Животные клетки

 

Таблица 6.3. Аминокислотный состав активного ила, кормовых дрожжей  и говяжьего мяса, % к белку 

 

Аминокислоты	Активный ил	Кормовые дрожжи	Говяжье мясо
Алании	6,35	-	6,40
Аргинин	6,73	3,6	6,60
Аспаргариновая	7,81	-	8,80
Валян	5,22	1,8	5,70
Гистидин	2,20	2,5	2,90
Глицин	5,14	-	7,10
Глютаминовая	12,68	-	14,40
Изолейцин	4,80	6,0	5,10
Лейцин	6,00	10,0	8,40
Лизин	7,08	6,0	8,40
Метионин	2,30	1,5	2,30
Серии	6,62	-	3,80
Тирозин	3,22	1,2	3,20
Треонин	3,74	2,7	4,00
Триптофан	1,31	1,9	1,10
Фенилаланин	4,58	1,4	4,00
Цистин	1,38	1,3	1,4

 

 

По другим данным, на 1 г сухого вещества ила (25-47 % белка) приходится до 4,2 мг цистина, 22,4 - лизина и гистицида, 14,6 — аргинина, 31,4 — аспарагиновой кислоты, 50,1 — глицина и глутаминовой кислоты, 10,8 - тирозина, 27,8 — метионина и валила, 26,5 мг фенилаланина.

Содержание витаминов, особенно витамина В12, в сухом активном иле довольно высокое и по некоторым показателям превышает их содержание в кормовых дрожжах (табл. 6.4).

Полноценный аминокислотный и богатый витаминный состав активного  ила свидетельствует о его  пригодности к использованию  в качестве кормовой добавки.

Предложен способ получения  белкового корма путем аэрации  активного ила в течение 30 мин, частичным обезвоживанием сепарацией, отстаиванием или флотацией и сушкой. Животными усваивается до 85 % вещества активного ила, их привесы такие же, что и при использовании традиционного белкового корма. 

 

6.4. Витаминный состав  активного ила и кормовых дрожжей мкг из 1 г абсолютно сухого вещества (АСВ)  

 

Витамины	Активный ил	Кормовые дрожжи
Тиамии.В1	9-24	10-20
Рибофлавин, В2	5-160	43-127
Пиридоксин, В4	7-18	8-19
Цианкобаламин, В12	8,0	0,08
Ниацин, РР	15-58	415-556
Фолиевая кислота,В9	12-42	7-35

 

  

 

Активный ил от аэротенков, очищающих стоки мясокомбинатов содержит 45-60% белка по сухому вешеству, а по аминокислотному составу он близок к мясу и соевой муке. Использование ила мясокомбинатов и консервных заводов в количестве 5-9% к рациону крупного рогатого скота нисколько не снижало качества мяса, в нем не обнаружено повышения концентрации пестицидов или тяжелых металлов.

На Курганском дрожжевом  заводе последрожжевая барда аэрируется в промышленном ферментаторе объемом 800 м3 с целью культивирования  активного ила. Биомасса отделяется в отстойнике, частично возвращается в ферментатор, а избыток ила  подвергается термолизу при 90 °С в течение 30-35 мин и в жидком виде отпускается как кормовой концентрат с содержанием сухого вещества 5-6%. По этой технологии достигается снижение загрязненности барды по БПК5 с 6-14 до 0,3-0,8 г О2/л.

Изучена возможность, и  рекомендовано скармливать животным активные илы после очистки стоков молочной промышленности.

Состав активного ила (в %) станции биологической очистки молочных заводов приведен ниже. 

 

Жидкий ил

Влажность 97,85        

Сухое вещество 2,15

рН  5,6-6,9 

 

Сухой ил

Органическое вещество 79,30

Зола 20,70

Общий азот 7,80

Общий фосфор 0,96

Калий 0,38

Приведенные выше данные относятся к илам аэротенков, работающих со средней нагрузкой. Для илов после  продленной аэрации характерно возрастание  зольности до 30%, после сверхдлительной аэрации – до 40%.Сброженные в анаэробном ферментаторе аэробные илы имеют более низкую влажность - около 95 %.

Наряду с высоким  содержанием полезных компонентов  ил имеет в своем составе тяжелые  металлы, представляющие потенциальную  опасность для животных.

Содержание металлов в активном иле молочных заводов (в мкг на 1 г сухого вещества) приведено  ниже. 

 

Металл	Pb	Cd	Cr	Cu	Hg	Ni	Zn	As
Содержание	17-40	0,8-1	13-110	26-480	0,9-8,8	1-21	110-225	0,6-3

 

 

Активные илы, образующиеся при искусственной биологической очистке стоков предприятий пищевой промышленности, в известной мере гарантированы от высокого содержания опасных веществ. Тем не менее, их прямое использование в качестве кормовых компонентов должно осуществляться под тщательным санитарным и ветеринарным контролем.

На первых порах целесообразно  использовать активные илы для кормления  животных, мясо которых не употребляется  в пищу, например пушных зверей, или подвергать илы переработке с целью выделения белковых компонентов, свободных от нежелательных примесей.

Наряду с утилизацией  активных илов в качестве кормовых добавок предложена переработка их в препараты аминокислот. Гидролитическое расщепление активного ила 15 %-ным раствором НС1 при 7 = 127 °С позволяет добиться 95 %-ного распада белков на аминокислоты, которые затем могут быть выделены и очищены известными способами.

Активный ил может  быть значительным сырьевым источником для производства ферментных препаратов. Бактерии продуцируют специфичные  ферменты в зависимости от состава  субстрата. Достаточно добавить в биохимический реактор с активным илом определенный субстрат, чтобы сообщество микроорганизмов отреагировало накоплением ряда ферментов, необходимых для утилизации этого компонента. Например, при добавлении в субстрат лактозы активность а-галактозидазы возрастает через 3 ч на 200 %. Во всех илах, культивируемых на протеинсодержащих сточных водах, накапливается значительное количество протеаз, уреаз и других ферментов, индуцируемых белками. Предложено экстрагировать ферменты активного ила буферными растворами для  получения очищенных ферментных препаратов.

Одним из путей утилизации аэробной биомассы является ее анаэробная переработка. Технология сбраживания  активного ила аэротенков совместно  с осадком первичных отстойников  давно применяется на станциях очистки коммунальных стоков.

Биомасса активного  ила, получаемая из вторичных отстойников  аэротенков, имеет небольшое содержание сухих веществ (1...2%). Аэробный активный ил очень плохо уплотняется отстаиванием, что связано с наличием коллоидных структур, окружающих клетки микроорганизмов. При отстаивании в гравитационном поле в течение 1,5 — 2 ч максимально достигаемая концентрация ила по сухому веществу составляет 3%. Двухчасовое отстаивание илов сточных вод молочных заводов, по данным автора, позволяет уплотнить их до 2% сухого вещества. Если сбраживанию подвергать жидкость с такой высокой высокой влажностью, то выделившегося биогаза не хватит для покрытия энергетических затрат на поддержание температуру мезофильной анаэробной ферментации. Рекуперация тепла (связанная с эксплуатацией дорогостоящего теплообменного оборудования) позволяет несколько улучшить энергетический баланс анаэробного процесса.

Таким образом, получение  биогаза не может служить главной  целью анаэробной ферментации активного ила. Гораздо больший интерес представляет возможность путем сбраживания уменьшить объем осадка вторичных отстойников аэротенков и получить кормовые препараты. Влажность отстоенного в течение 2 ч анаэробного активного ила составляет 95-96%. Кроме того, в результате сбраживания значительная часть органического вещества теряется, объем осадка после метантенка составляет 10—15% от поступающего на сбраживание. Получаемый осадок содержит значительное количество протеина, витаминов и посте высушивания может быть использован в качестве кормовой белково-витаминной добавки.

Были выполнены эксперименты по сбраживанию смеси активного  ила и осадка первичных отстойников  аэротенков в проточном анаэробном ферментаторе в термофильном режиме. Время пребывания жидкости составляло 5-10 сут. Показатели исходного и сброженного субстрата активного ила приведены в табл. 6.5. 

 

Таблица 6-5. Результаты анаэробной ферментации смеси аэробного  активного ила и первичного осадка  

 

Анализируемая проба	ХПК, г О2/л	Зольность, %	Влажность, %	Белки, г/л	Жиры, г/л	Углеводы, г/л	Соотношение белки:жиры:углеводы
Жидкость исходная	51,2	21,6	96,06	19,6	6,4	0,8	72,5:24,5:2,95
Сброжениая при t, сут
10	-	26,5	98,22	7,6	2,2	0,2	73,7:21,3:4,8
5	-	25,8	98,17	8,1	2,8	0,75	70,4:23,8:6,5

 

 

Выход газа колебался  в пределах 0,2-0,35 л из 1 тонны сброженного  сухого вещества. Состав газа - 62% СН₄ и 38% СО₂. Полученная в результате десятисуточной ферментации жидкость содержала 17,8 г/л абсолютно сухого вещества АСВ, зольностью 26,5 %. Из органического вещества 7,6 г/л составляли белки, 2,2 г/л жиры и другие вещества, экстрагируемые эфиром, 0,5 г/л — углеводы. Близкий состав имела жидкость после ферментации с временем пребывания 5 сут.

В сухом веществе осадка после сбраживания содержится 42,6 % белка, 12,3 - эфирорастворимых веществ и 2,8% углеводов. После отстаивания объем осадка составляет 12,5% от объема культуральной жидкости, покидающей ферментатор. Высушенный при 105 °С осадок исследовали на содержание витамина В12. После десятисуточного сбраживания в осадке содержалось 1,25 мкг/г, а при добавлении в субстрат 14 мг/л хлорида кобальта - 80 мкг/г витамин В12.

В экспериментах использовали субстрат с содержанием сухого вещества 40 г/л. Реально достигнуть такого уплотнения избыточного аэробного активного ила можно методом флотации. Пузырьки воздуха конкурируют на поверхности частиц ила с коллоидно-связанной водой и освобождают ее. Показано, что при 24-часовой обработке во флотаторе можно достигнуть снижения влажности ила даже до 92 - 93 %. Использование анаэробных илов в качестве кормовых добавок может получить широкое распространение в связи с развитием технологии и аппаратуры метановой ферментации. Несмотря на то что анаэробный ил содержит меньше протеина, чем аэробный (от 30 до 45 %), он лучше уплотняется отстаиванием (до 40-50 г/л) и требует меньше затрат на обезвоживание.  

 

Биологическая очистка водоемов

Природный водоем представляет собой биологически сбалансированную экологическую систему настроенную на самоочищение и самовосстановление. Это естественное состояние биологического баланса может быть нарушено как в результате естественного старения водоема, накапливания в водоеме естественной органики: листвы, веток, экскрементов рыб и водоплавающих птиц, отмерших водных растений,, так и в результате интенсивного загрязнения водоема органическими веществами и питательными (биогенными) элементами: мусор, ливневые сточные воды, нанос с полей и дорог, плохо очищенные сточные воды, канализация, удобрения в изобилии доставляют в водоем органику. Попав в водоем, органические вещества частично растворяются в воде, частично опускаются на дно водоема, где из них формируется органическая биомасса донного ила, подвергающаяся непрерывному разложению гнилостными бактериями и грибками. При разложении, органические вещества интенсивно забирают из воды растворенный кислород, выделяя в воду продукты распада — питательные (биогенные) элементы азота, фосфора. Избыток в водоеме органических веществ и питательных элементов приводит сначала к нарушению биологического равновесия и подавлению биологического самоочищения водоема а затем к изменению типа экосистемы пруда или озера на эвтрофный — т.е. к заболачиванию. Признаками интенсивного загрязнения являются высокий уровень донного осадка, высокая мутность воды особенно в теплый период, пленка на поверхности водного зеркала, неприятный запах, активное газообразование, периодические заморы, неконтролируемое размножение фитопланктона: сине-зеленые водоросли, тина, ряска. Комплекс биотехнических работ по очистке водоема, предлагаемый ЗАО НПО «Лесное озеро», поможет избежать этих проблем. Для очистки используется безопасный биопрепарат, в состав которого входит естественные аэробные и факультативные мезофильные естественные микроорганизмы, для которых основным источником энергии жизнедеятельности являются органические вещества и питательные элементы азота, фосфора в воде и донных отложениях водоема. Это необходимый для естественного микробиологического самоочищения водоема комплекс естественных микрорганизмов, выделенных из экосистем здоровых сбалансированных водоемов. Благодаря действию препарата нейтрализуются последствия загрязнения водоема, снижается общая нагрузка на водоем, в водоеме восстанавливается естественная биологической самоочистка: вода и донные отложения очищаются от органики, взвешенных веществ, азота, фосфора, восстанавливается кислородный режим, понижается уровень донных отложений , многократно интенсифицируется микробиологическое самоочищение воды от вредных микроорганизмов (эффект самообеззараживания водоема) После проведения работ пруд не заиливается, не зацветает  и не зарастает ряской; в него можно запускать рыбу или раков. Обработку водоема  биопрепаратом желательно начинать в апреле-мае, после схода льда и прогрева воды до +5С, но можно приступать к обработке водоема и в течение лета — микроорганизмы препарата будут очищать водоем до становления льда, перезимуют и возобновят активность следующей весной. Технология  внесения в водоем биопрепарата позволяет очистить воду и дно от органических веществ и биогенных элементов, удалить ил, восстановить биологическое равновесие и механизмы микробиологического самоочищения водоема, избавить водоем от засилья микроводорослей, тины, запахов, мутности воды. Биопрепарат применяется для очистки и восстановления санитарного режима, биологического баланса и самоочищения естественных и искусственных водоемов любых размеров, подвергающихся искусственному или естественному загрязнению.