляют собой ценнейший корм для птиц, рыбы, свиней, крупного рогатого скота. Содержание специфического белка в них более 60%. Промышленные расы червей при их внесении в почву восстанавливают и повышают ее плодородие, успешно перерабатывают различные органические включения (листья, солома, навоз, бытовой мусор).

           3. Адаптированная нами с учетом местных условий Причерноморья биотехнология  переработки  органических отходов  фермерских хозяйств, городских очистных сооружений  позволяет  устранить  критическую антропогенную  нагрузку  на окружающую среду  наряду  с производством экологически чистых  органических удобрений и кормового белка. Внедрение ее полагаем  целесообразным  по линии государственных структур в систему  агропромышленного комплекса Украины.

Литература.

1. Сиденко В.П., Войтенко А.М., Кычин В.П., Сазонова Е.Э. К вопросу защиты  экосистемы  прибрежных вод Черного моря: Сборник научных статей «Перспективные  направления  развития экологии, экономики, энергетики».- Одесса. – 1988. – С.37-40.

2.  Сиденко В.П., Войтенко А.М., Сазонова Е.Э., Пудик О.Е., Шабанова Т.Л. Некоторые пути решения  проблемы  экологии Причерноморских городов: Материалы международной санитарно-практической  конференции. – Одесса. – 1998. – С. 135-138.

3. Сиденко В.П., Войтенко А.М., Кычин В.П., Сазонова Е.Э. Некоторые аспекты  санитарного состояния  прибрежной  северо-западной части Черного моря и экологические  особенности эксплуатации объектов  море хозяйственного  комплекса Украины: Журнал «Вісник морської медицини». – Одесса. – 1998. № 3. – С.111-113.

4. Городный  Н.М., Ковалев В.Б., Мельник И.А., Повахан М.Ф. Оголенко Н.А. Вермикультура и ее эффективность: Новое в науке, технике и производстве. – Киев. – 1990. – 39с.

5. Method of preparing artificial fertile soil: hat 4501604 USA, MK CO 5 F 1/00 CO 5F 11/08 Kierichi Odaira-466.552. Опубл. 26.02.1985.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.