CC BY
335
УДК 619:615.3+619:614.7
БИОПРЕПАРАТ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
А.А. ИВАНОВ, кандидат экономических наук, зам. директора
Л.Е. МАТРОСОВА, кандидат биологических наук, руководитель группы
М.Я. ТРЕМАСОВ, доктор биологических наук, зав. отделом
ФГБУ «Федеральныйцентр токсикологической, радиационной и биологической безопасности»
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью изучения эффективности «Средства для биодеградации и обезвреживания навоза и помета (УФ-1)» на основе почвенных микроорганизмов при очистке и обеззараживании хозяйственно-бытовых стоков канализационных очистных сооружений. Эффективность обработки оценивали по санитарно-гигиеническим и физикохимическим показателям.
В первые 10 суток после внесения биопрепарата непосредственно в резервуар канализационных очистных сооружений отмечено улучшение органолептических и микробиологических показателей стоков. Снижалось превышение нормативов по окраске воды и запаху. Количество общих колиформных и термотолерантных колиформных бактерий составило соответственно 9,14 и 7,36 lg КОЕ/100 мл, что на 11,95 и 35,3 % ниже исходных значений. Наблюдалось статистически достоверное уменьшение содержания аммиака, биохимического и химического потребления кислорода. На 20 сутки опыта в образцах обработанных сточных вод не обнаруживались сальмонеллы и ооцисты простейших при наличии их в исходном субстрате. Количество термотолерантных и общих колиформных бактерий было снижено соответственно на 81,7 и 71,0 %. К концу эксперимента (30 сутки) не выявлено превышения нормативов по органолептическим (запах не более 2 баллов) и микробиологическим показателям, физико-химическому составу и содержанию тяжелых металлов. Показатель водородных ионов обработанных сточных вод составил 6,93±0,1; БПК и ХПК - соответственно 3 и 8,6 мг/дм3. Содержание взвешенных веществ составило 0,2 мг/дм3. Биотестирование не выявило токсического эффекта.
Ключевые слова: биопрепарат, микроорганизмы, сточные воды, утилизация, обезвреживание.
Актуальная проблема современности - охрана окружающей среды, значительную опасность для которой представляют всевозможные органические отходы сельскохозяйственных и промышленных предприятий, коммунальных служб. Существенный вклад в ее решение вносят биологические методы биодеградации и обезвреживания, связанные с поиском эффективных штаммов микроорганизмов, способных утилизировать органические загрязнения, которые отличаются относительной дешевизной и приемлемой производительностью [1...4].
Целью нашей работы было изучение эффективности «Средства для биодеградации и обезвреживания навоза и помета (УФ-1)», разработанного в ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» на основе выделенных из почвы микроорганизмов (Actinomyces fradiae-96 и Candida krusei-96), для очистки и обезвреживания сточных вод.
Условия, материалы и методы. Микроорганизмы, входящие в состав биопрепарата непатогенны и нетоксичны для животных, не проявляют фитотоксических свойств. Эффективность применения биопрепарата изучали путем постановки экспериментов на очистных сооружениях. Препарат, разведенный согласно инструкции по применению чистой водопроводной водой в соотношении 1:200, вносили непосредственно в резервуар (3,0 х 12,0 х 4,0 м) канализационных очистных сооружений с помощью пожарной машины из расчета 20 мл/м3. При-
близительный объем обработанного субстрата составил 150 м3. Продолжительность эксперимента - 30 суток. Перед проведением опытов и затем каждые 10 сут. отбирали пробы воды для лабораторных исследований.
Физико-химический состав стоков для оценки эффективности обработки определяли согласно общепринятым методикам в соответствии ГОСТ, руководствуясь СанПин 2.1.7.573-96 и СанПиН 2.1.5.980-00 [5, 6], по следующим показателям: рН, биохимическое и химическое потребление кислорода (БПК и ХПК), цветность, перманганатная окисляемость, хлориды, фториды, сульфаты, нитраты, нитриты, аммиак и ионы аммония, железо, фосфаты, взвешенные вещества, сухой остаток. Содержание тяжелых металлов определяли атомно-адсорбционным методам.
Микробиологические исследования сточных вод включали определение общей микробной обсемененно-сти, количества колиформных и термотолерантных коли-формных бактерий, колифаг, сальмонелл. Популяционный уровень каждой группы микроорганизмов выражали в десятичных логарифмах. Исследования проводили общепринятыми методами в соответствии с МУК «Санитарномикробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверхностных водных объектов».
Биотестирование сточных вод проводили по наличию или отсутствию ингибирующего действия на семена редиса и токсического эффекта на дафний Daphnia тадпа.
Результаты и обсуждение. Исследование образцов сточных вод, отобранных до внесения препарата, показало несоответствие по ряду органолептических и санитарногигиенических показателей. Проба представляла собой жидкость темно-серого цвета с хлопьевидным осадком и резким специфическим запахом. Запах при разбавлении пробы в 200 раз составляла 2 балла. Отмечалось превышение нормативов по окраске воды в 95 раз, высокие показатели ХПК (128 мг/дм3) и перманганатной окисляемости (25,7 мг/дм3 О2). Отобранные образцы характеризовались высоким содержанием аммиака (105,1 мг/дм3) и БПК (98,9 мг/дм3), что свидетельствует соответственно о наличии в воде фекальных стоков и высоком содержании органических веществ, на окисление которых увеличивается расход кислорода, растворенного в воде. Количество взвешенных веществ, сухого остатка, хлоридов, фосфатов и сульфатов составляло соответственно 78, 450, 19, 9,32 и 18 мг/дм3. Содержание нитратов и нитритов - 0,098 и 0,89 мг/дм3. Изучение санитарно-бактериологического состояния образцов сточных вод показало высокую степень микробной контаминации. Так, количество термотолерантных и общих колиформных бактерий составило соответственно 11,38 и 10,38 1д К0Е/100 мл, при норме СанПин 2.1.5.980-00 - не более 2,7 и 2 1д К0Е/100 мл. Общая микробная обсеменен-ность сточных вод была равна 7,15 1д КОЕ/мл, количество сальмонелл - 4,36 1д КОЕ/мл (см. табл.), обнаруживались единичные ооцисты простейших.
Первые 10 сут. после обработки статистически достоверной разницы по содержанию хлоридов, фосфатов, сульфатов, нитритов и нитратов не обнаружено. Отмечено улучшение по органолептическим показателям. Отобранная проба представляла собой жидкость черного цвета с осадком без резкого специфического запаха. Превышение нормативов по окраске воды составило 40 раз. Запах 2 балла отмечали при разбавлении воды в 100 раз. Показатели БПК и ХПК на 10 сут. эксперимента были снижены
Таблица. Динамика изменения микробной обсе-мененности сточных вод, lg КОЕ/мл
Показатель Срок исследования, сут.
фон I 10 20 | 30
ОМЧ 7,15 9,1 4,9 3,36
Общие колиформные бактерии 10,38 9,14 3,2 2,6
Термотолерантные колиформные бактерии 11,38 7,36 2,08 1
Сальмонеллы 4,36 2,38 - -
соответственно на 16,1 и 18,9 % (р<0,05). Содержание аммиака - на 21,6 % (р<0,05). При использовании препарата для очистки и обезвреживания сточных вод численность микроорганизмов в первые сутки возросла на 22,9 % (р<0,01). Это произошло как благодаря микроорганизмам препарата, так и в результате активизации имеющийся микрофлоры. В то же время отмечено незначительное снижение количества общих колиформных бактерий на 11,95 %, термотолерантных колиформных бактерий - на
35.3 % (р<0,001), сальмонелл - на 45,4 % (р<0,001).
На 20 сут. превышение нормативов по окраске воды и запаху, по сравнению с аналогичными показателями 10 сут., снизилось в 2 раза. Количество нитритов оказалось меньше, чем до обработки, на 32,1 % (р<0,001), нитратов - на 24,1 % (р<0,01), сульфатов - на 42,1 % (р<0,001), хлоридов - на
53.4 % (р<0,001), фосфатов - на 72,1 % (р<0,001). БПК и ХПК снизились соответственно на 74,8 и 61,8 % (р<0,001), перманганатная окисляемость - на 60,3 %. Концентрация аммиака составила 65,0 мг/дм3, что на 61,9 % меньше исходных значений (р<0,001). Содержание взвешенных веществ и сухого остатка снизилось на 49,1 (р<0,001) и 28,9 % (р<0,01) соответственно. Общая микробная обсеменен-ность уменьшилась на 33,8 % (р<0,001), количество термотолерантных и общих колиформных бактерий - на 81,7 и
71.0 % (р<0,001). Сальмонелл и простейших в отобранных образцах не обнаруживали.
На 30 сут. после обработки препаратом органолептические показатели значительно улучшились (запах не более 2 баллов). Пробы представляли собой жидкость серого цвета без хлопьевидного осадка и плавающих примесей. Содержание аммиака снизилось на 93,3 % от исходного уровня, нитритов - на 56,52 % (р<0,001), нитратов - на
42.1 % (р<0,001), сульфатов - на 60,8 % (р<0,001), хлоридов
- на 86,5 % (Р<0,001), фосфатов - на 98,8 % (р<0,001). Показатели БПК и ХПК обработанных сточных вод, по сравнению
с фоновыми значениями, уменьшились соответственно на
98,1 и 71,4 % (р<0,001), количество взвешенных веществ
- на 99,75 %, сухого остатка - на 85,1 % (р<0,001). Микробиологические исследования показали снижение общей микробной обсемененности, по сравнению с фоновым значением, на 54,6 % (р<0,001), количества колиформных бактерий - на 90,3 %, термотолерантных - на 77,2 % (р<0,001). В обработанном субстрате не обнаружены патогенные микроорганизмы, возбудители кишечных инфекций, сальмонеллы и колифаги, цисты кишечных простейших.
Исходный уровень рН сточных вод (7,63±0,03) на 30 сут. эксперимента уменьшился на 9,65 % до 6,93±0,1, что, на наш взгляд, может объясняться метаболизмом микроорганизмов, входящих в состав препарата и биодеградацией органических соединений.
Содержание некоторых микроэлементов и тяжелых металлов в обработанной сточной воде не превышало ПДК для воды хозяйственно-питьевого назначения. Так, концентрация свинца в пробе составляла менее 0,01 мг/ кг; кадмия - менее 0,002 мг/кг; меди - 0,14 мг/кг; цинка
- 0,054 мг/кг; железа - 0,297 мг/кг и марганца - 0,25 мг/ кг, что позволяет без ограничений использовать такую воду для орошения.
Биотестирование через 30 сут. не выявило токсического воздействия обработанных сточных вод на рост и развитие растений, что также подтверждает их пригодность для полива. Обработанная вода не обладала ярко выраженным токсическим эффектом на дафнии и может быть сброшена в открытые водоемы, так как не представляет угрозу для гидробионтов.
Выводы. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о целесообразности использования биопрепарата для очистки и обеззараживания сточных вод. Входящие в его состав микроорганизмы - эффективные деструкторы органических соединений, обладают выраженными ферментативными свойствами и высокой антагонистической активностью в отношении многих микроорганизмов и грибов, в том числе бактерий, вызывающих гнилостные анаэробные процессы, сопровождающиеся выделением аммиака и сероводорода.
Внесение биопрепарата «Средство для биодеградации и обезвреживания навоза и помета (УФ-1)» в резервуар очистных сооружений способствует улучшению физико-химических и микробиологических показателей сточных вод.
Литература.
1. Каленюк И.В. Влияние препаратов «Тамир» и «Байкал ЭМ1» на очистку сточных вод//Материалы первой международной конференции «Эффективные микроорганизмы. Реальность и перспективы» - Воронеж, 2001. - С. 63-65.
2. Перов С.Н. Эколого-биохимические аспекты использования актиномицетов для очистки сточных вод: автореф. дисс.... канд. биол. наук. - Воронеж, 2007. - 22 с.
3. Гаранин Р.А., Лыков И.Н. Исследование возможности использования дрожжей (Saccharomyces cerevisiae) в качестве биосорбента тяжелых металлов из промышленных сточных вод // «Вестник» при МГТУ им. Н.Э. Баумана из цикла «Естественные науки». - 2008. - № 1. - С. 110-119.
4. Тремасов М.Я., Иванов А.А. Новые технологии в утилизации органических отходов и реабилитации почвы //Ветеринарный врач. - 2008. - № 1. - С. 2-4.
5. СанПин 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».
BIOPREPARATION FOR DECONTAMINATION AND PURIFICATION OF SEWAGE A.A. Ivanov, L.E. Matrosova, M.Ja. Tremasov
Summary. The purpose of the study was to investigate the effectiveness of the FA-1 biopreparation on the basis of soil microorganisms for cleaning and disinfection of domestic wastewater sewage treatment plants. The effectiveness of treatment was assessed by the sanitary and physical-chemical parameters. The first 10 days after introduction of a biopreparation directly into the tank sewage treatment plants were characterized by improved organoleptic and microbiological parameters. The excess of standards for the noil oxygen consumption are reduced. The next day was noted further improvement of the studied parameters. At the 20 th day of the experiment in the selected samples of treated waste water salmonella and protozoa oocysts in the presence of the original substrate were not detected. The number of thermotolerant and total coliforms were reduced by 81,7 and 71,0 % respectively. By the end of the experiment (30 days) excess of standards for organoleptic (smell no more than 2 points) and the microbiological, physical-chemical composition, content of heavy metals were not revcaled. The index of hydrogen ions of treated wastewater was 6,93±0,1; index of BOD and COD 3 and 8.6 mg/dm3 respectively. The content of suspended solids was 0,2 mg/dm3. Toxic effects of treated wastewater by bioassay were not revealed. These data suggest, that biopreparation a significant influence on improvement of physico-chemical and microbiological parameters.
Key words: Biopreparation, microorganisms, sewage, utilization, decontamination.
