Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.06) на тему:Оптимизация процесса обеззараживания жидкого свиного навоза и помета кур при анаэробном ображивании

^ ЬШСОМ Галина Александровна

ОПШЖЗАВДЯ ПРОЦЕССА ОБЕЗЗАРАШШШ ВДДКОГО СШНОГО 1ШЮЗА И ПЩ&ГА КУР ПРИ АНАЭРОБНШ СБРАШВШИ

16.00.06 ~ ветеринарная санитария, ветеринарно-оанитарная экспертиза и гигиена переработки продуктов нивотноводства

Авгорофорат

диссертация иа соискание учёной степени кандидата ветеринарных наук

Москва - 1995

Работа выполнена во Всероссийской научно-исследовательском институте ветеринарной санитарии, гигиены и экологии.

Научные руководители: кандидат ветеринарных :*аук КЛЛЧКОВА D.i.; доктор ветеринарных наук ТЮРИН в.г.

Официальные оппоненты:

доктор ветеринарных наук ЧЕРЕПАНОВ A.A. (ВИГИС);

кандидат биологических наук К0И0НЕНК0 А.Б. (ВШИВСГЭ)

Ведущая организация - Московская Государственная академия прикладной биотехнологии

ч

Защита состоится " "_1995 г. в чад.

на заседании диссертационного совета Д.020.50.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте ветеринарной санитарии, гигиены и экологии (123022, Москва, Звенигородское шоссе, 5).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной санитарии, гигиены и экологии.

Автореферат разослан "_"_ 19% г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических ,наук

Я.П.Пкменова

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш.Интенсивнэе ведение кивотноводства и птицеводства обусловило образование больших объемов жидкого навоза и помета. Характерной особенностью навозных стоков яквотно" ^д-ческих цредприятш: я птицефабрик является высокая степень конта-шша нации их. условно-патогеннши, патогеннши микроорганизмами и гельнптами, способными длительное вреда сохранять своз вирулентность. Так, возбудители бруцеллеза остаются кизкеспособнши в жидком наззозз 103-174 суток, сальмонеллеза - 30-160 суток, рожи свиней - 92-157 суток, ящура - 42-192 суток, туберкулеза - 457 суток, яз1ца аскарид, стрэигилят - свыше 6 месяцев (И.Д.Граиаев, 1973; И.Д.Гришаев, Л.А.Розов, Ю.И.Андрюжш, 1972). Причем, с повышением влажности яидкого навоза я помета сроки выживаемости этих возбудителей увеличиваются. Поэтому использование необезза-раженннх навоза, помета создают серьезную эпизоотачвсгув нэпиде-киологичеснуп угрозу и экологическую налрязэнность в гоне кивот-новоцческях ферм и комплексов.

Степень загрязнения окрузаадей природной среди в районах размещена животноводческих и птицеводческих предприятий находится в прямой зависимости от уровня технологического решения переработки, утилизации оргашгческих отходое я организации системы контроля за работой очистных сооруяе ш. Ветерлнарно-санятарная оценка очистных сооружешш, проведенная отечественная учеными, показала, что в обида! массе загрязнений, поступаьдих в окруааю-щую природную среду от очистных сооружена;! 53,3?.' из нкг. попадаю? в псчеу я грунтовые воды, 12,6% - ...крытые водоеш (ДЛ1 .Никитин, 1980; В.СЛрных, Ю.Ф.Клачковэ, 1991; В.Д.Баранников, 1582).

По данным Всемирной организации здравоохранении навоз -источник передачи 100 видов возбудителей болезцс;. аивотных, в

- г -

том числе опасных для человека. Попацание навозных стоков в водоемы вызывает усиленный рост ядовитых водорослей п других растений, продукты распада которых вызывают отравление кивотньк я гибелх рыбы. (А.А.Поляков, 1969; Е.В.Усманова, В.В.Ананьев, 1933).

' Поэтому для поддернания на аивотноводческих предприятиях надлежащего противоэпизоотического реаима, экологической безопасности важным и необходимым технологическим элементом в процессе переработки навоза и стоков является обеззараживание органических отходов.

В настоящее время на случай возникновения эпизоотик разработаны химические, физические и биологические способы обеззараживания мдкого навоза и помета (Ю.И.Андрюнин, 1373; И.Д.Гршпаев, 1).Ф.Клачкова„ 1378; И.Д.Гришаев, П.И.Григ -ев, 1580; Ю.В.Кононек-ко, 1980). Тем не мрнее, несмотря на разнообразие существующих способов обеззараживания навоза и помета, наиболее экономичным и экологически приемлемым является биотехнологический метод переработки и утилизации органических отходов, ко торы!; находят широкое применение как в отечественно'«;, так и в зарубег.ноГ, практике ведения животноводства (А.М.Смдрнов, 1994; А.А.Денисов, 1988; А.А.Черепанов, 1930).

При биологических методах утилизации отходое животног->дстЕа наиболее аХ-ектяЕнши окажутся такие технологические систеш, ре;шл которых позеолит обеспечить обеззаракивание субстрата, а -такде получить высококачественное органическое удобрение и другие продукты переработки на основе принципов малоотг.одюстн и низкой энергоёмкости производства.

Один из г:уте;; реиен^! проблемы утилизации на! за и помёта -анаэробное сбраживание отходов, которое позволяет получить про-

укты переработки в виде стабилизированных удобрений и газообраз-ого топлива (биогаз). Именно этим обстоятальатвам в настоящее реия в ряде зарубежнцх стран (США, Франция, Кигай, Италия, Кн-яя и др.) и а нашеГ: стране отмечается повышении*' научный и прак-ический интерес к метановому сбраживеншо органичаекжс отходов и тдаетоя предпочтение этому ottooody (В.Н.Письменов, 1988• A.A. отпев, 1985).

БиокошзоройЯ навоаа я органических отходов с помощью анаэроб ого ебравивания позволяет предотвратить загрязнение окрукащеи рвды, повноить санитарно-гигиенический уровень на жшзотноводче-ких предпрйятиях, получить гнсококачественное удобрение для повитая плодородия по-пи и газообразное топливо (биогаз), исподь-уемое в яачеотвэ энергоносителя. Тем но менее, для широкого введения в практику биотехнологических методов переработки отходов лвотководотга с использованием принципов анаэробной ферментации, еобходима разработка на современной, этапе оптималышх режимов безэараяявания aasosa и помёта в условиях технологического про-;есса юс утилизации, обеспечквавдих получение продуктов дроизрод-тва'(органическое удобрение) высокого санитарного качества л храну окруааадей природной среды.

В связи о вшвязлоЕеняым проведение кошглвксшй вето^анарш-анитарной оценки технологии анаэробного рбраяяваняя органических тходов и разработка оптимальных режимов их абвззараякьдния в раз-ичишс биоэнергетических установка с учётов охраны оюумаквдй природной среед является актуальной задаче;':.

Цель и зедачи исследований. Целью дарной работа явилась рвз-абстхе оптимальных релимоа обзззарагивания нлдахто свиного на£0-а и помёта кур при биологическом способе их переработки (анаэроб-

ная ферментация). '

Для достижения цели были поставлены оледувдле задачи: *

- провести ветерянарно-с&нятарную оценку технологи"; метанового сбраживания аидкого навоза я помёта кур' в различных биоэнергетических установках с разными температурными параметрами;

- изучить влияние некоторых факторов (температуры, рН, давления, влажности, различных дезинфектантов, микробного состава) на процессы обеззараживания при анаэробном сбраживании;

- изучить микробный антагонизм при анаэробной ферментации кидкого свиного навоза и помёта кур;

- определить видовой и количественный состав анаэробных термофильных шасроорганизмов в помёте кур;

- разработать состав термофильной "микробной закваски", возводящей сократить сроки обеззараживания помета от вегетатяв даГ. микрофлоры при анаэробной ферментации;

- разработать оптижшше ренимы обеззараживания кидкого свиного навоза и помёта кур при анаэробной ферментации.

На защиту встроятся следущие пояснении:

- определение взаимосвязи процесса обеззараживания ферментируемых навоза и помёта от количественных я качественных хара: терпстлк биологически?:, ¿¡»изическкх й химических факторов;

- микробщШ антагонизм при анаэробном обраяявании органических отходов в биоэнергетических установках;

- подбор активных тз>шф:шьных микроорганизмов iyiя оттеке •¿якацик процессе обезгаршашаняя поайта' кур при анаэробно;; <i«j мектации.

- ¿ятсмалдаге реккк'г обеззвра^югакия ;."ндкаго нзЕоза и not в рэзличнпх б:юэне;.!гет;«зсккх.устангчп-.а::..

Научная новизна» На основании выполненных доследования гявргыа установлены срока вшигаземости онторопатогонной гягкрофло-ры а условиях анаэробной ферментация жидкого свиного навоза и помёта кур при цезоЛяльнои и терыэюлераитном режимах работы биоэнергетических установок (БЭУ) я разработаны ралпш обеззара-яиваняя.

Определена степень влияния рН, влааностя, давления я некоторых дезиифектантов на процессы обеззараживания при анаэробном ебраздваняи органических отходов кивотноэодстзз л птицеводства. Изучена физиология я выявлен микробный анта-

гонизм териофялов п энтеропатогешюй микрофлоры при метановом сбраживания помёта кур.

Практическая ценность работы» Разработаны регшмы обеззараживания органических отходов в б со энергетических установках, работящих в различных технологических параметрах. Разработанные решат обезэарагявания навоза и помёта обеспечат ветеринарно-саня-тарнов благополучие при переработке органических отходов, охрану окруаащей среди а представляют возможность совершенствования технология утилизации отходов животноводства при проектирования, строительстве а реконструкция очистных сооружений на научной ос-шве* Они использованы при разработе "Ведомственных норм технологического проектирования сооружений подготовки жидкого навоза а ¿впользованию с применением биоэнергетических установок" и стандарта РФ "Нетрадиционная онергетика. Установки биоэкергети-ческяе ОТТ".

Реализация результатовЛаучныа разработки, полоаеняя и выводы вклхнены в "Ведомственные кормы технологического проектирования сооружений подготовки жидкого навоза к использованию о при-

менением биоэнергетических установок", Стандарт РФ "Нетрадиционная энергетика. Установки биоэнергетические OTT".

Апробация работы. Основные положения дязсертация доложены на заседаниях Учёных советов Всероссийского научно-исследователь-око го института ветеринарной санитария, гигиены я экология (1990-1994 гг.), Всесоюзной научно-практической конференции "Проблема очистки животноводческих стоков на фермах я комплексах и пути их решения" (г.£одяю, 1990) и Всероссийской научно-практической конференции "Экологические проблемы ветеринарной санитарии" (гЛосква, 1993).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 5 работ в материалах Всесоюзной и Всероссийской научно-практических конференций а трудах БНИИШГЭ.

Объем и структура работы. Даосертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, предложений производству, списка литературы я приложений.

Работа доложена на страницах машинописного текста, содержит таблиц. Сашок литературы вклшает источников, из которых зарубежных.

СОБСТВЕННЫЕ ЩЖДОВШИ

Материалы и методы исследований. Экспериментальная работа проводилась в лаборатории санитарии очистных сооружений ВНИИВСГЗ? лаборатория разработки методов испытаний, проведения испытаний в совершенствования технология переработки животноводческой продукция и лаборатории агрохимии ВНЙШ02, Пярнуской городской ветеринарной лаборатория. Санятарно-бахтериологическая оценка техколо-

гия я разработка режвюв обеззараживания жидкого навоза свинокомплексов и помёта кур проводились на опытных, опытно-производственных и проиышленннх БЗУ: "Биогаз-301С", Пярнуской биоэнергетической установке, установке совхоза "Огре", Октябрьской птицефабрики Глебовского ППО Московской области).

Санитарно-шкробшлогическая оценка технологий анаэробного сбраживания жидкого свиного навоза а помета кур к изучение термофильных ьшкроорганиздав проводила общепринятыми бактериологическими методами в соответствии о "Инструкцией по лабораторному контролю очвзтных сооружений на животноводческих комплексах", ч.1 Н., 1982 и ГОСТ 26072-64 "Животные и птица сельскохозяйственные. Метода лабораторной диагностика туберкулеза", а тгдаш по методикам, излоаеннш в шногрвфеш Л.Г Логиновой в соав?.» 1966; Ф.Герхадт, 1983; &.СЛабшзкой, 1978; В.С.^Ьштриевой в соавт., 1965о

В работе использованы тесткультуры (£. серо вариант 0141, 0142;¿.С1иЬкп- ,$к.0мша, 20Э-Р, микобактерии В-5) я полевые шташа онтгрококков. В пилотных а опытно-промышленных матан-тенках- тест^сультурами обсеиеняли всю сбраживаемую массу, в производственных - на разные уровни помещала тестобъехты (нативный навоз, Еонтсмянированннй тесткультурами, помещенный в капрэно-вув сетку). Режшш обеззараживания считали эффэктквншя гол отсутствии тесткультур в 10 г проб сбрехввависз масеи или з тест-объектах в соответствия о требованиями "Инструкция по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческие комплексах".

Химические исследования проводили согласно РД 10.20.1-67. "Испытания сельскохозяйственной техники. Установки для метановэ-го сбраживания навоза. Программа и методы вспытгшдй". Подробное

описание метода приводятся в диссертащюшк>8 работа.

Работа проводилась б течение 1989 ... 1995 гг.

Теиа работы входила в клан научно-исследовательских работ ВШМЮГЭ по разделу 7.7 05.32.Т к определена заданием 01«9.30004773.

Полученный экспериментальный материал подв«г*'иу* матеиатй-чеояой обработке методом вариащюнюй стотеотшш с вюлзлвикзи средних арифметических значений. Достовериэсть различай показателей определялась с помощью критерия Сгьвдента.

При выполнении научпо-всслварватвльскоЗ работы по теш два-сертадйи проведаю около 3000 ишфобшлогЁчгсхюс, згдешчсскях а физических еесяедованяЗ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЖСВДОВАНИП

Санитарно-бактериологнческая оценка жидкого свиного наэооа и помёта кур при анаэробной ферментации в различных бшвнгргетй-чоеккх установках при различию: рездшх бровенщ.

Санитарко-бактеразлогггческув опешу ^охнслогей авагробюго сбрашшишя жидкого навоза в поьйте проюдаш ш яроязводатаай-" инх БЗУо

БЗУ различались конструктивна объешш цотаптеняов, оттет-ии перемешивания с нагрева сбраадааешй «жен, сбора бетгаэа, теплоизоляции я рекуперация «епла.

Ферментацек органических отходов проводклесь в мвзофкльном, тераэ толерантном и тераэфйяшзм репг&ахс,

При всех рекашх бвэяогЕчвеной обработки завоза в помёта аз учета сроки вимваешета патогенно! в индикаторной микрофлоры в разработаны реашда обеззараадванжя на с лучей возникновения еое-эоотйЯ ка животноводческих я птицеводческих предприятиях.

При саиязарнэ-бактериологаческой оценка жидкого свиного на-

xsa, сброженного на Пярнуекой межколхозной БЗУ установлено, что

-фд анаэробном сбражяванш в мезофилыюм режиме общее микробное

эбсемекениз снижается на 75-77$, количество бактерий группы кис

вечных палочек соответственно на 97-98$, стафилококков с 2x10 до IxIO3 и увеличение титра энтерококков с 0,00001 до 0,001, Энтеропатогенные сероварианты БГШ1 бьди выделена из исходного и сброженного навоза (0142; 0141).

При санитарво-бактершлогяческой оценке жидкого навоза свинофермы совхоза "Огрз" установлено, что общее микробное число они-вается с 36,5 млн/мл до 2,88 шш/гл (91,0%), количество стафшю-

с а

копив соответственно с ХхЮ до 1x10 , колл-титр повышается с 0,0000001 до 0,001, ?ятр энтерококка с 0,00001 до 0,001, Еыделе-ны энторпатогенные зшерихия (сероваряанты 0142, 0141).

Следовательно, при переработке жидкого свиного навоза в анаэробных условиях в исследуемых биореакторах при мезофильном режиме я поточной' технологии переработки органических отходов не достигается их обеззараживание от неспорообразувдей пагогзшюй микрофлоры.

Для санатарно-бактерюлогическо* оценки жидкого нак и помета кур, перерабатываемых в анаэробных условиях при гаршто-лерантном режиме (Т - 40-42РС), пробы отбирали на установках "К0Б0С-1" и "Биогаз-SOIC".

В процессе анаэробного сбражи шиа помёта кур ::а установке пК0Б0С-1" при температуре 40°С происходит снижение сапрофитной микрофлоры на 86,2%, количество БГКП, энтерококков à стафилококков - на 2-3 порядка, однако при поточной телеология переработки полного обеззараживания не происходит, так как выделены серо-

варианты патогенных эшерихий (0142, 0141).

Прл сашггарно-бактерюлогической оценке годного овкшго навоза, перерабатываемого на установке "Биогаз-ЗОГС", было установлено, что цроисходит снижение сапрофитной микрофлоры на 81,786,4$, количество ЕГКП, энтерококков и стафилококков - на 9899,75?, однако при поточной технологии и температуре 40°С полного обеззараживания массы, обрабатываемой в анаэробных условиях, также не достигается.

Санятарно-бактериологкческад сценка жидкого навоза и помёта

о

кур при термофильном режше (± - 53-57 С) была проведена на установках "К0Б0С-1", "Биогаз-301С" и установке совхоза "Огре".

Ферментация жидкого навоза на установке *Бяогаз-301Сп приводит к снижении микробного числа о 36,5 канДп до 0,93 млн/мл 07,5%); колн-гнтр повышается с 0,000001 до 0,1-1,0 (99 %), стафилококки выделялись в количестве 1-Ю иикробннх кдотог. в мл (99,952).

Сбраживание помета в термофильном режима на шкотной установке ВНШкомпрессорм&ш обеспечивало еадтаи» микробного числа через I сутки ферментации о 4;Б ите/м» до 0,98 м&кЛй, чаре з 2 суток до 0,45 илк/мд и через 4 суток ферментации до 0,09 илн/мл. Коли-титр повышался о 0,00001 до 1,0 через сутки ферментации и удерживался на атом уровне весь период исследований, титр энтерококка и протея повышался & 0,0001 до 0,1; рй обр хяваешй .массы повышался через I суши от 6,8 до 7,В; через 2 су ток - до 8,1 и через 4 суток - до 8,3. Черед 3 суток из сброженн массы не выделили килечнуэ палочку (0141) и селкмонелы (¿".с стафилококк и мкхобактерии (В-5) не обнаружили через 4-5 суток.

Са>;йтрц0'-6актеряыюг1г?еская оценка кидкого навоза с вино-

фермы совхоза "Огре", сбраживаемого в термофильном режиме, пока- .

зала высокую эффективность освобождения субстрата от аздикаторгюй

а патогенной микрофлоры. Общее количество аэробно-анаэробных бак-

геркй снижалось с 27,1-35,5 шн/дя до 0,86-0,90 мян/мя (.97,5%);

Р

стафилококки оставались в количестве 10 м.к./мл (99,9$), коли-титр п титр энтерококка повышался с 0,00001 до 0,1 (99/5), Однако полной гибели патогенной я индикаторной микрофлоры не наблюдалось (выделены сероварыё.сск ), что связано с введением све-яей массн субстрата, обусловленной конструктивными особенностями установка.

СангоарЕО-бактершлогйческЕЯ оценка жидкого покбта кур при

териэфильЕогд реже» база проведена ка установке "К0Б0С-1В. Уста®

гоняеш, чао мяхробкоо чязло сншизгся с 20,8 гяш/мя до 0,95 млнЛ-п за I сутгд (97,8$); пслп-тятр повышается с 0.СС0С01 до 0,1 (99$); стефаяокопял гвдалялязъ э еолечсогео 10 кякробшх клеток в ш (39,патогенная етзрпхип (серовариантн ) изолиро-

ваны £э 10 т сбро^эвшй масса.

Результаты сашзтарко-бактервэлогической оценки показали, что на одна технология анаэробного сбраживания навоза и помёта а проточгом режиме двказнпя обрабатываемой массы не обеспечивает полного обеззараживания органических отходов от энтеропатогенной '"лшфофяари.

Изучение влияния различных факторов анаэробной феритятация жидкого навоза и помёта на процесс« обеззараживания.

Пра изучении влияния различных факторов анаэробной ферментации яа ороки выживаемости патогенной я индикаторной микрофлоры учитывали: температуру, рН, действие при внесена,-некоторых дезгафектагтов, давление газа и технологические особенности про-

цесса анаэробной ферментации.

Изучение влияния температуры при анаэробной фермантации на. процессы обеззараживания органических отходов.

При фермантации навоза и .помёта в пилотных установках в ме-зофяльном режиме гибель бактерий 1рушш кишечной палочки и сальмонелл достигалась через 9-11 суток сбраживания, стафилококки теряли жизнеспособность через 11-13 суток, а микобактерии (В-5) через 15 суток выдерживания <5ез добавления свежих порций субстрата.

В тестобъектах, помещенных в промышленный метантанк, вегетативная микрофлора погибала за 8 суток, что видимо связано с более высоким давлением газа в аппарате (1.2 кПа).

Влияние температуры на выживаемость патогенной я санитарно-показательной микрофлоры в тестобъектах, помещенных в работающий метантенк установки "Бдагаз-ЗОГС" при температурах 40-42°С и 52-55°С, оказалось таким :*е, как я в пилотных установках. Исследования показали, что бактеряя группы кяшечной палочки теряют жизнеспособность через 3 суток, стафилококки и микобактерии через 4-5 суток выдерживания тестобъектов в терьйфильном режиме (52-55°С), а при работе метаитенков в термотолерантном режиме Г Ь == 40-42°С) соответственно через 7 и 9 суток.

Изучение влияния рН я некоторых дезинфзктантов и давления биогаза на процессы обеззараживания органических отходов при анаэробной ферментации.

Учитывая, что процесс анаэробного сбраживания жидкого навоза го ююгэм зависит от начального рН ферментируемой массы нами достегана згдача определить влияние рН на шжизаемоать индикаторной в энтеккатогенкей мякрайлсры.

Проваденннмя исследованиями была установлена закономерность

I

сняхендо сроков выживаемости бактерий группы кяшечной палочки, знхероаатогенных ашерихий я стафилококков щ. повышении начального рН сбраживаемого жидкого навоза.

Так при брожении в иезофильном режиме в лабораторных условиях ранее сброженного навоза при начальном рИ 7,0, шжяваемость БГКП а стафилококков составляла 5 суток, оря рН 7,5 выживаемость снизилась на I сутки, а при рН 8,2 - на 2 суток. Сроки выживаемости изучаемой микрофлоры при ферментации нативного навоза с чтя же первоначальными величинами рН ; шэ на одни сутки, в воде - на двое суток, что, видимо, свидетельствует о влиянии антагонистической микрофлоры на процессы обеззараживания жидкого навоза при биолог леской обработке в анаэробных условиях.

При ферментации жидкого навоза в тердатолерантном я термофильном режимах установлена аналогичная зависимость сроков выживаемости изучаемое микрофлоры от начального рН сбраживаемой массы.

Внесение в обрабатываемый в мезофяльвом режиме материал деаиифектантов Шй,//аОН, //На) до рН 9,4 - 9,6 приводило к гибели БПШ и стафилококков через 24 часа ферментации в пробах ^сброженного навоза а через 43 часов - в натявном субстрате.

Результат» исследования выживаемости изучаемой микрофлоры г жидком навозе при сбраживании в анаэробных условиях в зависимости от давления газовой Фазы над поверхностью сбраживаемой массы показали снижение жизнеспособности бактерий на 2-4 суток при ведения процесса под избыточным давлением бяогаза (1,2 кПа) как в лабораторных экспериментах, так и в производственных условиях.

Полученные результаты исследований свидетельствуют, что для оптимизации процессов обеззараживания органических отходов э ус-

ловеях технология анаэробного сбраживания необходим пре.дусмат-ривать повышение рН с использованием, дезин$ицирувдих средств или увеличение давлении бюгаза в метантенках.

Изучение процессов обезааракиваккя его;, раздв-гкнх тошя-йогл-ческих особенностях ферментации (I и 2-х стадийной технодогжг. сбраживания помёта)»

Для решения поставленной задачи камя совместно с инженерно-техническими работниками была проведена реконструкция технолога-чес эй линии обработки жидкого помёта в метактеккзх "EOBOO-I" с параллельного на последовательный режел работы (с X ш 2 стадей-яый-режим).

Технология анаэробного сбрашшакгя даубто кур заключается s первоначальном разбавлении его зддкоИ ёракцйеЙ оброненной массы до 90-95$, измельчения, х-оюгешзацйи я подачи в подогреватель-вадерживатель суточного обьеыа в количество

Б подогревателе-выдзржквотела сыран исходная цассв нагревается до температуры 40-42'С л периодически (I раз в 8 ^асов) подается в метантенк № I в течение суток. В метантенка $ I масса выдергивается в течение 3-4 суток и затем поступает в кзтаптекк Й 2 , где сбраЕиваше цродолааотся еце 2-3 суток без добавления света порций помёта кур.

Полученные данные свидетельствуют, что изученная двухотадвМ вая технология сбраяивания помёта кур приводе к повышению рН в метантенках до 8,1 а первые сутки сбреакванка с аоследувди воя венвем до 8,4,

Установлена потеря жизнеспособности бактерий группы кишеч-воД палочки чеаеь 3 суток сбретввгния в иетантенхе й I я через 2 суток в «етентенкв # 2, стафилококки не внделялвзь из сброкею

масса датантешса 18 I через 4 суток, из метаетевка № 2 через 2

суток. Установлена снижение общего шкробного чяала да

i

В процессе исследований нами отмечено увеличено© накопления численности микробов-антагонистов в кетантекке l*v2 по сравнению с метантенком Л I. Обеззараживание обрабатываемой массы при термо-толерантшм режиме достигается за 5 суток, что меньше на 2-4 суток, чем при одностадийной технологии сбражиЕаняя помёта.

Таким образом изменение технологического процесса анаэробной ферментации посредством перевода работы штантенков с параллельного на последовательный режим сокращая? сроки обеззараживания органических отходов на 2-4 суток.

Изучение микробного антагонизма при анаэробном сбраживании жидкого свиного навоза и помета аур.

При с а нятар ко-бактерлодогяческой оценке технологий сбраживания жидкого навоза а помёта вами было установлено, Что чем дрдьшв не удаляется осадах аз метантенков, тем из больших разведений сбраживаеюй массы выделяются мякробы-антзгониеты и анти-бяэтические вещества.

3 лабораторных условяях ферментации сброяенного жидкого навоза Лярнуской межколхозной свинофермы э мезофильном режиме появлений антибиотических веществ наблюдали на 9-ые сутки ферментации,

V

свежего навоза - к 15 суткам; при тернотолерантном режиме антибиотические вещества сбнаруживачи в сброженном навозе через 4-6 суток, в сведем через 9-И суток; при термофильном режиме соответственно через 2-3 и 5-7 суток. Накопление антибиотических яеществ в сбрамшаегдой массе идет при ведения процесса ферментации с ежесуточном добавлением свежих порций навоза я умеренными режжаш: перемешивания.

Таким образом, при сбраживании жидкого навоза в лаборек^.-ных условиях с использованием "заквасок" из метантанков леюшх БЭУ, приводило к более быстро^ накоплению антибиотических веществ, чей при сбраживашш вативюго навоза. Наибольшая скорость образования антибиотических веществ наблюдалась при термофильном режиме,

Учитывая, что термофильный решш сбраживания звдкогс наюза а помета рекомендован рядоы авторов (И.Д.Гришаев, Ю.Ф.Кяачкогл, П.И.Гриднев 1986; Ю.В.Кононенко 1980; Ю.&.Клачкова, Г^ДШсова 1990) для обеззаракивания органических отходов в случае возникновения острых шфекциониых болезней ашвоишх (шдерливапио обрабатываемой массы не менее 3-х суток без добавления свежих порций) поставлена задача сократить срокп выдергшвания ферментируемого навоза и помёта с использование!,! ^ультур термофилов-антагонистов, что позволит проводить обеззараживание материала, ие нарушая технологии анаэробного сбраживания в случае эпизоотий и уменьшить объемы емкостей для обработки органических отходов на очистных сооружениях.

На следущем этапе работы были выделеш 107 культур термофильных микроорганизма в из проб навоза и помзта, сброженных в термофильном режиме на модельных .(ВШИкомпрессормаш) и производственных ("К0Б0С-1", "Биогаз-ЗОЮ", Октябрьской птицефабр^си) биогазовых установках. В дальнейшей работе попользованы 56 культур, изолированных из помёта кур.

Общее количество термолябдлыюй микрофлоры в помёте колебалось от 20 до 50 тыс/г. Б процессе анаэробного сбраживания проб, отобранных из БЭУ, содержание термофилов возрастало черев 2 суток до 0,32-0,81 млн/г, 6 суток - 0,5-1,9 нош/г, 10 су.ок - 2,1-

3,4 иди/г, 14 суток - 4,0-7,7 клн/г. При ферментации натявного понята ув9ЛьП2!Ш9 числа тергюфилов идет медленнее в к 5-6 суткам

I

ояя обнаруживаются в количестве 0,8-1,0 дан/г.

Для очистки вцдметшх 56 культур их проводили через плотные я жядкле сред;;.

Большоготво изолированию: термофилов положительно окршаява-лись по Град?. образовывали сферические шш аалелтическио споры, которые а клетке располагались централы» так субтершшальш.

При ваделешш термофильных мякрооргашюдав оптйшяьншг тег5-яература была а прадедах 55-60°С. Культуры узе через суткя на агаре я а КПБ дааала обйяьзкЗ рост. Среди язолятов термофатов по было обнаружено культур пягетнтйровашвк яйи способных егчеяята цвет питательных сред.

Результаты трфологвчеоша и культурт-бвэхшяческж! исследований позволила определить вдд выделенных тердафялышх шщро-органязшв. Бсо культуры термофилов отнесены к факультативным анаэробная микроорганизмам.

Видовой состав термофильных бацилл помёта был представши: в.^сахгЛкгъжр^ь- зо%, ъ.сшциЬчЛ,- 20%, в.ЫлсяНая*-15%, В. - 20%, В. - 15%.

Значительной антибиотической активностью широкого ссзнтра действия (к 8-10 тестхультурам из 12 вспытываеиых) облегли втамш, выделенные из сброженной кассы помёта метантешюп ТШС-1" и Октябрьской птицефабрики, а такие из проб.сброжешшх. в лабораторных условиях.

Всего было отобрано 15 культур, у которых изучали влияние на скорость зэдвлачивания сбраживаемой массы, сроки гибели патогенной я индикаторной микро&лоры, а такте шутрявядовой антаго-

лазы. У некоторых видов териофилов были обнаружены несколько шшо культурно-биохимические свойства, но в основном, они характерны для данной группы.

Из изученных термофилов к В. лЬишА^шт)^^ отнесены культуры - 1,2,4,5,6; к Ъ.МЦиЬшь - 3,8,13,22; к В. ¡иШЛ -14, 17,' 21, 7.

Результаты дооледова^лй влияния вздзленаых культур термофилов на повышение рН сбраживаемой массы и сроки гибели изучаемых индикаторных в патогенных мякрооргшшзшв показали, что повышение рН сбражяваеюй массы с 7,6 до 8,0 за 24 часа ферментации наблюдалось ори внесении культур Ш 6,7,21,22,23, с культурами £ 8,10 защелачивание ускорялось и рН поднималось за етот период до 8,5. Гибель изучаемых тесткультур (£. еероваризнт 0141,

за 24 часа брожения

установлено при внесении культур М 8,10,21,22,23. У культур » & а 7 был обнаружен внутривидовой антагонизм, к ним были чувствительны втаммы ХЛ 8,10,21,22,23* Это подтверждалось и при изучении сроков выживаемости индикаторной & патогенной микрофлоры и процессов защелачивания ферментационной среды при- внесении различных комбинаций термофилов-,

Следовательно, наиболее активными термофилами, мнящими на защелачивание ферментируемых навозе и помёта и с наименьшими сроками выживаемости тесткультур, не обладающие внутривидовш антагонязюм, были штаммы № 8,10,21,22,23.

Далее представляло интерес изучить некоторые технологические параметры культивирования отобранных термофильных цшфоорганизыов, чтобы определить оптимальные варианты.

Ферментацию жидкого навоза проводили в термофильном режиме

•50-5&). Свежие порции субстрата добавляли в количества 5-205? к сброженной массе, как принято в промышленных БЭУ. Из твхеологй-

I

ческих параметров анаэробного брожения были взяты показатели, характеризувдие устойчивость процесса, обеспечиващие оптимальное санитарно-гигиеническое состояние получаемого продукта (рН, влажность, количество аммиака ц термофилов).

Изучение характера влияния количества термофилов на изменение рН обрабатываемой массы показало, что отдельные вида термофилов, и особенно консорциум из 5 отобранных штаммов, вызывают заболачивание среды. При этой било установлено, что чем большее количество их вносится, тем быстрее она накапливаются и увеличивается показатель рН.

Зависимость выживаемости знтеропатогенной микрофлоры от внос голого количества термофилов-в сбраживаемую среду представлена в таблице.

Таблица

Влияние количества термофилов на сроки обеззараживания жидкого свиного навоза при анаэробной ферментации в термофильном режиме

Характеристика дерюфилов I экспозиция, сут.

1» .V

пп

з исходной ~р, Гр 1 et. '• с ^

дробе.мднЛихГ. слуСл. с>, ЫчьЬ-ы о. QМША

1 Навоз + СТК 0,19-0,28 2 2 2

2 Нйвоз + СТК 0,28-0,40 2 2 2

3 Навоз + СТК 0,40-0,9 2 2 1

4 Навоз + СТК 1,0 III

5 Исходный навоз 0,02-0,045 3 3 3

6 Сброа.вавоз "Пярну" 0,0541,60 2 2 2

7 Сброх.иавоз+СТК" 0,65-0,9 III

8 Сброд.навоз+СТК'* 1,0_20 часов 20 часов 18 часов

Примечание: СТК - смесь термофильных культур.

- 20 -

Результаты таблицы свидетельствует, что внесение термофилов в количестве 0,65-1,0 млк/мл как в нативннй навоз, так а сброженный, обеспечивало их обеззараживание в течение I суток анаэробной ферментации при термофильном режиме, при начальном рН не ниже 7,0.

При начальной рН 6,0 накопление термофилов вдет иецдеиво, через 2 суток их количество увеличивается на 50?, в то время кок при рН 7,0 увеличение идет в 2,5 раза, в рН 7,2 - в 2,6 раза. Наибольший прирост термофилов при искусственном их внесении наблюдается ори рН 7,0-9,0, дальнейшее увеличение окяслителыяэ-восстаиовитального потенциала способствует снижению числа термо-дябилышх микробов, что подтверждено и при изучении влияния аммиака на накопление тершфилов.

Увеличение количества аммиака в сбраживаемой массе приводит в затухании процесса разложения органических веществ при анаэробном брожении.

. Такая же зависимость установлена наш ивжду увеличением количества аммиака в сбраживаемой массе и накоплением термофилов.

В пробах навоза и помёта, отобранных из промышленных БЭУ, содержание аммиака колебалось в пределах 0,18-0,35£, в иатившм навозе ие более

Наличие аммиака в количестве 0,3% в видком навозе с влажностью 96,8^ и в осадке с влажностью 93,955 не влияло на накопление термофилов в течение 3-х суток, затеи шло их снижение на 45-50$».

При 0,5$ концентрации аммиака в сбраживаемой массе происходит снижение териофилов через сутки на 6,5-б>£, через 2 - 16,320£, через 3 суток - 17,5 - 23,

Однопроцентная концентрация аммиака сникает количество термофилов через сутки уже на 28%, при 3% концентрация аг.ккэка з сбраживаемой массе остается, всего 0,62$ термофилов. Аналогичные данные получены при изучении влияния аммиака «ч накопление термофилов как в жидком навозе, так и в осадке.

Таким образом, сильное угнетение процесса анаэробной термэ-фильной ферментации навоза установлено при содержании аммиака выше 1%, Концентрация аммиака до 0,5% не влияет на накопление термофилов в навозе с влажностью 93,9 - 96,835.

На основании проведенных исследований установлены биологические, химические, физические и технож пческие факторы* оптимизации процессов обеззараживания жидкого свиного навоза и помёта кур при анаэробной ферментации в биоэнергетических установках.

Разработаны режима обеззараживания органических отходов при анаэробном сбраживании с различными температурными параметрами.

Изучение микробного антагонизма при анаэробном сбраживании в термофильном режиме позволило подобрать консорциум. термофильных микроорганизмов, который интенсифицирует процесс обеззараживания помёта кур, сокращает жизнеспособность вегетативной микрофлоры в 3,4 раза (с 72-96 часов до 24 часов).

О ' ВЫВОДЫ

1. Существующие поточные технологии анаэробной ферментации жидкого свиного навоза я помёта кур в промышленных биоэнергетических установках не обеспечивают обеззараживания органическлх отходов.

2. Обеззараживание отходов животноводства от вегетативно-патогенгай мшсрофдоры достигается только при организации работы метантенков в цикличном режиме при условиях выдерживания обраба-

тываеадй массы в течение 9-11 суток при температуре 36°-38°С (в ыезофдльноы), 7-9 суток при 40°~42°С (терыотолерантнон) и 3-5 суток при температура 52°-54°С ^тердафаяьном).

3. Внесение некоторых дезинфицирующих средств (КОН, Л ОН

в сбраживаемую массу до достижения рН 9,4 - 9,7 обеспечивает обеззараживание жидкого свиного навоза и помёта за сутки.

4. Увеличение давления газа в метантекке работевдего в мезофильном режиме .^ускоряет сроки обеззараживания органических отходов{до 1,2 - 1,3 кПа).вегетаткв;ю^патогенко-й микрофлоры на 2-4 суток.

5. Определена возможность интенсификации процесса обеззараживания отходов животноводства яри их анаэробно! ферментации в термофильном режиме работа метантенков с использованием биологических факторов: микробного антагонизма, подбора тершлябжшюй микрофлоры а условий их культивирования.

6. Культуры термофилов, выделенные из сброженного помёта кур, продуцируют антибиотические вещества, в различной степени подавляющие рост кишечной палочки, сельмонелл, стафилококков, • клебсиелл, псевдомонад, аспергиял" к дрожией, а также влияет на скорость увеличении рН при анаэробной феркентацки погдёта в термофильном режиме.

7. Из наиболее активных термофалов подобран консорциум культур (шт&шы 8, 10, 21, 22, 23), повыкавдий рН обрабатываемой массы до 8,5-9,0 и обеспечивающий гибель вегетативной патогенной микрофлоры через 24-48 часов при искусственном внесения в метан-тенк в количестве 0,65 - 1,0 м"'/иа.

8. Использование подовранных активных термофилов (шекш

№ 8, 10, 21. 22, 23) в технология анаэробной фвр^-нтации органа-

зескях отходов в количестве 0,65-1,0 млн/мл при следующих технологических параметрах?

- температура процесса - 50-52°С;

- влажность обрабатываемой массы - 92-96%;

- концентрация аишака - не более 0,5$;

- концентрация гидрокелльных ионов, pH - 7,0 - 8,5;

- количество термофилов в субстрате - не менее 1,0 шн/мл;

- доза суточной загрузки - 10-2053;

- количество перемешиваний массы в ферментере - 3 сут"^;

- продолжительность каждого перемешивания - 10-15 мин;

- частота загрузки - I сут-*;

- давление в биореакторе (ферментере) - 1,1 - 1,2 кПа,

что способствует оптимизации процессов обеззараживания и ускоряет сроки гибели патогенной вегетативной микрофлоры с 72-96 часов до 24-48 часов.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Результаты исследований вошли в следундие нормативные документы: I. "Ведомственные нормы технологического проектирования сооружений подготовки жидкого навоза к использованию с применением биоэнергетичеоких установок". 2 Стандарт РФ "Нетрадиционная энергетика. УСТАНОВКИ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ OTT".

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Клачкова Ю.Ф., Абрамов И.А., Мисова Г.А. Бетеринарно-санитарная оценка новых технологий подготовки жидкого навоза и стоков, получаемых на крупных животноводческих фермах я комплексах и пути их решения: Тезисы докладов научно-пра::тической конференции (27-28 июня IS90 г., г.ЯЬдяга - 1990). - C.3I-33.

2. Клачкова Ю.Ф., Мксова Г .А. Обиззаразиаше хидкого навоза свиноферм при анаэробной ферментации в мэзофильноы ретг.;а, // Проблемы очистки животноводческих стоков на фермах п комплексах и пути их решения: Тезисы докладов научно-практической конференции (27-2В июня 1990 г., г,Ходило, - 1990).- 0.31-33.

'3. Клачкова Ю.&., Мысова Г.А. Производство экологически чистых' органических удобрешг! ьри анаэробной брозешш жидкого навоза. // Экологические проблемы ветеринарной санитарки: Тезис ¡, докладов научко-техническоЕ конференции 7-8 апреля 1993 г. - . .Часть I. - 1993. - С.46-48.

4. Клачкова S3.fi>., Мысова Г .А. Обеззараживание еедкого навозе свинокомплексов при анаэробном сбракивакяя в нетантеняах. // Проблемы ветеринарной санитарии и екологие; Сборник научных трудов. - Часть 2. - 1993. - С.18-42,

Б. Мысова Г .А. Оптимизация процесса -беэзаракиваная жидкого помёта кур при старобком сбр&гивашш на установке *К0Б0С-1в // Проблемы ветеринарной санитарии.и экология: Сборник научных трудов. - Часть I. - 1933.

ВНИИВСГЭ 1995 г., Москва, Звенгтородскоа шоссе, 5, Зак.Д'1.тир. 80 окзч.