Untitled - Гродненский государственный университет имени

иловый индекс,
см3/г
В настоящее время универсального способа борьбы с нитчатым вспуханием активного ила не найдено
вследствие многообразия вызывающих его причин. Одним из методов борьбы с данной патологией является
обработка активного ила ингибиторами нитчатого вспухания – химическими веществами, способствующими
регуляции численности нитчатых прокариот и повышению физиологической активности ила. Результат такой
обработки зависит от правильного выбора ингибитора нитчатого вспухания в зависимости от его токсичности и
исходного состояния биоценоза активного ила [2].
Целью данного исследования являлась оценка эффективности обработки активного ила аэротенков
городских очистных сооружений ингибиторами нитчатого вспухания.
При проведении исследования были взяты пробы активного ила очистных сооружений канализации
г. Гродно. В качестве ингибиторов нитчатого вспухания использовали сернокислый марганец и N-нитрозо-Nметилмочевину. Обработке подвергалась незначительная часть активного ила − 0,00001 % от общего объема. В
активный ил в условиях непрерывной аэрации добавляли ингибитор нитчатого вспухания (сернокислый
марганец в количестве 10 г/дм3, N-нитрозо-N-метилмочевину в количестве 0,8 г/дм3). При использовании
N-нитрозо-N-метилмочевины после необходимой экспозиции ее разрушали при помощи раствора KOH. Затем
активный ил подкармливали добавлением глюкозы и ампульных препаратов витаминов группы В, после чего
обработанная иловая смесь выливалась в резервуар возвратного ила [2]. Повторные обработки (по той же
схеме) проводились 3–4 раза с интервалом 3–4 суток.
Отбор проб активного ила производился из 4-го коридора 4-го аэротенка на разных этапах обработки
активного ила ингибиторами нитчатого вспухания. В качестве показателей качества активного ила
использовали значения илового индекса и количества нитчатых микроорганизмов. Определение илового
индекса основывалось на определении объема, занимаемого 1 г активного ила после осаждения в течение
30 мин в однолитровом стандартном цилиндре. Количественный учет нитчатых микроорганизмов проводили
микроскопированием с использованием метода «живой» капли под покровным стеклом.
Для очистных сооружений с аэротенками диапазон допустимых значений илового индекса составляет
от 60 до 150 см3/г [3]. До обработки ингибиторами нитчатого вспухания значения илового индекса превышали
150 см3/г сухого вещества, что говорит о вспухании ила (рисунок 1).
250
200
150
100
50
0
до обработки
мутагеном
первая
обработка
вторая
обработка
сернокислый марганец
третья
обработка
четвертая
обработка
через 3 суток
после
последней
обработки
N-нитрозо-N-метилмочевина
Рисунок 1 – Изменение илового индекса в ходе обработки активного ила ингибиторами нитчатого вспухания
Поэтапная обработка активного ила сернокислым марганцем и N-нитрозо-N-метилмочевиной вызвала
последовательное уменьшение илового индекса (с 213 до 159 и с 216 до 156 см3/г сухого вещества
соответственно), что является показателем улучшения способности ила к седиментации (рисунок 1).
Количество нитчатых микроорганизмов до обработки сернокислым марганцем составляло
23,6 ед/мкл (рисунок 2). В результате обработки сернокислым марганцем количество нитчатых
микроорганизмов активного ила уменьшилось в 4 раза в сравнении с исходным и составило 5,9 ед/мкл.
Некоторое повышение данного показателя (до 11 ед/мкл) при проведении 3-й обработки в сравнении с
предыдущим значением может быть связано с залповым выбросом загрязняющих веществ в городские сточные
воды в период исследования.
До обработки N-нитрозо-N-метилмочевиной количество нитчатых микроорганизмов достигало высоких
значений (рисунок 2). В ходе обработки N-нитрозо-N-метилмочевиной количество нитчатых микроорганизмов
стабильно уменьшалось до минимального значения за исследуемый период – 1 ед/мкл, что меньше исходного
значения в 52,6 раза.
103
численность нитчатых микроорганизмов,
ед / мкл
60
50
40
30
20
10
0
До
обработки
Первая
обработка
Вторая
обработка
сернокислый марганец
Третья
обработка
Четвертая
обработка
Через 3
суток после
последней
обработки
N-нитрозо-N-метилмочевина
Рисунок 2 – Изменение количества нитчатых микроорганизмов в ходе обработки активного ила
ингибиторами нитчатого вспухания
Таким образом, в результате обработки активного ила аэротенков городских очистных сооружений
ингибиторами нитчатого вспухания иловый индекс и численность нитчатых микроорганизмов уменьшились,
что свидетельствует о подавлении нитчатого вспухания ила. При этом эффективность обработки активного ила
ингибиторами нитчатого вспухания неодинакова. Использование N-нитрозо-N-метилмочевины в качестве
ингибитора нитчатого вспухания в сравнении с сернокислым марганцем приводит к более существенному
уменьшению как илового индекса, так и количества нитчатых микроорганизмов.
Список литературы
1.
2.
3.
Jenkins, D. Manual on the causes and control of activated sludge bulking, foaming, and other solids separation problems /
D. Jenkins, M. G. Richard, G. T. Daigger. – 3rd edition. – LEWIS PUBLISHERS, 2003. – 260 p.
Жмур, Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками /
Н. С. Жмур. – М.: АКВАРОС, 2003. – 506 с.
Tandoi, V. Activated Sludge Separation Problems: Theory, Control Measures, Practical Experiences / V. Tandoi,
D. Jenkins, J. Wanner. – 2006.
The article is devoted to studying of changes in the sludge index and number of filamentous organisms during the
processing of aeration tank activated sludge by filamentous bulking inhibitors.
Рязанова М. Ю., Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь, e-mail:
Ryzanova_MJ@grsu.by.
Юхневич Г. Г., Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, Гродно, Беларусь, e-mail:
gukhnev@mail.ru.
УДК 628.355:574.635
Д. В. Свиридченкова, Г. Г. Юхневич
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ АКТИВНОГО ИЛА
ГОРОДСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Биологическая очистка сточных вод основана на способности различных групп микроорганизмов
использовать компоненты этих вод в качестве эффективных источников энергии и материала для построения
своего тела. Этот метод очистки имеет ряд преимуществ, обусловленных особенностями жизнедеятельности
микроорганизмов: широкий спектр удаляемых органических и неорганических соединений, в том числе
токсичных; образование простых конечных продуктов и, как следствие, отсутствие вторичного загрязнения
воды [1, 2].
104
Городские сточные воды очень сложны по составу входящих в них веществ, поэтому возникают
значительные проблемы на очистных сооружениях при их очистке: снижение скорости очистки сточных вод,
нитчатое вспухание и гибель микроорганизмов активного ила [3].
Целью нашего исследования является микробиологическая оценка состояния активного ила очистных
сооружений канализации.
Для исследований отбирали пробы сточных вод, сбрасываемых в систему канализации, и активного ила
аэротенков в 2013 г. Для определения физико-химических показателей качества сточных вод, такие как рН,
концентрации взвешенных веществ, нитратов, ионов аммония и ХПК использовали стандартные
потенциометрические, фотометрические, гравиметрические, флуориметрические методы, а также метод
капиллярного электрофореза. Установлены показатели дозы ила и илового индекса в аэротенках и рассчитана
эффективность очистки, как в условиях адаптированного биоценоза активного ила, так и в ситуациях
нарушения стабильности экосистемы.
Микроскопическим методом определена численность простейших, многоклеточных и нитчатых
микроорганизмов активного ила. Рассчитаны показатели видового разнообразия зооценоза активного ила в
аэротенках очистных сооружений и корреляционная зависимость между численностью представителей
различных систематических групп и физико-химическими показателями сточных вод.
В ходе исследования были получены следующие результаты. Эффективность биологической очистки
городских сточных вод составляла: по ХПК в 81,2–95,7 %; взвешенным веществам – 65,0–98,2 %, аммонийному
азоту 37,6–74,6 %, что определяет технологическую норму для станций биологической очистки. Однако
концентрация взвешенных веществ в сточной воде на выходе очистных сооружений в марте превышала
нормативные показатели. Снижение концентрации нитратов в очищенных сточных водах с июня по декабрь
определялось подавлением нитрификации вследствие недостатка растворенного кислорода. Водородный
показатель сточных вод не выходил за рамки физиологической нормы гидробионтов активного ила
(pH 7,7–8,1).
Доза ила в аэротенках очистных сооружений канализации находилась в пределах 1,5–4,7 г/дм3. Иловый
индекс на протяжении всего исследуемого периода превышал нормативные показатели (165–620 мл/г), что
характерно для перегруженных очистных сооружений. Вспухающий активный ил, при котором иловый индекс
превышает 200 мл/г, был зарегистрирован с января по март и с сентября по декабрь.
Простейшие и многоклеточные организмы активного ила биокомплекса очистных сооружений
г. Гродно представлены в разные сроки исследований от 14 до 19 родов, относящимся к 12 таксонам.
Доминирующую позицию на протяжении исследуемого периода занимали представители рода Arcella,
Aspidisca, Vorticella. Тенденция к балансировке численности по всем таксонам без выраженного
доминирования, а также появление в структуре коловраток, хищных сосущих инфузорий были зафиксированыв
феврале и декабре, а также с июня по август.
За период 2013 г. наибольшие значения степени доминирования и индекса Бергера-Паркера при
одновременном уменьшении индексов разнообразия и выравненности были установлены в январе и сентябре,
что свидетельствует об ухудшении условий среды и оценивании их как суровые и «близкие к экстремальным».
Максимальные значения индекса выравненности и видового разнообразия были зафиксированы в феврале и с
июня по август, что указывает на балансировку численности между таксонами, повышение качества очистки
сточных вод и улучшение условий среды.
Численность нитчатых бактерий в аэротенках очистных сооружений канализации находилась в
диапазоне от 4 до 58 ед/мкл. Повышенное содержание нитчатых бактерий было отмечено с февраля по март,
т.е. в период с наибольшим показателем илового индекса. Таким образом выявленные нарушения оседания
активного ила в иловой смеси обусловлены развитием нитчатых микрооганизмов и относятся к нитчатому
вспуханию ила.
Проведенная статистическая обработка результатов позволила доказать, что состав и концентрация
неорганических и органических веществ сточных вод, подаваемых на биологическую очистку, являются
важными факторами, регулирующими микробиологический состав активного ила, что определяет направление
и глубину деструкции загрязнителей. Была установлена достоверная положительная корреляционная
зависимость между концентрациями взвешенных веществ, аммонийного азота в сточной воде на выпуске
очистных сооружений и дозой ила в аэротенке и численностью голых амеб и равноресничных инфузорий
(Amoeba (max), Chilodonella, Litonotus) (rs= 0,593 – 0, 0,782). Также положительная корреляционная зависимость
наблюдалась между концентрацией азота нитратного и илового индекса и численностью коловраток
(Natommata) и нитчатых микроорганизмов (rs = 0,666 – 0,762). Достоверная отрицательная корреляционная
зависимость была установлена между содержанием взвешенных веществ, ХПК, аммонийного азота и pH в
105