ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1. Понятие биогаз 7
1.2. Первые исследования биогаза 7
1.3. Преимущества биогаза 10
1.4. Виды сырья для производства биогаза 12
1.5. Основные характеристики сырья для производства биогаза 16
1.6 .Этапы производства 17
1.6.1 .Подготовка сырья 17
1.6.2. Подача субстрата 18
1.6.3. Период брожения 18
1.6.4. Перемешивание 18
1.6.5. Стабилизация процесса 18
1.7. Процесс образования биогаза 19
1.7.1. Этапы процесса 19
1.7.2. Типы ферментации 20
1.8. Фазы производства биогаза 21
1.8.1. Гидролизная фаза 21
1.8.2. Ферм ентация 22
1.8.3. Анаэробное окисление 23
1.8.4. Метаногенез 24
1.9. Содержание метана в биогазе 25
1.9.1. Процесс выделения газа 25
1.9.2. Состав питательных веществ субстрата 25
1.9.3. Температура субстрата 25
1.10. Метан и биоудобрения 26
1.11. Методы исследования активности микрофлоры сырья 27
1.11.1. Определение сахаролитической активности 28
1.11.2. Определение каталазной активности 28
1.11.3. Тест Фагеса-Проскауэра 29
1.11.4.Определение протеолитической активности 30
ГЛАВА II МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2.1. Объект исследования 31
2.2. Отбор проб 32
2.3. Анализ микрофлоры силоса методом разбавления 32
2.3.1. Приготовление питательных сред 32
2.3.2. Приготовление разбавлений 33
2.3.3. Расчёт колоний микроорганизмов 35
2.4. Методы приготовления микроскопических препаратов 36
2.4.1. Метод раздавленной капли 36
2.4.2. Фиксированный препарат 36
2.4.3. Метод окраски по Граму 37
2.4.4. Метод обнаружения капсул у бактериальных клеток 37
2.5. Методы определения активности микроорганизмов 38
2.5.1. Метод определения протеолитической активности 38
2.5.2. Метод определения каталазной активности 39
2.5.3. Метод определения сахаролитической активности 39
2.6. Метод статистической обработки цифровых данных 40
2.7. Обработка цифровых данных методом дисперсионного анализа 42
ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 44
3.1. Анализ микрофлоры сырья «Силос» при производстве биогаза 44
3.2. Определение видовой принадлежности микрофлоры исследуемого сырья 46
3.3. Статистическая обработка цифровых данных 50
3.3.1. Обработка цифровых данных разностным методом 52
3.4. Обработка данных полученных в ходе проведения ферментативной активности микроорганизмов 57
3.4.1. Результаты проведения сахаролитической активности 57
3.4.2. Результаты проведения протеолитической активности 59
3.4.3. Результаты проведения каталазной активности 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 70
В мире есть много источников энергии где используются исчерпаемые ресурсы такие как уголь, нефть, газ. При современном темпе использования этих источников наблюдается безвозвратная потеря уже через 50-70 появится проблема недостатка нефти, через 90 - газа, а угля в течении нескольких столетий. Для предотвращения этой проблемы придумали и начали задействовать альтернативные источники энергии, одним из которых является биогаз[15].
Увеличение количества выбросов парниковых газов, истощение земель и постоянное увеличение потребления воды заставляют искать новые источники энергии. Ограниченное количество ресурсов заставляет человечество переходить на безотходное производство. И биогазовая установка, на данный момент, является одним из элементов современного, безотходного производства, которые внедряются во многих областях сельского хозяйства и пищевой промышленности. Для многих предприятий, использование и получение биогаза позволяет решить не только энергетическую проблему, но также экологическую и экономическую [19].
Решение данной проблемы актуально на сегодняшний день, так как процесс переработки органических отходов имеет большую практическую ценность, как для экономики, так и для научного процесса в целом.
В связи с вышесказанным нами была выбрана следующая цель: определение активности, а также морфологических признаков микрофлоры сырья (силос) при производстве биогаза[9,22].
Для достижения данной цели были сформулированы следующие задачи:
- Проведение пробоотбора и осуществление посева микроорганизмов;
- количественное определение микрофлоры;
- определение обнаруженных микроорганизмов с точностью до вида;
- определение ферментативной активности обнаруженных видов микроорганизмов, населяющих субстрат.
Объектом исследования является сырьё «Силос» взяты на биогазовой станции Лучки в Прохоровском районе Белгородской области.
В качестве предмета исследования взята активность микрофлоры сырья «Силос» при производстве биогаза.
Магистерская диссертация изложена на 77 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы по теме исследования, характеристики объекта и методов исследования, результатов исследования, выводов, списка используемой литературы и приложений. Список использованных источников состоит из 57 отечественных источников и 16 иностранных. В работу включены 14 рисунков, 19 таблиц.
Производство биогаза является одним из самых экономически выгодных и экологически безопасных способов переработки органических отходов растениеводства и животноводства. Биогаз представляет собой продукт микробиологического разложения, которое состоит из нескольких стадий, каждая из которых происходит под влиянием определенной микрофлоры [56]. Биогазовые установки позволяют получить не только биогаз, но и целый спектр важных для человека продуктов, таких как тепло от сжигания биогаза, электричество и биоудобрения, получаемые при переработке биомассы, что доказывает необходимость разработки методов повышения эффективности биогазовой отрасли и оптимизации микробных сообществ, участвующих в производстве биогаза [14].
Полученные результаты исследования, представленные в данной работе, позволяют сделать следующие выводы:
1. Пробоотбор сырья (силос) биогазовой установки ООО «Альтэнерго» позволил исследовать микрофлору данного сырья путем посева на чашки Петри и определить находящиеся в сырье микроорганизмы до вида;
2. Количественный анализ бактериальной флоры выявил изменчивость общей численности клеток по сезонам года: максимум в пробе от 5.05.18 -234 ±
19,1 КОЕ/г силоса, а минимум 15.02.18 - 190,6 ± 18,6 КОЕ/г. что объясняется , погодными условиями, которые влияют на активность микроорганизмов, а так же моментом подкормки микроорганизмов.
3. Качественный анализ микрофлоры сырья показал достаточно широкое разнообразие бактерий, включающее роды: Lactobacillus, Streptococcus, Pseudomonas, Escherichia, Tatumellaи Serratia.
4. Исследования по сахаролитической активности вида Serratia marcescens показали, что этот вид микроорганизмов имеет слабую активность в присутствии глюкозы и лактозы, в присутствии фруктозы и мальтозы - образуют кислоты; исследования по сахаролитической активности вида Tatumella ptyseos показали, что этот вид микроорганизмов имеют слабую активность в присутствии в среде лактозы, фруктозы и мальтозы.
5. После посева на молочный агар выделенные штаммы Tatumella ptyseos и Serratia marcescensпроявляют протеолитическую активность спустя 48 часов инкубации при температуре 34оС. Это означает, что происходит потребление казеина данными штаммами.
6. Исследования по каталазной активности показали, что при добавлении 1%-ного раствора перекиси водорода микроорганизмы вида Serratia marcescens проявляют бурную каталазную реакцию, а при использовании 0,5%-ного раствора перекиси водорода - среднюю. При добавлении 1%-ного раствора перекиси водорода микроорганизмы вида Tatumella ptyseosпроявляют среднюю реакцию, а при использовании 0,5%-ного раствора перекиси водорода - слабую.
Наблюдаемая химическая реакция с выделением молекулярного кислорода говорит о наличии фермента каталазы, расщепляющей молекулы H2O2, в клетках изучаемых штаммов и проявлении у них каталазной активности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
