СТАТЬИ АРБИР
 

  2018

  Июль
  Август   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
30 31 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 1 2
   

  
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?


Стимуляция микроорганизмов для очистки промышленных сточных вод


СТИМУЛЯЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Аннотация

В статье приводятся результаты проводимых авторами в течение нескольких лет исследований по разработке метода, повышающего эффективность биологической очистки сточных вод химических производств. В основу метода положена идея стимуляции естественных ассоциаций микроорганизмов-деструкторов путем создания оптимальных для них условий. В частности, используется иммобилизации микроорганизмов на растительных остатках, являющихся одновременно источником легко доступных питательных веществ для микроорганизмов, что позволяет им легче адаптироваться к высоким концентрациям токсичных веществ в промышленном стоке.

Ключевые слова

Очистка сточных вод, активный ил, микроорганизмы, биостимуляция.

Одной из главных проблем современности является загрязнение воды рек и водоемов сточными водами промышленных предприятий. Одним из эффективных способов очистки сточных вод является метод биологической очистки, основанный на способности микроорганизмов использовать в качестве питательных веществ и энергии различные химические соединения.

В данной работе использован примем биостимуляции in situ (биостимуляция в месте загрязнения). Этот подход основан на стимулировании роста природных биоценозов микроорганизмов, естественно сложившихся в загрязненных экосистемах и потенциально способных утилизировать загрязнитель путем создания оптимальных условий для интенсификации (внесение соединений азота, фосфора, калия, аэрация и др.) [1, 2, 3].

Одним из эффективных приемов стимуляции микроорганизмов для очистки сточных вод является их иммобилизация на различных носителях [4]. В качестве иммобили- затора мы использовали растительные субстраты - соломенную резку и опилки, которые служат дополнительным полноценным источником питания для микроорганизмов. Такой прием позволяет микроорганизмам легче адаптироваться к высоким концентрациям ксенобиотиков в стоках.

Цель наших исследований - разработка экологически безопасного и эффективного способа очистки сточных вод, основанного на применении естественных ассоциаций микроорганизмов способных утилизировать различные химические загрязнения.

В работе исследовались чистые культуры микроорганизмов, выделенные из сообщества активного ила сооружений биологической очистки сточных вод предприятия ОАО «Кокс» (г. Кемерово). Сточные воды, поступающие на очистные сооружения ОАО «Кокс», содержат фенол в концентрации 180-425 мг/л, смолистые вещества (36-120 мг/л), пиридин (29-135 мг/л), роданиды, аммиак, цианиды и др.

Исследования проводились в два этапа.

Первую серию экспериментов проводили в статических условиях. В колбы со сточной водой помещали инкапсулированную солому и опилки с иммобилизованным активным илом предприятия ОАО «Кокс».

Опыт проводили по следующей схеме:

контроль - водопроводная вода+активный ил;

вариант № 1 - сточная вода+активный ил;

вариант № 2 - сточная вода+активный ил+инкапсулированные опилки;

вариант № 3 - сточная вода+активный ил+инкапсулированная солома.

Начальная концентрация микроорганизмов в 1 мл составила 105 клеток. В водопроводной воде идет быстрое отмирание клеток за счет их автолиза. Пробы для анализов отбирались каждые сутки. Результаты представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1

Динамика численности микроорганизмов

Номер варианта
Численность микроорганизмов
1-е сутки
2-е сутки
3-е сутки
контроль
6,5х105
7,1х103
3,4х102
1
7,5х105
5,5х106
5,3х107
2
5,7х105
9,2х107
6,2х108
3
9,3х105
5,7х108
3,6х109

Таблица 2

Динамика концентрации фенола

Номер варианта
Концентрация фенола
1
2
3
контроль
297±1,3
287±0,5
270±0,5
1
295±1,3
110±0,5
42±1,3
2
295±1,3
75±0,5
15±0,3
3
296±1,3
58±0,02
12±0,2

При действии высоких концентраций фенола на микроорганизмы, иммобилизованные на растительных субстратах, снижение их численности не происходит. Микроорганизмы не только выживают, но и размножаются.

Вторую серию экспериментов проводили на разработанной лабораторной установке проточного типа с рециркуляцией. В приемный бак заливали сточную воду в объеме 10 л, которая затем с помощью распеделительного устройства поступает в бак биологической очистки. В качестве иммобилизаторов были взяты солома и опилки, которые загружались в промежуток между верхней и нижней сеткой бака биологической очистки, т.е. использовались одновременно как насадка для биофильтра. Солому и опилки перед загрузкой в экспериментальную установку вымачивали 1 сутки в активном иле, разбавленном водопроводной водой [5].

Общую численность микроорганизмов определяли чашечным методом Коха. Концентрацию фенола в среде определяли спектрофотометрически (СФ-40) при X = 272 нм. Для определения ХПК использовали метод окисления бихроматом, согласно ПНД Ф 14.1;2.100-97. Определение аммиака общего проводили согласно ПНД Ф 14.1:2.1-95 (Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера). Пробы воды для определения фенола, ХПК, аммиака общего брали с помощью пробоотборника, которым снабжен бак для приема воды после биологической очистки.

Период процесса очистки составил 3 суток. Пробы очищенной воды на содержание фенола и общую численность микроорганизмов отбирали каждые сутки. Определение ХПК и общего аммиака проводили в начале и конце периода очистки. Результаты эксперимента представлены в табл. 3, 4, 5, 6.

Таблица 3

Динамика общего аммиака

NH3, мг/л
Степень очистки, %
начальная
3 сутки
Активный ил, иммобилизованный на опилках
650
80
87,7
Активный ил, иммобилизованный на соломе
570
50
91,2

Таблица 4

Динамика концентрации фенола в сточной воде в процессе ее очистки

Содержание фенола в пробе, мг/дм3
Исходное значение
1-е сутки
2-е сутки
3-и
сутки
Активный ил, иммобилизованный на опилках
298±3,12
158±1,41
43±0,41
6,3±0,03
Степень очистки, %
0
46,9
85,5
97,8
Активный ил, иммобилизованный на соломе
301±3,01
137±1,12
37±1,75
4,1±0,03
Степень очистки, %
0
54,5
87,7
98,6

Таблица 5

Динамика численности микроорганизмов в сточной воде в процессе ее очистки

Численность микроорганизмов, клеток/мл
Исходное
значение
1 -е сутки
2-е сутки
3-е сутки
Активный ил, иммобилизованный на опилках
5,4х105
4,7 х106
6,3х107
2,1х109
Активный ил, иммобилизованный на соломе
3,8х105
4,1 х106
3,8 х107
1,2х108

Таблица 6 Динамика ХПК

Активный ил, иммобилизованный на опилках
2578
1012
60,74
Активный ил, иммобилизованный на соломе
2662
998
62,5

Степень очистки от фенола на 3 сутки составила 97,8 % (вариант с опилками) и 98,6 % (вариант с соломой). Степень очистки от аммиака составила 87,7-91,2%, по показателю ХПК - 60,74-62,5% соответственно.

Численность микроорганизмов в ходе эксперимента растет, что говорит об их хорошей адаптации к загрязненной фенолом воде за счет использования иммобилизаторов.

Таким образом, использование данного метода позволяет в короткие сроки достичь высокой степени очистки сточных вод от органических и неорганических веществ.

Следует отметить, что применение биотехнологий в промышленности значительно дешевле традиционных методов, при этом утилизацию загрязнителей можно провести без накопления токсичных веществ, т.к. конечные продукты жизнедеятельности микроорганизмов-деструкторов - простые соединений, в частности углекислый газ и вода.

Исследования поддержаны грантом программы У.М.Н.И.К. - 2012.

Научная работа отмечена медалью РАН.

Список литературы:

Новоселова, А. А. Метод стимуляции развития микроорганизмов-деструкторов фенола / Материалы молодежного экологического форума - Кемерово. - 2013 г. - С. 210213.

Игнатова, А. Ю. Изучение выживаемости микроорганизмов-деструкторов в контакте с фенолом / Вестник КузГТУ. - 2001. - № 6. - С. 74-77.

Новоселова, А. А. Применение естественных биокаталитических систем бактерий в практике очистки сточных вод / А. А. Новоселова, М. Л. Лесина // Материалы Международной молодежной конференции «Биокаталитические технологии и технологии возобновляемых ресурсов в интересах рационального природопользования». 10-12 сентября 2012 г. - Кемерово, КемТИПП - 2012 г. - С. 34-37.

Синицин, А. П. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. - Москва: МГУ, 1994. - 288 с.

Новоселова А.А., Кизилов С.А. Биотехнологический метод очистки воды - путь к обеспечению экологической безопасности регионов / Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов. - Томск. - 2015г. - Т.1. - С. 282-284.


Новоселова А.А., магистрант, гр. ХТм-151, Научный руководитель: Игнатова А.Ю., к.б.н., доцент Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, Россия, г. Кемерово





МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ