Změny enzymatické aktivity a zastoupení mikroorganismů během vermikompostování

Bc. Kateřina Suchardová

Master's thesis

Changes in enzymatic activity and proportion of microorganisms during vermicomposting

Abstract:

Cílem mé diplomové práce bylo vyhodnotit enzymatickou aktivitu a zastoupení hlavních skupin mikroorganismů při vermikompostování směsí čistírenských kalů a nasávané kartonáže. Byly vytvořeny dvě směsi s dvěma různými kaly, které pocházely z různě veliké čistírny odpadních vod, a z nasávané kartonáže. Směsi byly kompomostovány a také vermikompostovány za pomocí žížal Eisenia andrei ve venkovních podmínkách. Bylo pozorováno osm různých hydrolytických enzymů (B-D-glukosidáza, kyselá fosfatáza, arylsulfatáza, lipáza, chitináza, celobiohydroláza, alanin aminopeptidáza a leucin aminopeptidáza). Z mikroorganismů byla práce zaměřena na houby, bakterie, aktinomycety, grampozitivní bakterie a gramnegativní bakterie. Mikroorganismy byly také vyhodnoceny společně jako celková mikrobiální biomasa. Na závěr byly potvrzeny či vyvráceny předem určené hypotézy. Byly zjištěny, jak rozdíly mezi jednotlivými kaly, tak ale také mezi typy zakládek, tedy kompost vs vermikompost. Při zjišťování množství mikroorganismů byl téměř vždy zjištěn větší výskyt v kompostech obou kalů, tento rozdíl byl znát především v nejmladších vrstvách zakládek. Zatímco v kompostovacích zakládkách bylo množství mikroorganismů dosti vyvážené napříč všemi vrstvami, u vermikompostovacích zakládek byl pozorován postupný nárůst mikroorganismů se stářím materiálu, až na téměř totožné hodnoty s kompostovacími zakládkami stejného kalu. U enzymů byla naopak zvýšená aktivita zjištěna v nejmladších vrstvách zakládek, bez ohledu na typ zakládky. V nejstarších vrstvách dosahovala aktivita enzymů často nejmenší aktivity, a bylo tak možné určit, zda je materiál již stabilní a zralý. Aktivita jednotlivých enzymů byla napříč vrstvami poněkud proměnlivá. Nejvyšší aktivity dosahovala lipáza (průměrně 4724 µmol MUFY/hod/g sušiny), naopak nejmenší aktivita byla zjištěna u arylsulfatázy (průměrně 41 µmol MUFS/hod/g sušiny). U pozorování enzymatické aktivity byly viditelné rozdíly mezi jednotlivými směsmi a také mezi kompostováním a vermikompostováním dané směsi.

Abstract:

The aim of my thesis was to evaluate the enzymatic activity and representation of the main groups of microorganisms in vermicomposting mixtures of sewage sludge and molded pulp. Two mixtures were created with two different sludges, which came from different sized wastewater treatment plant, and molded pulp. The mixtures were composted and also vermicomposted using the earthworm Eisenia andrei. Eight different hydrolytic enzymes (B-D-glucosidase, acid phosphatase, arylsulfatase, lipase, chitinase, cellobiohydrolase, alanine aminopeptidase and leucine aminopeptidase) were observede. Among the microorganisms, the work focused on fungi, bacteria, actinomycetes, Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria. The microorganisms were also assessed together as a total microbial biomass. In conclusion, predetermined hypotheses were confirmed or disproved. Differences were found between the sludges and also between the types of sites, thus compost vs. vermicompost. In detecting the quantity of microorganisms, there was almost always a greater presence in the composts of both sludges, this difference was particularly evident in the youngest layersof the sites. While in the compost sites the abundance of microorganisms was balanced across all layers, in the vermicompost sites a gradual increase in microorganisms was observed with the age of the materiál, to almost identical values with the compost sites of the same sludge. In enzymes, on the other hand, increased activity was found in the youngest layers of the sites, regardless of the type of sites. In the oldest layers, enzyme activity was often lowest and it was possible to determine whether the materiál was already stable and mature. The activity of individual enzymes was somewhat variable across layers. Lipase showed the highest activity (on average 4724 µmol MUFY/hod/g dw), while the lowest activity was found in arylsulfatase (on average 41 µmol MUFS/hod/g dw). For the observation of enzymatic activity, differences were visible between the mixtures and also between composting and vermicomposting of the mixture.

Keywords

enzymy, mikroorganismy, kal, kartonáž, žížaly

Keywords

enzymes, microorganisms, sludge, molded pulp, earthworms

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 21. 5. 2024
• Supervisor: prof. Ing. Aleš Hanč, Ph.D.
• Reader: Petr Filip, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Waste Technology