Использование микробиологических препаратов Эмбионик-WC и Эмбико – Компост Деструктор Органики на крымских очистных сооружениях

Печать

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Отчет о научно-исследовательской работе

 Предмет исследований:

микробиологические препараты Эмбико – Компост Деструктор Органики, Эмбионик-WC, сточные воды, осадки сточных вод.

Цель работы:

устранить запах и патогенную и условно-патогенную микрофлору в сточных водах и осадках сточных вод с помощью микробиологических препаратов Эмбико – Компост Деструктор Органики  и Эмбионик-WC

Методы исследований:

агрохимический: содержание фосфора и калия в почве определяли по Мачигину, азот – ионометрически, гумус – по Тюрину;

микробиологический: титрационный метод определения БГКП, приготовление питательных сред и всех растворов по общепринятым методикам.

Все измерения и исследования производятся на оборудовании, прошедшем метрологическую поверку и экспертизу.

Список условных сокращений

ОСВ - осадки сточных вод

СВ - сточные воды

БГКП - бактерии группы кишечных палочек

ОКБ - общие колиформные бактерии

ТКБ - термотолерантные колиформные бактерии

ЛКП - лактозоположительные кишечные палочки

На симферопольских КОС нерешенными являются несколько задач:

• сточные воды и осадки сточных вод имеют неприятный запах;

• сточные воды и осадки сточных вод содержат большое количество патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, семена сорняков.

 Сточные воды: основные понятия.

Городские сточные воды – это смесь хозяйственно-бытовых и промышленных СВ, допущенных приему в канализацию (6). Поскольку вода используется при производстве любого вида продукции, а также непосредственно в пищу, соответствие ее качества санитарно-микробиологическим показателям чрезвычайно важно. Водным путем могут передаваться кишечные инфекции - холера, брюшной тиф и паратифы, сальмонеллез, дизентерия, гепатит А, полиомиелит, а также лептоспирозы, сибирская язва, туляремия, туберкулез, сап, Ку-лихорадка, различные грибковые заболевания. При санитарно-микробиологическом исследовании воды определяют различные показатели в зависимости от поставленной задачи и характера исследуемого объекта (табл. 1).

Таблица 1. Ориентировочные показатели, контролируемые в воде из разных источников

Объекты исследования

Обязательные исследования

Дополнительно рекомендуемые

1

2

3

Вода питьевая централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения

Число колоний

сапрофитов БГКП

Е. соlli

Вода питьевая при нецентрализованном использовании местных источников

БГКП

 

Вода подземных источников централизованного водоснабжения

Число колоний

сапрофитов БГКП

Е. соlli

Вода поверхностных источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения в черте населенных пунктов

ЛКП

Число колоний

сапрофитов Е.соlli;

Энтерококки;

Колифаги; Сальмонеллы;

Шигеллы; Энтеровирусы

1

2

3

Вода в водных объектах в рекреации

ЛКП

Число колоний

сапрофитов Е. соlli,

Энтерококки

Колифаги,

Стафилококки

Сальмонеллы,

Шигеллы

Энтеровирусы

Вода купально-плавательных и спортивных бассейнов с пресной и морской водой

БГКП

Число колоний

сапрофитов

Стафилококки

Энтеровирусы

Е. соlli

Хозяйственно-бытовые сточные воды после очистки и обеззараживания

ЛКП

Сальмонеллы

Шигеллы

Энтеровирусы

 

1. Понятие «бактерии группы кишечных палочек»включает различных представителей семейства Еntегоbасtеriасеае: родов Еsсhеriсhiа, Сitоbасtег, Еntегоbасtег, Кlеbsiellа и др. По нормативной документации к БГКП относятся грамотрицательные, не образующие спор палочки, не обладающие оксидазной активностью, ферментирующие лактозу с образованием кислоты и газа при температуре 37°С в течение 5—24. По международной классификации такие микроорганизмы относят к общим колиформным бактериям (ОКБ).Они попадают в окружающую среду, в том числе и в воду, с испражнениями человека и животных, поэтому обнаружение их свидетельствует о фекальном загрязнении и эпидемической опасности в отношении кишечных инфекций.

2. Количество сапрофитных микроорганизмов, вырастающих в виде колоний, соответствует степени загрязнения воды органическими веществами, что характеризует состояние воды. Поэтому общее количество сапрофитных микробов следует рассматривать как существенный косвенный показатель санитарного состояния воды.

3. Из всех бактерий, входящих в состав БГКП, наибольшее санитарно-показательное значение имеют микроорганизмы рода Еsсhеriсhiа. По способности расщеплять лактозу при температуре 37°С из БГКП (ОКБ) принято выделять Гр(-) бактерий, которые способные ферментировать лактозу при температуре 44,5°С. К ним относится Е. соllі, не растущая на цитратной среде. В соответствии с международной классификацией эту группу бактерий называют термотолерантные колиформные бактерии - ТКБ.Число ТКБ характеризует степень фекального загрязнения воды водных объектов и косвенно определяет эпидемическую опасность в отношении возбудителей кишечных инфекций.

4. Энтерококки - показатели фекального загрязнения. Они обнаруживаются в окружающей среде, куда попадают с испражнениями человека, животных, птиц, насекомых, являясь постоянными обитателями кишечника. В почве и воде они сохраняются до 6 недель, но не размножаются и не изменяют свои основные биологические свойства. Выживаемость энтерококков в воде приближается к выживаемости патогенных энтеробактерий. Они устойчивы к повышению температуры (нагревание до 55-60°С выдерживают в течение 1 ч), хорошо переносят низкую температуру, обладают значительной устойчивостью к хлору. Все это дает право считать энтерококки вторым после кишечной палочки санитарно-показательным микроорганизмом при исследовании воды. Особое значение имеет определение энтерококков в воде плавательных бассейнов как более устойчивых к действию обеззараживающих веществ, чем БГКП[5,7,8].

Микробиологические показатели качества СВ пригодных для орошения и удобрения представлены в таблице 2.

Таблица 2. Микробиологические показатели качества СВ пригодных для орошения и удобрения

Показатели

Допустимое содержание в 1 дм3

ЛКП

<10000

Патогенные микроорганизмы

отсутствие

 

Осадки сточных вод: основные понятия, опыт применения.

Осадки сточных вод (ОСВ) накапливаются годами, постепенно высыхают, в летний период наблюдается даже возгорание. Согласно литературным данным в сухом веществе ОСВ около 60 % органических веществ и около 40 % - минеральных. Органические вещества более чем на 70% способны разлагаться с образованием, при определенных условиях, гумусоподобных веществ. Сухое вещество ОСВ содержит 35-77 % углерода, 1,6-10 % азота, 0,6-10 % фосфора, 0,1-0,6 % калия. Также ОСВ содержат такие микроэлементы, как: марганец, цинк, кобальт, бор.

ОСВ является ценным комплексным удобрением и может, после соответствующей подготовки и проверки, использоваться в качестве органоминеральных удобрений в народном хозяйстве, как это делается во многих странах мира (3).

По данным А.И. Фирсова использования осадка сооружений биологической очистки сточных вод свидетельствует о перспективности способа его утилизации в качестве удобрения при отсутствии токсичных примесей, в частности, соединений тяжелых металлов. В Германии, например, из 50 млн. т ежегодно образующихся осадков в качестве удобрения используется примерно 30 %, депонируется до 60 % и сжигается не более 10%. В Нидерландах, при ежегодном количестве 5,5 млн. т ила до 70 % используется в качестве удобрения. Определенный опыт такой утилизации имеется в Швейцарии, Индии и других странах.

Внесение высушенного осадка апробировано в Ставропольском крае. В качестве оптимальной дозы, например, под ячмень предложено использовать 60 кг на 1 га, что соответствует 3 т на га иловых осадков с влажностью 35 % или 6,5 т на га ила при влажности 80%.

Внесение доз осадка от минимальных 30 т/га до максимально приемлемых 300 т/га по сухому веществу не только не оказывает негативного влияния на жизнедеятельность и развитие микроорганизмов, а наоборот, способствует их росту. Дополнительная масса органических веществ компостированных ОСВ в почве вызывает в начале эксперимента интенсивное развитие сапрофитной микрофлоры, достигает максимального развития на 10 сутки инкубации. Затем, по мере деструкции легко усваиваемой органики, развиваются актиномицеты и микроскопические грибы, которые способны разлагать трудноокисляемые продукты. Вся сапрофитная микрофлора достигает максимума развития в интервале 10-50 суток инкубации. При завершении деструкции органических веществ начинается рост хемотрофных микроорганизмов, численность которых возрастает к завершению экспозиции.

Органические вещества компостированных ОСВ вовлекаются в цепь биохимических превращений за счет активного развития, жизнедеятельности сапрофитных групп микроорганизмов и в результате такого процесса происходит их минерализация. Химический анализ показал, что за счет внесения компостированных ОСВ концентрация в почве азота, фосфора, естественно, увеличивается, а по истечении 90 суток инкубации существенно снижается за счет потребления этих веществ почвенными микроорганизмами.

То есть отрицательное воздействие многократно внесенных доз осадка на почвенную микрофлору отсутствует. Наблюдавшиеся в ряде случаев увеличения численности отдельных групп, напротив, свидетельствуют об определенном положительном воздействии компостированных ОСВ.

Анализ многолетних данных свидетельствовал о статистически достоверном увеличении урожая названных выше культур в среднем на 11-15%. Исследования биохимического состава растений показали отсутствие негативного влияния компостированных ОСВ на содержание общего азота, кобальта, молибдена в листьях, стеблях.

Дегельминтизация осадка производили за счет воздействия традиционного излучения, потока ускоренных электронов, которая имеет применение в сельском хозяйстве. Такой способ обеззараживания в достаточной мере изучен ранее украинскими исследователями [11]. Применение γ – излучения и потока ускоренных электронов, создаваемого кобальтовой установкой типа УКП-25000 и ускорителем трансформаторного типа ЭЛТ-1,5, позволила производить обеззараживание избыточного активного ила и сырого осадка городских сточных вод г. Киеве [11].

Использование компостированных осадков сточных вод имеет важное экологическое значение. Применение компостированных ОСВ позволяет заменить использование навоза в качестве органического удобрения. Английские и шведские экологи утверждают, что именно навоз выделяет в атмосферу над Европейским континентом основную часть аммиака – не менее двух третей – и этим способствует выпадению кислотных дождей. Аммиак служит катализатором окисления SО2, содержащегося в выхлопных и дымовых газах, в SО3, из которого получается серная кислота,  выпадающая на землю.

На территории бывшего СССР отходы жизнедеятельности животных, а также содержимое выгребных фекальных ям садоводы используют как удобрение без специальной подготовки и компостирования. А это крайне опасно, так как приводит к загрязнению почвы и водных источников. Также, фекалии и отходы животных содержат большое количество патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и семян сорняков. Допускается применение органических удобрений с содержанием 100 тыс. семян сорняков на одну тонну, а в компостах на садовых участках их количество может достигать до 7 млн. на одну тонну.

Свежий навоз содержит 1 млрд. микроорганизмов в 1 г,в том числе патогенные микроорганизмы, характеризующиеся большой длительностью выживания в почве. Так, палочка туберкулеза сохраняется от 5 месяцев до двух лет, палочка тифа - 3 месяца, гноеродные кокки - 2 месяца, возбудитель бруцеллеза - от 20 до 100 дней. Сохраняются патогенные микроорганизмы и на выращенной продукции [9].

ОСВ хоть и являются ценным комплексным удобрением, все же не могут быть использованы для непосредственного внесения в грунт, потому что в их состав входит целый ряд вредных для человека патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, а также токсических веществ и тяжелых металлов. Для использования ОСВ в сельском хозяйстве их необходимо подвергнуть процессу компостирования (1).

Компостирование — это биотермический процесс минерализации и гумификации органических веществ, происходящий под воздействием микроорганизмов, таким образом, компост является комплексным органно-минеральным удобрением (10).

Технические требования к удобрениям, приготовленным из ОСВ.

1. Радиоактивность удобрений из ОСВ не должна превышать фоновый уровень радиоактивности грунтов в районе использования этих удобрений.

2. Удобрения по агрохимическому и физико-химическому показателям должны находиться в рамках, отмеченных в таблице 3.

3. Удобрения по микробиологическому показателю должны отвечать нормам, которые показаны в таблице 4.

4. Удобрения по токсикологическому показателю в пересчете на сухую массу должны соответствовать показателям представленным в таблиц (3).

Таблица 3. Агрохимический и физико-химический показатели нормы удобрений, приготовленных из ОСВ

Наименование показателя

Норма

Содержание фракций крупнее 50 мм, на сухой вес, %, не более

2

Массовая доля органических веществ, на сухой вес, %, не менее

40

Влажность, %

20-80

Реакция среды, рН

6,5-8,0

Массовая доля питательных веществ, на сухой продукт, %, не менее

 

· Азот (N) общий

1,8

· Фосфор (Р2О5) общий

2,0

· Калий (К2О) общий

0,1

 

Таблица 4. Микробиологический показатель нормы удобрений, приготовленных из ОСВ

Наименование показателя

Норма

Индекс БГКП, ед/дм3, не более

10000

Наличие патогенной микрофлоры

не допускается

Наличие жизнеспособных яиц гельминтов, шт/кг

не допускается

 

Таблица 5. Токсикологические показатели содержания тяжелых металлов в ОСВ, мг/кг сухого вещества

Наименование показателя

Использование в качестве удобрения (или для изготовления компоста) в дозах, адекватным стандартным удобрениям

Использование в дозе 4-5 т/га в год по сухому веществу или не более 15 т/га раз в три года

Использование в дозе 5-6 т/га в год по сухому веществу раз в 5 лет с обязательным контролем фонового содержания элементов в почве

Стронций

50-75

75-100

100-300

Свинец

100-200

400-600

600-750

Ртуть

2-5

5-10

10-15

Кадмий

3-5

5-15

15-30

Никель

50-75

75-100

150-200

Хром+3

100-400

400-600

600-750

Марганец

250-750

750-1500

1500-2000

Цинк

300-1000

1000-2000

2000-2500

Медь

100-300

300-700

700-1500

Кобальт

5-20

20-50

50-100

Железо

5000-15000

15000-20000

20000-25000 

 

 Цель работы:

устранить запах и патогенную и условно-патогенную микрофлору в сточных водах и осадках сточных вод с помощью микробиологических препаратов Эмбико – Компост Деструктор Органики, Эмбионик-WC

Задачи работы:

1. Устранить запах и обеззаразить СВ (сточных вод) с помощью микробиологического препарата Эмбионик-WC;

2. Устранить запах и обеззаразить ОСВ (осадки сточных вод) с помощью микробиологического препарата Эмбико – Компост Деструктор Органики.

 

Материал, условия и методы проведения исследований

Материалом для исследования служили три образца сточных вод на разной стадии очистки – вода со второго отстойника, камеры и собственно сточная вода. ОСВ имели влажность 5,78%, количество органического вещества составило 6,35%,  общего азота – 1,35%, калия – 0,33%, фосфора – 1,26%, рН=6,85.

Объекты исследований

Микробиологический препарат Эмбико – Компост Деструктор Органики  представляет собой консорциум следующих микроорганизмов: фототрофные аноксигенные пурпурные несерные бактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептобактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептококки, анаэробные термофильные целлюлозоразрущающие бактерии и одноклеточные грибы Saccharomyces.

Микробиологический препарат Эмбионик-WC– представляет собой консорциум следующих микроорганизмов: фототрофные аноксигенные пурпурные несерные бактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептобактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептококки, анаэробные мезофильные целлюлозоразрущающие бактерии и одноклеточные грибы Saccharomyces.

Подбор «нетрадиционного» качественного состава микроорганизмов многокомпонентного микробного препарата определялся следующими положениями:

1. Этим микроорганизмам присущ наиболее примитивный тип получения энергии - брожение (молочнокислое, спиртовое) и аноксигенный фотосинтез.

2. Способность их синтезировать биологически активные вещества: аминокислоты, витамины, ферменты, ростовые вещества, органические кислоты и др.

3. Многокомпонентные микробные препараты значительно стабильнее в проявлении их положительного эффекта, чем монокультуральные, вследствие более широкого набора физиолого-биохимических свойств разных групп микроорганизмов. Стабильность положительного действия препаратов обуславливается особенностями биологии микроорганизмов - пластичным метаболизмом веществ, малыми размерами, высокой активностью размножения и др (2).

 

Условия и схема проведения опыта

В СВ с вторичного отстойника и камеры добавляли Эмбионик-WC в количестве 1:500 (варианты 1 и 4 соответственно), 1:1000 (варианты 2 и 5 соответственно), 1:2000 (варианты 3 и 6 соответственно), сточные воды в количестве 1:100 (табл. 6).

Таблица 6. Варианты опыта обработки сточных вод разной степени очистки микробиологическим препаратом Эмбионик-WC

№ п/п

Варианты опыта

Концентрация

1

вода с вторичного отстойника : Эмбионик

1:500

2

вода с вторичного отстойника : Эмбионик

1:1000

3

вода с вторичного отстойника : Эмбионик

1:2000

4

вода с камеры : Эмбионик

1:500

5

вода с камеры : Эмбионик

1:1000

6

вода с камеры : Эмбионик

1:2000

7

сточные воды : Эмбионик

1:100

8

Контроль (вода с вторичного отстойника)

-

9

Контроль (вода с камеры)

-

 

Через 5 дней после обработки микробиологическим препаратом Эмбионик-WC девять вариантов опыта были высажены на накопительную питательную среду ЛПС в трех повторностях. Засеянные пробирки культивировали при температуре 37˚С в течение суток. Через 24 часа отбирали пробирки те, в которых наблюдалось помутнение и газообразование, высевали по 0,1 мл из разведений 1•107- 1•109на среду Эндо. Посевы выдерживали в термостате при 37˚С в течение 16-18 часов.

Компостирование ОСВ проводили с добавлением следующих компонентов:

• ОСВ (4,5 кг) – 70 %;

• Куринный помет сухой (1,5 кг) – 22 %;

• Опилки (0,5л) – 8 %;

• Вода – 3л (для доведения влажности до 70 %);

• Эмбико – Компост Деструктор Органики  (1:500) - 6 мл.

Все компоненты (рис.1) были тщательно перемешены и упакованы в черный пакет. Пакет хранился при комнатной температуре без доступа воздуха в течении 4 месяцев. Был произведен химический анализ ОСВ до и после компостирования.

 

Рис. 1 Компоненты компостируемой массы

Основные результаты. Новизна

Хозяйственно-бытовые сточные воды после очистки и обеззараживания подвергаются санитарно-микробиологическому контролю на наличие лактозоположительных кишечных палочек (ЛКП).

Результаты культивирования 9 вариантов СВ (табл. 5) на накопительной среде ЛПС оценивали по следующим параметрам: помутнение среды, образование кислоты (изменилась окраска индикатора) и накопление газа. Чем больше выделялось газа, чем значительнее изменение цвета среды и чем более мутная среда, тем больше в ней ЛКП. Данные по результатам культивирования 9 вариантов СВ, обработанных микробиологическим препаратом Эмбионик-WC представлены в таблице 7.

Таблица 7. Результаты культивирования 9 вариантов сточных вод, обработанных микробиологическим препаратом Эмбионик-WC на накопительной среде ЛПС.

№  п/п

Варианты опыта

Газовыделение

Изменение окраски среды

Повторности

Повторности

1

2

3

1

2

3

1

вода с вторичного отстойника: Эмбионик 1:500

+

++

+

+

+

+

2

вода с вторичного отстойника: Эмбионик 1:1000

+

++

++

+

+

+

3

вода с вторичного отстойника: Эмбионик 1:2000

+

+

+

+

+

+

4

вода с камеры : Эмбионик 1:500

+

++

++

+

+

+

5

вода с камеры : Эмбионик 1:1000

++

++

+

+

+

+

6

вода с камеры : Эмбионик 1:2000

++

++

++

+

+

+

7

Сточные воды : Эмбионик

+

+

+

+

+

+

8

Контроль №1 (вода с вторичного отстойника)

+

+++

+++

+

+

+

9

Контроль №2 (вода с камеры)

++

+++

+++

+

+

+

 

Примечание: + умеренное газовыделение

                      ++ сильное газовыделение

                      +++ очень сильное газовыделение

В варианте опыта №1 (рис. 2) в трех повторностях наблюдалось изменение цвета среды, в одной из трех повторностей наблюдалось сильное газообразование, в двух других – умеренное.

На рисунке 2:

• первые три пробирки – три повторности варианта 1,

• четвертая пробирка со стерильной средой,

• следующие три пробирки – это вариант 8 – контроль №1 (вода с вторичного отстойника).

В варианте опыта №2 (рис. 3) в трех повторностях наблюдалось изменение цвета среды, в двух из трех повторностях наблюдалось сильное газообразование, в одной – умеренное.

На рисунке 3:

• первые три пробирки – три повторности варианта 2,

• четвертая пробирка со стерильной средой,

• следующие три пробирки – это вариант 8 – контроль №1 (вода с вторичного отстойника).

В варианте опыта №3 (рис. 4) в трех повторностях наблюдалось изменение цвета среды и умеренное газообразование.

На рисунке 4:

• первые три пробирки – три повторности варианта 3,

• четвертая пробирка со стерильной средой,

• следующие три пробирки – это вариант 8 – контроль №1 (вода с вторичного отстойника).

Рис. 2 Вариант 1 - вода с вторичного отстойника, обработанная препаратом Эмбионик-WC в отношении 1:500.