В очищення стічних побутових вод в аеробному середовищі за допомогою мікробіологічних процесів

Характеристика загальної проблеми. На даний час питання очищення стічних вод гостро стоїть на території України. Тому створено стандарти на характеристики стічних вод, які б дали певну надію на те, що їх зливання у водостоки не завдасть надто великої шкоди населенню і довкіллю. Не звертаючись до довгого списку вимог до стічних вод, зауважимо, що більшість методів для їх очищення потребують особливої, дорогої та складної системи очищення. В даній роботі розглядається доступний біологічний метод очищення за допомогою біопрепаратів в місцях, де немає можливості підключення до централізованої системи каналізації, розглядаються також аспекти підвищення ступеня очищення  без додаткових значних затрат.

Характеристика методу розв’язання задачі. Для аналізу біопрепаратів було відібрано стічну воду з очисних споруд м. Львова, які знаходяться в с. Кривчиці. Стічну воду відбирали перед скиданням її у первинний відстійник, після того як вона пройшла сита та пісковловлювачі. Використовували таку воду для того, щоб перевірити мікробіологічні препарати, які вже раніше аналізувались на створеному водному середовищі, яке б імітувало вміст вигрібної ями заміського будинку, де відсутня централізована каналізація [1], таких фірм як, “Санэкс”, “Водограй”, “Біо-ензим”, “Biazim”.
У пластмасові ємності вносили стічну воду з очисних споруд і біопрепа­рати кожен у відповідну ємність, а в п’яту – активний мул (де 100 мл активного мулу містить концентрацію завислих речовин – 0,61 г/дм3). Активний мул для аналізу відбирали на цих же очисних спорудах м. Львова. Дослідження на створеному водному середовищі проводились в анаеробних умовах, тому аналіз на стічній воді здійснювали в аеробних умовах для порівняння результатів та вибору найкращих умов для очищення стоків. Оскільки в пропорціях, рекомендованих виробниками біопрепаратів, не було виявленої високої активності бактерій [2], то для досліджень кількість препарату для очищення бралась у 200 разів більша ніж була рекомендована. Експеримент проводили протягом одного місяця, для уточнення результатів всі дослідження проводили двічі. До кожної ємності еластичними трубками був під’єднаний аератор, який постійно постачав повітря. Для оцінки інтенсивності розкладу органічних забрудників мікроорганізмами препаратів використовувались такі показники як зміна концентрації іонів амонію (як продукту життєдіяльності мікроорганізмів) [3] і іонів нітритів [4], і біологічне споживання кисню (БСК) [5], згідно відповідних методик.
Отримані результати. Динаміку зміни концентрацій іонів амонію і нітритів в аеробному середовищі зображено на рис. 1 та 2. З них можемо зробити висновок про те, що протягом одного місяця практично всі препарати очистили стічну воду від вмісту в ній іонів амонію і нітриту. Це пов’язано з високою активністю бактерій за умови подачі додаткового кисню.
Аналізуючи лінію максимального споживання іонів амонію, можна зро­бити висновок про те, що після 10 діб барботуванням повітря та збільшення кількості препарату у 200 разів, очищення води досягає ГДК (гранично допус­тимих концентрацій), його можна використовувати для поливу городніх ділянок. Порівнюючи це з результатами досліджень, проведеними в анаеробних умовах, можемо зробити висновок, що при анаеробних досліджен­нях ступень очищення лежить в межах від 10 до 30 %, а при аеробному середовищі близько 80...90 %.
Неохідну активність у очищенні стоків проявили практично усі препарати та активний мул (окрім препарату “Водограй”). Концентрація іонів амонію - продукту життєдіяльності мікроорга­нізмів, в ємності де знаходився препарат “Водограй” після двох тижні почала зростати. Як видно з рис. 1 концентрація амонію стабілізувалась на 20 день після початку експерименту. Мабуть саме цей період можна вважати активною фазою діяльності мікроорганізмів.

Рис. 1. Динаміка зміни концентрації іонів амонію в аеробному середовищі

Рис. 2. Динаміка зміни концентрації іонів нітритів в аеробному середовищі

Азот необхідний для синтезу амінокислот, з яких утворюються білки. Рос­лина отримує азот з ґрунту у вигляді мінеральних азотних солей (нітратних і аміачних). Нітрати в рослинах відновлюються до нітритів, основна частина яких перетворюється в аміак – основний елемент живлення рослин. Частково нітрити накопичуються в рослинах, пригнічуючи їх ріст. В організмі людини нітрати під впливом ферменту нітратредуктази відновлюються до нітритів, яка взаємодіє з гемоглобіном крові і окислює в ній двовалентне залізо до тривалентного. У ре­зультаті утворюється метгемоглобін, який не здатний переносити кисень. Порушується нормальне дихання клітин і тканин організму (тканинна гіпоксія), в результаті чого накопичується молочна кислота, холестерин, різко падає кількість білка. Тому під час очищення стічних побутових вод важливо контролювати концентрацію іонів нітритів . Як видно з рис. 2, під час додавання біопрепаратів і підведення повітря у ємність, де знаходиться стічна побутова вода, їх концентрація знаходиться в межах ГДК, окрім препарату “Біо-ензим”. Тут концентрація іонів нітритів коливається в межах 0,8…5,2 мг/л. Це може негативно вплинути як на забруднення навколишнього середовища, так і на здоров’я людини.
Якщо ж не подавати додатково повітря, то на поверхні утворюється щільна плівка. Отже, бактерії в біопрепаратах перебувають в “сонному” стані. Вони, потрапляючи в живильне середовище, мали б вийти з такого стану та очистити стічну воду. Як показали проведені нами додаткові дослідження, цього не відбулося.

а

б
Рис. 3. Дослідження динаміки зміни концентрації іонів амонію (а) і нітритів (б) у аноксидному середовищі
(без аерації)

На рис. 6 наведено кінетику зміни БСК (біологічне споживання кисню). Завдяки цьому показнику, можна зробити висновки щодо стану забруднення води.

Рис. 4. Кінетика зміни БСК

БСК контролювалось в інтервалі 5 чи 20 діб. В цій роботі дослідження проводили протягом п’яти діб. З рис. 4 видно, що найактивніше бактерії проявляють себе вже на п’яту добу барботування їх повітрям. Після цього БСК зменшується до норм гранично допустимої концентрації (ГДК). Такий спад пояснюється тим, що не було більшого надходження органічних речовин у вигляді стоків. А ті органічні речовини, що знаходились в цих стоках бактеріями повністю наситились киснем, який необхідний для біохімічного окислення в одиниці об’єму води за визначений проміжок часу. Після десяти діб БСК прямує до 0, тому у випадку подальшої подачі в систему стічної води необхідно також додати відповідну кількість біопрепарату. Гранично допустимі концентрації, які рекомендовані Міністерством охорони здоров’я представлена в таблиці 1.

Таблиця 1 – Гранично допустимі концентрації різних забруднюючих речовин


Забрудники

Гранично допустима концентрація (ГДК)

водоймища господарсько-питного водопостачання, г/м3

водоймища рибогосподарського призначення, г/м3

Азот амонійний

2,0

0,5

Біологічне споживання кисню (БСК)

0,003
(3,0 мг О2/дм3)

Висновки. Отже, для того, щоб отримати ступінь очищення стічної побутової води ~90 %, необхідно до ємностей (вигрібних ям, септиків), де знаходиться ця стічна вода підводити повітря. Оскільки, як бачимо із експериментальних досліджень, тільки доступу повітря (без барботування) є недостатньо для високої активності бактерій. Під час барботування повітрям протягом одного місяця практично всі препарати очищають стічну воду від вмісту в ній іонів амонію та нітриту. Це пов’язано з високою активністю бактерій у випадку подачі додаткового кисню. В анаеробних умовах ступінь очищення лежить в межах від 10 до 30 %.
Також під час проведення досліджень в анаеробному середовищі із визначенням БСК в стічних водах спостерігається стрімке зростання його в період 0...1 день (мабуть це пов’язано із мобілізацією та вступом в “роботу” мікроорганізмів). Після цього темп його росту зменшується, але протягом всього досліджуваного періоду БСК зростає. На відміну від цього, під час аеробного середовища БСК зменшується впродовж всього досліджуваного періоду. Це є ще одним свідченням того, що для забезпечення необхідного ступеня очищення стоків необхідно передбачити барботування системи повітрям.

Список літератури
1.Мальований М. С., Кулик О. Б., Мальований А. М. Дослідження ефективності біопрепаратів для очищення побутових стоків // ІІІ-й Всеукраїнський з’їзд екологів з міжнародною участю. Зб. наук. статей. – Україна, Вінниця 21–24 вересня, 2011. – Т. 1.
2. Мальований М. С., Кулик О. Б., Мальований А. М. Порівнянні ефективності біопрепаратів для очищення побутових стоків в аеробному середовищі // Еко­логічна безпека. – Кременчук: КрНУ, 2012. – Вип. 2/2012 (14). – С. 104–107.
3. Методика фотометричного визначення амоній-іонів з реактивом Неслера в стічних водах. - КНД 211.1.4.030-95.
4. Методика фотометричного визначення нітрит-іонів з реактивом Гріса в по­верхневих та очищених стічних водах. – КНД 211.1.4.023-95.
5. Методика визначення біохімічного споживання кисню після n днів (БСК) в природних і стічних водах. – КНД 211.1.4.024-95.

В очищення стічних побутових вод в аеробному середовищі за допомогою мікробіологічних процесів [Електронний ресурс]  / [Мальований М. С., Кулик О. Б., Мальований А.М.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/v-ochyshchennya-stichnyh-pobutovyh-vod-v-aerobnomu-seredovyshchi-za-dopomogoyu

Оцінка: 
0
No votes yet