Гідробіонти – індикатори процесу аеробної ферментації стічних вод

Сучасний стан навколишнього природного середовища є основним чинником погіршення здоров’я населення. Забруднення поверхневих і підземних вод промисловими та побутовими відходами чинить найбільшу небезпеку на водне середовище України та світу вцілому.

Серед джерел забруднення водних ресурсів на першому місці за кількістю та масштабами впливу знаходяться стічні води [1]. На даний час значна частина споруд комплексу централізованої системи водовідведення України відпрацювала нормативний строк і потребує оновлення. За період експлуатації систем відбулися істотні технічні, соціальні, економічні та інші зміни, які вимагають їх відновлення на сучасному рівні [2].
Промислові підприємства внаслідок відсутності ефективних технологій очищення виробничих стічних вод скидають у системи централізованої каналізації висококонцентровані стоки.
Стічні води підприємств харчової промисловості також характеризуються високими показниками забруднення та можуть чинити суттєву небезпеку для нормальної роботи міської каналізаційної мережі. Тому складовою частиною санітарно-технічних систем кожного підприємства харчової промисловості має бути комплекс каналізаційних мереж, санітарних та інженерних споруд для збирання та відведення забруднених відпрацьованих вод, що включає очищення цих стоків [3]. Реалізувати це можна шляхом застосування біологічного способу очищення стоків.
Біологічне очищення є екологічно чистим та економічно найбільш раціональним заходом. На сьогоднішній день більше 90 % стічних вод очищаються саме цим способом. Встановлено, що значна роль [4] в знезараженні різноманітних органічних забруднювачів, належить бактеріям, грибам та іншим організмам. Раніше вважали, що існують органічні сполуки, які не піддаються катаболізму під дією мікроорганізмів, і від яких неможливо очистити воду за допомогою традиційних біологічних способів. Однак, остаточні дослідження [5] свідчать, що практично не існує органічних сполук, які б мікроорганізми не змогли б перетворити на більш прості сполуки.
Оскільки більшість мешканців очисних споруд можуть виконувати роль індикаторних організмів ступеня забруднення середовища, а також свідчити про досконалість застосованого технологічного режиму, було вирішено провести аналіз якісного складу організмів активного мулу (специфічний комплекс з бактерій, грибів, водоростей, найпростіших, коловерток, нематод, кліщів та ін.), що реалізують процес аеробної ферментації стоків. В якості об’єкта дослідження було обрано активний мул аеротенків, що очищають стоки молокопереробних підприємств, як типових забруднювачів гідросфери стічними водами середньої та низької концентрації.
Активний мул являє собою складну екосистему. Основу цієї системи як в кількісному співвідношенні, так і за значимістю в процесі очищення складають бактерії у вигляді пластівцеподібних скупчень - Zoogloea. Окрім того, присутні нитчасті бактерії, гіфи водних грибів, дріжджі, джгутикові, саркодієві, інфузорії, коловертки, водні черви та в невеликих кількостях інші багатоклітинні безхребетні (водяні кліщі, гастротрихи тощо) [6].
В аеротенках екосистема активного мулу знаходиться в суворій залежності від технологічних особливостей процесу очищення, а саме здійснюється рециркуляція активного мулу, примусова інтенсивна аерація та підвищена концентрація мулу по відношенню до характеристик процесу самоочищення, що відбувається в природних умовах. Це забезпечує нормальну життєдіяльність в аеротенку лише тим видам, що можуть пристосуватися до циклічної зміни умов існування (в першу чергу харчування), тобто еврибіонтам. Більшості організмів активного мулу характерний гетеротрофний тип харчування, що передбачає засвоєння готової органічної речовини, яка в розчиненому або завислому стані надходить в аеротенк разом зі стоками. В першу чергу до них відносяться неспороутворюючі грамнегативні палички (Pseudomonas, Achromobacter таFlarobacterium). Кожен з зазначених видів бактерій завдяки певному набору ферментів, які вони можуть виділять, спеціалізується на тому, чи іншому типу забруднення, що обумовлює їх паралельну роботу над нейтралізацією забруднюючих речовин стоків.  Розчинними органічними речовинами також можуть харчуватися водяні гриби (роди Fusarium, Mucor, Saccharomyces) та деякі представники джгутикових (Tetrachymenapyriformis). Всі інші представники активного мулу характеризуються голозойним типом харчування (бактерії родів Paramecium, Colpsdsum, Glaucoma, Stentor та інфузорії родiв Vorticella, Carchesium, Eoistylis, Zoothamnium, Opercularia).
Наступна ланка трофічного ланцюга в процесі очищення стічних вод належить деяким джгутиковим, представникам рівновійкових (роди Chilodonella, Colpoda, Trochilia), спіральновійкових (роди Aspisisca, Oxytricha, Opistotricha), а також деяким багатоклітинним безхребетним (нематоди, малощетинкові черви, коловертки). Подальший етап розвитку харчових зв’язків передбачає розвиток хижацтва: інфузорії родів Euplotes, Didinium, Tokophria, Acineta; деякі джгутикові (Bodoedax, Peranematrichophorum); коловертки та малощетинкові черви.
Біоіндикаційними методами моніторингу процесу очищення води в аеротенках окрім аналізу видового складу активного мулу є визначення і інших його характеристик, таких як концентрація мулу, що може варіювати в залежності від приросту біомаси мулу, муловий індекс, здатність мулу до спухання тощо.
Дослідження проводилися на стоках молокопереробних підприємств. Показник забрудненості стічних вод визначався за рівнем хімічного споживання кисню (ХСК).
Було проведено три серії експериментів, в яких використовувалися стічні води з різними показниками забруднення (від 500 до 1800 мг О2/дм3 за ХСК), які мали б відповідати різним умовам життєдіяльності очисної мікрофлори. Метою проведення даних досліджень було визначення гідробіологічного складу активного мулу.
І серія дослідів: використовувалася стічна вода молокопереробного заводу, який спеціалізується на випуску цільномолочної продукції, з ХСК до 500 мг О2/дм3. Очищення стоків відбувалося до рівня дозволено для скиду в природні відкриті водойми – близько 20 мг О2/дм3. В процесі очищення таких стоків були взяті проби муловодяної суміші з метою їх подальшого мікроскопування. Отже, пластівці мулу поступово стають більш тонкими, з часом маже прозорими; вода над мулом має дрібну каламуть, що не осідає; відбуваються зміни в найпростіших – зникають харчові вакуолі, стають напівпрозорими, добре проглядаються ядра клітин; інфузорії перетворюються на цисти; коловертки утворюють цисти пiзнiше, нiж iнфузорiї. Всі представники активного мулу поступово переходять в неактивний стан.
Отримані результати свідчать про низьку концентрацію органічних речовин в стоках, що спричинює так званий процес «голодування» мулу.
ІІ серія дослідів: забруднення стічної води становить близько 1000-1200 мг О2/дм3 за ХСК. За результатами мікроскопування проб активного мулу зроблено наступні висновки: фауна біоценозу різноманітна; пластівці мулу помірного розміру, достатньо щільні, що забезпечує велику поверхню для сорбції забруднюючих речовин, в той же час пластівці швидко осідають (муловий індекс – 75 см3/г), вода над мулом прозора. Iнодi зустрiчаються Podophrya, Vorticella microstoma, джгутиковi та дрiбнi амеби. Постiйно присутнi iнфузорiї (Aspidisca, Oxytricha, Vorticella, Opercularia). Бактерiї – переважно в зооглейних скупченнях, що спричинює помітне освітлення надмулової рідини. З коловерток зустрічаються лише Rotariarotatoria. Активно розвиваються малощетинкові черви Aeolosoma. Всi органiзми рухливi, у жвавому станi.
Отже, активний мул з даної серії дослідів цілком відповідає характеристикам помірно-навантаженої або задовільно працюючої мікрофлори аеротенку.
ІІІ серія дослідів: забруднення стічної води становить близько 1800 – 2000 мг О2/дм3 за ХСК. В результаті велика кількість органічних забруднювачів, що надходить зі стоками, не встигає бути окиснена активним мулом, що спричинює його деякі якісні зміни: мала різноманітність видів при кількісному переважанні двох-трьох; велика кількість безбарвних джгутикових. Спостерігається наявність колоній інфузорій Operculariacoarctata, Opercularia microdiscum, а також Vorticellamicrostoma, у яких помічені переповнені харчові вакуолі. Також зустрічаються нитчасті бактерії Sphaerotilus. Мул забруднений різноманітними включеннями: органічні аморфні частинки, м’язові волокна, сміття, залишки відходів. Пластівці мулу темні, легко виносяться за межі вторинного відстійника. Вода над мулом з опалесценцією, що пояснюється наявністю в ній бактерій та завислих часточок. Муловий індекс становить близько 120 см3/г,  а при збільшенні цієї величини до 150 см3/г, як відомо, відбувається спухання активного мулу.
Отримані результати дають можливість віднести даний вид мулу до «перевантаженого», що значно ефективність процесу очищення, в першу чергу через розвиток нитчастих бактерій.
Висновки. Проведений гідробіологічний аналіз аеробного активного мулу, який використовується для очищення стоків молокопереробного виробництва. Визначені основні представники мікрофлори за умови різної концентрації забруднюючих речовин стоків. Підтверджена ефективність застосування способу аеробної ферментації в процесі очищення стоків дослідних концентрацій, що обумовлюється наявністю характерних представників голодуючого, нормально працюючого та перевантаженого активного мулів.

Список літератури

  • Святенко А.І. Дослідження зміни ефективності очищення стічних вод в аеротенках під впливом різних чинників / А.І. Святенко, Н.М. Дяденко, Т.Г. Нечипоренко-Шабуніна // Екологічна безпека. – 2011. –

    № 1 (11). – С. 64-66.
  • Концепція «Загальнодержавної програми розвитку та реконструкції централізованих систем водовідведення населених пунктів на 2012-2020 роки» від 22.08.2011 № 1004-р // Офіційний вісник України. – 2011. – № 79. – С. 62.
  • Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води: Підручник / Запольський А.К. – К.: Вища шк., 2005. – 671 с.
  • Гвоздяк П.І. Біологічне очищення води. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник. – К.: Лібра, 2000. – С. 479–502.
  • Гвоздяк П.И., Глоба Л.И. // Химия и технология воды. – 1998. – 20, № 1. – С. 61–69.
  • Фауна аэротенков (Атлас). – Л.: Наука, 1984. – C. 5–31.
  • Спектрополяриметричний контроль концентрацій частинок полідисперсних водних середовищ. Монографія / С. М. Кватернюк,  В. Г. Петрук.  – Вінниця : ВНТУ, 2012. – 156 с.
  • The spectral polarimetric control of phytoplankton in photobioreactor of the wastewater treatment / V.G. Petruk, S. M. Kvanternyuk; Y. M. Denysiuk; K. Gromaszek // Proc. SPIE, Optical Fibers and Their Applications, 2012, Vol. 8698, 86980H. – P. 86980H-1–86980H-4.
  • Контроль інтегральних параметрів якості поверхневих вод р. Південний Буг за характеристиками макрофітів / [В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк, Ю.А. Гайдей] //Екологічні науки. – 2012. – №1. – С. 65–70.

 

Гідробіонти – індикатори процесу аеробної ферментації стічних вод [Електронний ресурс]  / [Семенова О.І., Архіпова Г.І., Ткаченко Т.Л.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/gidrobionty-indykatory-procesu-aerobnoyi-fermentaciyi-stichnyh-vod

Topics: 
Оцінка: 
0
No votes yet