CC BY
31
УДК 628.3
Т. В. Ванюхина, А. Р. Хатипова, С. В. Фридланд, М. А. Сысоева
ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТА ЧАГИ НА ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
В АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ
Ключевые слова: чага, биологическая очистка сточных вод, активный ил.
Проведены исследования по интенсификации биологической очистки сточных вод с использованием низких и сверхнизких концентраций экстракта из чаги. В ходе эксперимента выявлен ряд концентраций, при которых отмечается эффективность биоочистки.
Keywords: shelf fungus, biological wastewater treatment, activated sludge.
Intensification of biological wastewater treatment has been researched with using low and ultra-low concentrations of the shelffungus. The experiment revealed a range of concentrations at which notes the efficiency of bioremediation.
Одна из экологических проблем, остро стоящая в настоящее время - эффективная очистка сточных вод от различных поллютантов. Углеводороды являются приоритетными загрязняющими веществами, попадающими в составе недостаточно очищенных сточных вод в природные водоисточники. Из всех применяемых способов очистки воды от загрязнения углеводородами оптимальным является биологический, который предпочтителен по экономичности, скорости процесса и эффективности [1].
Для интенсификации биологической очистки используются различные способы: для того, чтобы повысить производительность процесса
биологической очистки сточных вод используется технический кислород, высокоактивные
симбиотические иловые культуры, стимуляторы биохимического окисления, различного рода усовершенствованные конструкции аэротенков, аэрационного оборудования и систем отделения активного ила [2].
С целью интенсификации процесса биологической очистки в настоящее время исследуется ряд солей фосфиновых и фосфоновых кислот, способных оказывать влияние на ход процесса. Выявлена их оптимальная концентрация для снижения содержания углеводородов и фосфатов в сточных водах. Были исследованы способы, позволяющие повысить эффективность биологических очистных сооружений и сократить длительность процесса биообезвреживания [3-5].
Известно, что растворы чаги и экстракты из нее являются биологически активными компонентами, способствующими развитию биообъектов. Положительное влияние, как свидетельствуют исследования, связано с антиоксидантными свойствами, обуславливающими подавление или ингибирование образования радикальных частиц в связи с наличием водорастворимых полифенольных пигментов (хромогенов) [6, 7].
Эта характеристика и явилась предпосылкой для исследования возможности интенсификации процесса биоочистки сточных вод.
Для эксперимента использовалась сточная вода городских очистных сооружений г. Казани. Активный ил, используемый в исследовании, отобран из коридора регенератора; сточная вода отобрана из лотка перед подачей в аэротенк. Раствор чаги готовились путем настаивания в 10 % -ном аммиачном растворе сырья чаги в соотношении 1:2,5 при температуре 22±2 °С в течение 24 ч [8].
Затем методом последовательного разбавления дистиллированной водой получали необходимые концентрации в диапазоне от 10-2 г/дм3 до 10-8 г/дм3. Для определения ХПК использовали автотитратор марки «Т70» фирмы Mettler Toledo. Показатель ХПК определяли по ускоренной методике [9].
До начала эксперимента в конические колбы дозировали по 0,05 дм3 ила, 0,05 дм3 сточной воды, где иловый индекс соответствовал реальному использованию, и сырье чаги, в нужном количестве для достижения необходимой концентрации. В контрольные колбы вещество не добавлялось. Затем все пробы помещались на шейкер. Исследование процесса очистки сточных вод проводили в течение 4-х часов с ежечасным отбором проб, определяющих первый цикл развития биоценоза.
Состав пробы: 0,05 дм3 ила, 0,49 дм3 сточной воды и 0,001 дм3 раствора испытуемого вещества определенной концентрации.
Обработку данных, полученных при выполнении экспериментов, проводили статистическим методом с применением критерия достоверности по Стьюденту с использованием программного пакета Microsoft Ехсе1.
Сравнение эффективности очистки испытуемой сточной воды к четвертому часу эксперимента для
2 3 3 3 5 3
концентраций 10- г/дм, 10- г/дм и 10- г/дм с контрольным образцом показали, что использование раствора чаги приводит к повышению степени очистки на 15 %, 8 % и 13 %, соответственно (рис.1).
Следует отметить так же, что наблюдаемый характер процесса, являлся горметичным [10]. Такой характер биопроцессов наблюдался во всех экспериментах.
Рис. 1 - Значения показателя ХПК в образцах с экстрактом чаги в концентрациях 10-2 г/дм3, 10-3 г/дм3, 10-5 г/дм3 и в ее отсутствии
В случае концентрации
10-6 -
применения экстракта чаги в 10-8 г/дм3 найдено, что максимальная очистка достигается к третьему часу исследования для концентраций 10-6 г/дм3 и 10-7 г/дм3. В то время как для концентрации 10-8 г/дм3, к этому времени обнаруживается увеличение содержания окисляемого компонента, вероятно, за счет гибели части биоценоза.
Проведенное исследование показало, что введение низких концентраций чаги повышает эффективность процесса биологической очистки сточных вод и приводит к гормезису. Максимальную степень очистки показала проба в присутствии чаги в концентрации 10-6 г/дм3, что свидетельствует о возможности применения вещества в процессах биоочистки. Раствор чаги в концентрации 10-6 г/дм3 оказывает положительный эффект на биоценоз. Отмечается незначительная интенсификация биоочистки при всех полученных нами концентрациях.
Горметическая зависимость изменений ХПК в исследовании объясняется тем, что не все микроорганизмы в биоценозе активного ила адаптируются к природному лекарственному препарату, но иногда и подавляются за счет образования радикальных частиц. Вследствие отмирания части микроорганизмов, во внешнюю среду попадают метаболиты, своим воздействием повышая показатель ХПК. Изменение этого показателя зависит так же и от процессов сорбции и десорбции загрязняющих веществ на хлопья активного ила.
Рис. 2 - Показатель ХПК в образцах с чагой в
6 3 7 3 8 3
концентрации 10- г/дм , 10- г/дм , 10- г/дм и в ее отсутствии
Однако, как показано на рисунке 2, к концу эксперимента была отмечена эффективность очистки в концентрациях 10-6 г/дм3, 10-7 г/дм3 и 10-8 г/дм3 (к четвертому часу) в сравнении с контрольным образцом на 50 %, 23 % и 20 %, соответственно.
Литература
1. Патент 2541456 РФ (2015).
2. И.С. Зайцева, Н.А. Зайцева, А.С. Воронина, Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2, 90-91 (2010).
3. Л.Ф. Галанцева, дис. канд. хим. наук, КГТУ, Казань, 2012
4. Т.П. Павлова, Л.Ф. Галанцева, С.В. Фридланд, Вестник Казанского технологического университета, 18, 134 -136 (2011).
5. М.Е. Пантюкова, дис. канд. хим. наук, КГТУ, Казань, 2011. 121 с.
6. А.Н. Шиврина, Е.В. Ловягина, Комплексное изучение физиологически активных веществ низших растений, Наука, М. - Л.:, 1961, С. 57-62
7. С.А. Никитина, дис. канд. хим. наук, КГТУ, Казань, 2015. 139 с.
8. Патент 2343930 РФ (2009).
9. Ю.Ю. Лурье, Аналитическая химия промышленных сточных вод, Химия, М.: 1984. 448 с.
10. Гершкович Д. М. дис. канд. биол. наук, Москва, 2012.
121 с.
© Т. В. Ванюхина - аспирант кафедры инженерной экологии КНИТУ; А. Р. Хатипова - магистрант той же кафедры; С. В. Фридланд - д.х.н., профессор той же кафедры, [email protected]; М. А. Сысоева - д.х.н., зав. каф. пищевой биотехнологии КНИТУ.
© T. V. Vanukhina - graduate student of the department "Engineering Ecology", KNRTU, A. R. Hatipova - undergraduate of department of "Engineering Ecology" of the same university, S. V. Fridland - Ph.D, professor of the department "Engineering Ecology" of the same university, E-mail: [email protected]; M. A. Sysoeva - Ph.D, professor head of a chair "Food Biotechnology" of the same university.
