Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЭРОБНЫХ ТЕРМОФИЛЬНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ СВИНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЭРОБНЫХ ТЕРМОФИЛЬНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ПРОМЫШЛЕННЫХ СВИНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ"

О?Ш

ордена ленина и ордена дружбы народов академия наук украинской сср

ордена' трудового красного знамени институт микрошсйош1 и вирусологии имллс^абодошаго '

На правах рукописи

ГРСМ030ВА Елена Николаевна

УДК 551.482.4:513/Я :576,8

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЭРОШД ТВЕМОИШЫНХ ИККРОШТАНИЭЛОВ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ПРСШШЛЕНШХ СВИНОВОДЧВСЮСХ КСШШФШ

03.00.07 - Мякробяологая

АВТОРЕФЕРАТ диссерташш на соискание ученой степени кандидата биологических наух

Киев - 1986

Работа выполнена в лаборатории:удаления и переработки производственных стоков сельскохозяйственных предприятий Украинского .Государственного Головного проектного и - научно-исследовательского янститута "УкрНИИгипросельхоэ"

I

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Логинова л.Г.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

ГвоздякП.И.

кандидат биологических наук Юшшникова Т.М.

Ведущая организация: Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии .

Зашита состоится "¿б* 1986 г* в ^^чае

на заседании специализированного совета Д 016.06.01 по зашита ддсеертапиЯ на соискание учёной'степени доктора биологических наук при Институте микробиологии и вирусологии иы.Д.К.Заболоттого АН.УССР /252143, Киев-143, ул.Заболотного 26, Институт микробиологии и вирусологии вы, Д. К.3а0олотного АН УССР/.

I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института шробнологян и вирусологии им.Д.К.Баболотного АН УССР.

Автореферат разослан "25'" Яг&УАЯ 1966 г,'

■ I .

Учёный секретарь 'специализированного совета, кандидат биологических наук Коваленко А.Г

Актуальность проблемы. Важной задачей современной микробиология, связанной о разработкой комплекса мер по охране окружающей среды от загрузивши, является изучение мякрооргашга-. нов - основных деструкторов органических веществ сточвых вод.

В условиях перевода животноводства на промышленную основу, предусматриваишх значительную концентрацию животных иа ограниченной территории и их бесподстилочвое содержание, возникла крайняя необходимость в разработке средств и методов обезвреживая ня и утилизации строив ого количества жидкого вавоза. Одних из перспективных методов очистки о того вида сточных вод следует считать биологический, в частностн, испооьзоваяие в искусственных условиях природпогомэхшшзка обеззрегивания отбросов с по-мсиью аэробных термофмадях микроорганизмов.

Высокая скорость роста и биохимическая активность термофильных микроорганизмов, Еизкоезначение экономического коэффициента, наряду с гибеяьо в условиях высоких температур яиц гельминтов и ряда патогенных бактерий - являются основными преимуществами использования этих бактерий для очистки сточных вод. До настоящего времени большинство исследований аэробно-термофильной обработки сточных вод, базировалось на эмпирическом подборе оптимальных параметров процесса, без учета физиологических особенностей аэробных термофильных микроорганизмов. Поэтому проведение эколого-физиологических исследований, позволяющих максимально использовать возможности аэробных термофильных микроорганизмов в области очистки сточных вод представляет определенный научный и практический интерес.

. Пель и задачу исследования. Пельо настоящей работа явилось изучение Физиологических особенностей термофильных югкроорганиз-ЦгнТРАЛЬИАЯ НАУЧНАЯ Б'-.аЛМОТСЧ« Моек, сельски/оз.

км. К. А. Тимир.м'ша

___________ино. к? . ...................

шов, развивающихся в сточных вещах свиноводческие комплексов и,-на основании полученных результатов» оптимизация процесса обезвреживания этих вод.

Доставленная цель определила задачи исследования:

I., исследовать микрофлору сточных вод, участвующую в процессах очистки, обратив особое внимание на группу термофильных микроорганизмов;

2, изучить состав термофильного биоценоза в пределах физиологических и систематических■груш, а также определить видовую принадлежность основных его представителей;

3, определить основные показатели, характеризующие физиологическое состояние термофильных микроорганизмов сточных вод, а также исследовать. кинетику и стехиометрия их роста и потребления субстрата в условиях периодического и непрерывного культивировали;

4, исследовать участие термофильных микроорганизмов в.процессе обезвреживания сточных вод и, определив на основании проведенных экспериментов оптимальные условия^ развития термофильных микроорганизмов, разработать практические предложения по ведению процесса.

ратчкая ^од^зда^ Предпринято изучение аэробных термофильных микрооргашгемов, обитающих в сточных водах промышленных сви- ' новодческих комплексов:

показана степень участия отдельных физиологических груш термофильных бактерий в процессах деструкции органических веществ сточных вод при интенсивной аэрации и температура 30°С и впервые в этих условиях выявлены термофильные нитрификаторы I фазы;

изучены морфологические, культуралыше и Физиолого-биохи-

мические признаки выделенных культур термофильных бактерий и определена их видовая принадлежиость;'

впервые среди термофильных бактерия, обитавших в сточных водах свиноводческих комплексов, выявлена культурн-антагонисты кишечноЯ палочки г энтерококка;

предложен комплекс показателей, характеризующих физиологическое состояние смешанной популяции аэробных термофильных бак- ' терий, позволяшкй контролировать процесс обезвреживания сточной воды в условиях интенсивной аэрации.я высокой температуры;

в условиях периодического к непрерывного культивирования термофильных микроорганизмов получены зависимости, определяющие .кинетику н стехиометрию процесса*

. Практическая значимость работа. Жаннна. нажженные в лис- ■ сертадия, способствуют расширению представлений о роли микроорганизмов ,в минерализации органических веществ в условиях внео-кокошхентрированаых, жидкостей. На основании проведенных исследований физиологической активности термофильных бактерий обосновав выбор параметров процесса и представлены практические рекомендации. *

Результаты исследований нашли отражение в разработанной нами "Инструкции но проведению технологического. химического, биологического и санитарного контроля работы очистных сооружений животноводческих предприятий",. УярНИИгяпросельхоз, Киев, 1078; п Отраслевом стандарте СССР "Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и оборудование для переработки и обеззараживания жидкого навоза и механизации работ в навозохранилищах. Программа и методы испытаний" ОСТ 70,20.8-79. М., 1980. Полученные данные изложены в проектных предложениях "Технология очистки сточных вод свинофермы на 1500 голов в год" УкрНЖгипроседьхоз, Киев; 1981. Рекомендованная технологическая схема очистки пркня-

та к-внедрению в проекте свинарника на прокиощадке 5/7 п. Северяне г.Воркуты, что зафиксировано в соответствующем акте о внедрении. Расчетный экономический эффект составил 39,2 тыс. рублей в год.

. Апообапия работы. Основные положения диссертационной работы доложена и обсуждены на заседании секции "Охрана окружающей среда от загрязнения" УВД в 1979 г.. на Всесоюзной конференции "Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружаащей среды" (Цущино, 1979), на У съезде. УТЛО (Днепропетровск, 1980), на УХ съезде Всесоюзного иикробиодогическсго общества (Рига, 1980), на Всесоюзной конференции "Микробиология очистки воды1? (Киев, 1982), на Всесоюзной конференции "Термофильные микроорганизмы в природе и практике народного хозяйства" (Москва,1983).

Структура ц объем диссертатрц, Диссергащи изложена на 154 страницах машинописного текста я содержит 30 таблиц, 25 рисунков. Osa состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, вывалов, списка основной попользованной литературы из 218 наименований,.в тем числе 100 зарубежных, я : приложения, которое включает акт» о внедрении л технико-экономн-ческий расчет.

СОЯШМНИЕ РАБОТЫ Материал * мдтоттн. Объектом исследования явилась селекционированная нами в условиях интенсивной аэрации и температуры 60°С смешанная популяция термофильных бактерий, способных очищать сточные волы свиноводческих комплексов.

При исследовании мезофильного и термофильного биоценозов сточных вод определяли общее количество бактерий, кола-титр, титр энтерококка ( Катила, I9GG ; Методические рокогленд.-щия, Угср-НЛЯгипросельхоз, 1078), а также выявляли аммошг1>якаторы, декетг-

рификатори, яитряфикаторн I и II фаз, уробактерии, ыаоляяокио-лые бактерии, цедлюлозоразрушахтие аэробы я анаэробы, спорообра-зушае бактерии, актиношщета, микроскопические гриба к дрозхк (СалшЗер, 1972), Для выявления к учета микроорганизмов использовали метод предельных разведений. Результаты посева в жидких средах обрабатывали с помогал таблиц Шк-Креди.

Р

Термофильные аэробные бактерия выделяла на к&ртофвльно-пеа-тониои агаре (КЯА) при $0°С. Вреия ишсубацот посевов 18 часов. Для термофальннх китрификаторов использовали модифицированную среду Вваагращюго (Головачева, IS76); для аэробных целлюлозо-разрушалдих термофилов - среду Гетчинеона с 0,5Î пептона. Терио-фальнне актнномипеты ввделяли на ярашало-амииачнсы сульфатном агарепри 60°С (Логинова, 196$). Морфологические особенности бактерий, спорообразование изучали сЪэыоадл фазово-контрастной микроскопии.

Температурный оптимум роста устанавливала при выращивании культур на картофельно-пептонном бульоне в течение 18 часов при температуре 25 ♦ 75°С.

Идентификацию выделенных культур термофильных бактерий проводили, руководствуясь определителем в«гс«у (1974), схешй Wolf., Barker (1968); а также используя описание термофильных бактерий* приведенное в работа* Д.Г.Логиновой (1965, 1973). .

Аяюгоккстзиескоа действие культур по отношению к кишечной палочке и энтерококку, выделенным из сточных вод свинокомплексов , устанавливала методом перпендикулярных штрихов (Егоров, 1976).

Исследования процесса деструкция органических'веществ сточных вод проводили в периодических и непрерывных условиях культя-вироваяия. Ферментация проводилась в аппаратах "Аякум-2", а

также в 3 в 10л ферментерах, термоетатированныг, обеспечивающих дозированную подачу воздуха,! снабженных мешалкой к ножои для гашения пены«

В качестве субстрата использовали сточные воды действующих очистных сооружений свиноводческого комплекса "Каяитяяский" Киевской области и Тельмяэево" Черкасской области. Для изучения процесса деструкции органических веществ сточных вод при различной концентрации субстрата использовали сточнув жидкость, приготовленную на основе высушенного свиного навоза с постоянный соотношением С1И1Р = 35:5:1, Концентрацию субстрата вы-ражаяи интегральным показателем загрязненности сточных вод -омическим потреблением кислорода (ЛЖ),

I Исследование процесса деструкции органических веществ сточных вод в условиях различной скорости разбавления проводила в установке "АНКУМ-2" о рабочим объемом I л при Д«0,03; ОД; 0,2; 0,25; 0,33 ч""*, Ферментер термостатировали при 60°С. Аэрацию осуществляли путем податавоздуха в ферментер в количестве 0,21 л/мин, а при Д-0,33 ч-1 - 0,77, д/мив,;црн частоте вращения^ мешалки - 500 об/мив. • 4-; "

В процессе культивирования термофаиьявг микроорганизмов определяли содержание в среде органических и неорганических веществ по показателям химического и биохимического потребления кислорода (ШК, БШС); общего, аммонийного, нитратного и витрит-ного азота; общего фосфора; взвешенных веществ - унифицированными методам (Лурье, 1974). 1^ниновые кислоты определяли спект-рофотометрически (Семенов, 1977).

Количество растворенного кислорода определяли потекцио-метркчески, используя датчик, изготовленный в Тартусском 1Ьсу-дарствекном университете ЭССР, а также на основании исследова-

няй газового состава, проводимого на хроматографе ЛШ-72,

О воспроизводстве бактериальных клеток судили по изменению . ДШС:( по Дише), предварительно разделяя нуклеиновые кислота по Shaldt. Thanganaer (1945) •

Деглдрогенаэну» в катадазвую активности сметанной популяции микроорганизмов определяли методом r&kayand, Walsh, 19521 Шестаков, Еяьчиц (1971). .

Полученные результаты обрабатывали статистически.

Шашоостаяда^ сточтдс -воя в степень тчастия ах в ПРОдессах-■' г обеавряжшмяяя стоков в тмговтах обнчтяс температур..

' Основные Физиологические я систематические гртшд ?>сткроор-ГатГ?мов. Исследование микроорганизмов сточных вод.проводов -ва.вевх атапахочкетки сточных вод свиноводческого комшхекса "Казгатянский" Киевской области в весенне-летний и осенний периоды. Установлено, что микробный состав сточных вод, поступав-щих ва очистку довольно разнообразен в включает микроорганизмы - всех изучаемых нами физиологических к систематических групп,. кроме бактерий верификаторов (табл. I), Показано, чтокесле-дуемая жидкость небезопасна в санитарном отношении, о чем евв-детельстнуют такие показатели как ксли-титр и титр энтерококка (табл. 2).

В ходе очистки происходит изменение как количественного» так в качественного состава микроорганизмов сточаых вод. Содер-жанив дрожжей,. актиномицетов а спорообраэутоих бактерий снижается. На все этапах очистки значительна численность ашоод$их&-; торов, масляной слых бактерий, что обусловлено, по-видимому, малоэффективной очисткой сточных вод от органических вешеств. В- аэротенхе X в IX ступеней чиелвякость нитрифлкаторов крайне

Микробный состав стстых вед я его изменение в процессе очистки

Таблица I

Т0ЧКИ . . . _Микроорганизмы, X

отбора проб :Лтод-:Ур0- :Ыасляно-:Цаии1озо-:Тер»ас>- : :Споро-: :Актияо-:Натри- . " фши- уштй- отслые :разрушаг>- :фидш> ;Дрспн:обра- : Грибы пдтеты :фвш-

:руире ¡чоскяе: • ¡щяа аиаэр,: I :эущие;_:_:рущае

3*80 0,06 56,60 °»0006 °»012 37'7 0.001 0,0009 0,0012 -

2. После меха- „ ^ „ . „■'

аической 9,75 6,37 72,80 0,0052 О ¿Ш 10,98 0,0С06 - 0,0СС5 -очаетки

3* 27Д> 4,60 8,68 0Д0 48,29 9,64 0,29 0Д5 0,36 0,07

^^ушш 13,30 10,64 66,57 0,29 7,32 0,93 0,52 0,32 0,017 0,017

5. Усрдаитедь*^^ 6)2г 22,33 0,035 24,22 • 0,51 0Д0 0,03 0,010 , _

6 Аэоотвнк

' II ступени 16,50 31,16 33,00 0,006 18,«) 0Д2 0,018 0,006 0,006 0,804

Й^тушго 63,30 15,50 0,66 ОД)б 0,37 0,37 0,025 0,004 0,004 0,004

2. Пруд- 82-9Ш) 0,36 8,27-0,1(1) - 0,41 0,02 0,005 0,004 0,004 0,02

накопитель - ,.

2,34(2) 97,7(2)

Примечание: I - в весеяяе-лмшй период; 2 -.в осеняй период;* (-) - исследования не проводили. х Помупяение юэ-бытовых сточных вод.

Таблица 2

Саннтаряо-бакториодогические показатели сточных воя на разных этапах очистки

* Коли-титр ;Тиур энтерококка

Место'отбора пробы :-

. весна : лето : осень : лето : осень

I. Приемный резервуар КГ? ИГ®'. Ю-7 Ю-7 ю-7

2. После механической

очистки 1СГ7 10"7 - 10-7

3. Аэротенк I ступени нг6 Ю-7 ПГ6 га-5 ю-6

4. Отстойник I ступени Ю-4 1СГ5 Ю-6 иг4 юг4'

5. Усреднитель ю-5 1СГ6 га-6 га-5 '

6. Аэротенк II ступени кг5 ЮГ6 га-6 кг5 ИГ5

7. Отстойник II ступени 10-7 иг4 Ю-7 1СГ6 кг6

8. Пруд-накопитель 1СГ5 кг5 ЮГ6 тот4 КГ*

незначительна, что свидетельствует о недостаточно глубокой деструкции азотсодержащих веществ. Количество уролитических бактерий на второй ступени биологической очистки несколько превышает их численность на первом этапе обработки (табл. I). По-видимому! это связано с дополнительным введением мочевины с хоэ-бытовымя водами. После прохождения I ступени биологической очистки качество жидкости по санитарно-бактериологическим показателям несколько улучшается. Однако, дополнительное введение хоз-бнтовых сточных вод и недостаточная эффективность очистки на II ступени приводят к тому, что очищенные вода являются неблагополучными в санитарном отношении (табл. 2).

Количество термофильных бактерий составляет 14-50. Ю3кл/ид. В ходе очистки в аэротекках I я II ступеней численность их возрастает, что свидетельствует об их участии в процессах биохими-

" ' ' К:

ческого разрушении органических веществ.

Таким образом, проведенные исследования показали, что микробиологический состав сточных,вод в комплексе о химическими показателями;позволяет охарактеризовать проходящие процессы деструкции органических веществ, их направленность и интенсивность. Сезонные изменения отмечены лишь в пруду-накопителе.

Наличие в сточных водах термофильных микроорганизмов и участке их в ходе минерализации органических веществ послужило осяовойдля дальнейших исследований физиологических особ енно-стей этих бактерий с целью интенсификации процесса обезвреживания сточных вод..

Ддструктм Органистах ведрс-те, Процесс деструкции органических веществ сточных вод исследовался в периодическом режиме культивирования в условиях интенсивной аэрации а температуры 22%. Установлено, что при концентрации субстрата 8 г/л процесс наиболее интенсивно , проходит в первые сутки*, Эффект очистки составляет 59^. Дальнейшее аэрирование на приводит к изменению концентрации субстрата. рН несколько изменяется в щелочную сторону. После 24 часов аэрирования общее количество микроорганизмов снижается о 88-10^ до 4-10^; коли-титр увеличивается с КГ6 до 1<Г4. Качество обрабатываемой жидкооти по химическим показателям улучшается (табл. 3).

Таблица 3

Изменение химического состава сточных вод в процессе очистки

Продолжи- * Показатели, мг/л

тельность очистки, ч * лобщ. : : к°2 : робщ. :Р04+3 : ЛИС

0 ■ 835,82 708,7 0 185,9 209, 5 8691,0

■ 24 . 41В. 4 0,32 50,7 06,2

При более высокой концентрации органических веществ а. исходное воде (16(5 г/л) интенсивность процесса очистки значительно снижается. Наибольший процент изъятия загрязнений (57?) отмечен в первые '^З часов ферментации, однако, дате через 16в-часов аэрирования еще наблюдалось некоторое уменьшение ХПК.В. течение процесса увеличивалось как обаде количество микроорганизмов, так и их численность в пределах изучаемых чизиологиче-скях к систематических групп. Количество СайтяриИ группы кишечной палочки оставалось без изменений.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что в условиях обычных температур продолжительность и интсноииность п]х)цесса очистки сточки* под спинокомояекса зависят от начальной концентрации органических веществ. Обработка; с т оков:концентрацией свыше 10 г/л по ХГК в этих условиях, цо—'

г

видимому, нецелесообразна, ввиду длительности1процесса.

М^Р?^^ мийервдзапия спу^нических субстратов СТО?Цых во^ в условия*; высоких температур.

. Термофильные батстеоии сточтпс воя. Термофильные микроорганизмы, выделенные при аэрации сточных вод свинокомплекса при 60°С, были представлены аммонифипирушямл, денитрифяцирушими, маслявокислыми, пеллгалозоразрутоаязщишбактершши, нитри$икато-рами I фазы. Численность термофильных актигтомлцетов былаяе-значительна (до 50 кл/мл). Таким образом, доминирующее положение в составе термофильного биоценоза, участвующего в очистке сточных вод свиноводческих комплексов,, принадлежит бактериям.'

Б ходе процесса было выделено 22 штамма аэробных споровых бактерий, хорошо растущих на карто^влъио-лептонпом агаре и других богатых ият.чт'гльник срсдпх,. обиемпчяюмщих ц.чтпитип гетеротрофных микроорганизмов.

Больгачпство культур - г^яюяохггчльнио, подвижные, па-лочкопилн<ю'Л:шТ|'|)!1и. Рачм'-ри п'тггт.тч^шх кллтпк колсЛлмтся от 1,(Зо х 0,31 - штамм Я И до 4,34 X 0,62 мгсм - штамм № 8. Клотки термофилов расположены отдельно или образуют цепочки разной длины. Споры овальные пли тгалтщрэтеские, чаще расположены терминально. ■

Все исследуемые культуры хорошо росли на ШБ, образуя равномерную муть, реже с простеночным кольцевым ростом. Среди изучаемых бактерий не было выявлено культур, способных к образования пигмента на различных средах. Псе выделенные культуры растут при температура 25°С + 7Э°С. Для 55"? культур оптимальной \ явилась темпер аггура 60°С, для 18"? - С5°С, ДЛЯ 27? - 55°С.

Все культуры сбраживали сахара без газообразования. Ни одна из них не была способна сбраживать лактозу; образовывать индол, сероводород, ацетилметплкарбинол.

При изучении антагонистических свойств исследуемых термофилов была выявлена задержка роста кишечной палочки - штамма К £1 и энтерококка - штамм » 2 и !( у."

Зидоленннв нами 22 культуры били идентифицированы ксис Ьпс. соа^и1н!!3 и Тто. чЪинго1ЬвгюорЫ1ер,

Пециодкчес^е условие ртяьтивирования микроорганизмов. В процессе периодического культивирования была установлена связь между динамикой рост» микроорганизмов и степенью окисления субстрата. .Максимальное количество бактериальных клеток я скорость потребления микроорганизмами кислорода наблюдается на 4-ый час ферментации,. В этот же период отмечается интенсивная деструкция органических веществ (рис. I). Зозрастает дегвдрогеназ-ная и каталазная активности бактерий (рис. 2). К 24 часам ферментации показатели стабилизируются и цроцесо можно считать

Изменение дыхательной активности ТГег , биомассы X и концентрация субстрата £ в периодических уело-' виях культивирования термофильны* микроорганизмов

7

1: г

V

\

N

1

1 — 4- —

II )

-II- 1

х; т

Рис. I

Изменение ферментативной активности термофилов в периодических условиях культивирования

! 30

I - каталазная активность;

. 2 - эндогенная 1

3 - субстрат-глюкоза |

4 - су3 сграт-сгач нгдя вода J

Рис.;;

Легидрогеназная [ активность

законченна.

При •iHiTw.itrr/iitw« itnrtJtKvtJifiToii гшлчлтолыюо улучшение качества обрай ат иваемо Ct жидкости по санитарко-бактериолоппескпм показателям. Уже в первые часи коли-титр увеличивается с 10" ® до ItT2, а затем до 1СГ1; титр энтерококка соответственно с га-6 до юг1 + I.

Исследоваяие кинетики процесса позволило выявить некоторые .различия в окислении сточных вод с концентрациями "3 г 60 г/л. Анализируя экспериментальные данные с помощью номограмм ( Loll , 1974) мы определили виц зависимостей, описывающих, различные стадии процесса и константа скорости окисления субстрата. .

Установлено, что в обоих случаях процесс описывается уравнениями следующего вика:

St ».So - kt до 2-х часов ферментация

У 2,95 г/л.ч для sn =• 23 г/л;

к = б.ео г/л-ч для S0 - 60 г/л.

st * до 4-х часов ферментации

К = 0,13 ч"1 для зэ « 23 г/л;

к = 0,10 для s,, =• 69 г/л.

я ■ — ".I ■ ■ ■ после 4-х часов ферментации .

* kt * 1

к = 0,006 л/г*ч для s^ = 23 г/л;

к - 0,001 д/г*ч для 30 60 г/л.

Анализ кинетики показал, что при зо = 6Q г/л скорость процесса в первые два часа в 3 раза вше, чем при sQ =23 г/л* Но уже через 4 часа и больше скорость деструкции органических

веществ в условиях высокой концентрации субстрата (60 г/л) снижается, по-вшдаокь за счет ингибирующего действия продуктов метаболизма.

Исследование физиологических групп термофильных микроорганизмов показало, что через 5 часов ферментация в сточной воде, преобладают аммонифицирующие, денитрифицирующие, маслянокислые бактерии. Выявлены целшлозоразрушазощие аэробы. Отмечено появление нитрификоторов I фази.

Непрерывные уровня ктльтивтктаяия микроорганизмов, »о-' следовали способность термофильных микроорганизмов развиваться в условиях меняющейся начальной концентрапки субстрата от 3.2 до 63 г/л при постоянной скорости ралбаоления 0,03 У*. Установлено, что увеличение начальной концентрации субстрата от 3 до 20 г/л сопровождается его интенсивным потреблением, В интервале концентраций 20 + 40 г/л степень изъятия загрязнений и значение экономического коэффициента стабилизируются и составляют соответственно 0,83 и 0,25 (ряс. 3). Дальнейшее увеличение концентрация обрабатываемой жидкости приводит к снижение эффекта очистки и, следовательно, ведение процесса в этих условиях нецелесообразно.

Исследование химического состава сточных вод показало,что при этом наряду с уменьшением значения ХГСС- химического потребления -кислорода, показателя общего загрязнения, происходят снижение содержания общего к аммонийного азота, появляются нитриты.

Установлено, что в условиях оптимальной концентрация суб- . страта наблюдается увеличение численности термофильных ашоки-фикаторов, деяитрификаторов, маслянокислых бактерий, и снижение соотптгственчо ппличигти-ч мезс^альних №йк|ку>1>гшшэмоп, к1юме аммонификаторов. Выявлен* термофильное китрификатори I iaэн.

Гвхим образом, на ocnoHwa.i пчлученных экспериментальных данных моwo сделать иы»од о неоакодамоста использования аэробно-термофильного спосооа очистки сточных вод в пределах концентраций ¿0 + 40 г/л по XI1K.

Дальнейшие исследования были посвящены изучении процесса в условиях оптимальной концентрации субстрата при разной скорости разбавления. На основании экспериментальных данных получены графические зависимости и определены расчётные уравнения удельной скорости потребления субстрата (по ХЯК, БПК^)■*' а: удельной скорости потребления кислорода при разных значениях скорости разбавления, определены стереометрические коэффициента п[лцесса (J^ f»t ),

Сопоставлен.« графического изображения удельного расхода кислорода при разных значениях скорости разоделеыня с графикой »Активности очистки (рис. 4) позволяет выбрать оптимальный режим работы: скорость разбавления 0.1-2 * 0,15 ч"1; удельный расход кислорода - 0,г r/r Х11А и 0,Ii г/г БПК^; экономический коэффициент О.Ь г/г Х1И и 0,5 г/г Eil.4^; степчнь изъятия субстрата 0.75 по ХГЖ Я О,WO по Billig.

- Все режимы характеризуется снижением содержания в сточной воде обякго и аммонийного азота. pH при этом изменяется в щелочную сторону - 9,0. В условиях длительного времени пребывания жидкости в фйрментёре ( ¿=0,03 ч-*) наблсдается начальная стадия нитрификации. Концентрация фосфора в обрабатываемой жидкости снижается в среднем на 40Я,

Исследование термофильных микроорганизмов отдельных физиологических и систематических групп показало смену состава биоценоза в условиях различней скорости разбавления. Наибольшее количество термофильных микроорганизмов отмечено при Д=0,20 -

Влияние начальной концентрация субстрата на рост термофильных бактерлй и потреоленае иш веществ в условиях непрерывного культивирования =0,03ч~V

£ 0.6

V

44 42

1

45 Рис.и

л —

У

Л

а

У — — — —

чя о/

о о А

от а а

Нг 45

44 §

II

443 I

л>

го за . 40 « *о

Изменение ■ степени очистки л удельного расхода кислорода в условиях непрерывного,культивирования термофильных микроорганизмов

«

«а

144

Рис. 4

0,25 ч-1. Основная масса терто Гилоп в этот период представлена пшошНотшфуищтт и дснлтриГтшрутимн бактериями. Т1ри ун сличении иремоии прпбинания жидкости и фщвдеитеро увеличивается численность тэрмофильшн нитри Гикаторов, что подтверждает биологическую природу появлегем в стопных водах нитритов. Уваливается численность каслянокислых бактерий, что монет свидетельствовать о преобладании в'этот период процессов, связанных о деструкцией углеродеодер-мщих субстратов, требующих более длительного времени разрушения. Во всех экспериментах была отмечена высокая степень обеззараживания сточшлс вод (кодл-титр 1СГ1 - I).

3 пропесс о очистки сточная жидкость дезодорировалась и приобретала коричневую окраску. Количество гуминовнх кислот составило при Д=0,2 ч"1'- 5,9 мг/л, при 0,1 ч"1 - 50 мг/л, а при 0,03 ч-1 - 58,3 мг/л.

Таким образом, сточная жидкость, подвергнутая действие аэробных терыофиышх микроорганизмов в течение 10 и более часов, характеризуется хорошими агро-химическими и санитарко-бактериологическими иоказ-атолями и может использоваться для повышения плодородия почвы.

В случае необходимости глубокой очистки сточных вод рекомендуется ввести вторую ступень биологического окисления при участия меяофильяых микроорганизмов. Как показали наши исследования, сточиие вод«, прошедшие аэ1>обно-термофильную очистку, успешно нитрифицируются при температуре 28°С. При этом нет необходимости в разбавлении их чистой водой.

ктсоци .

1, Доминирушее положение в составе т.шкрофлор!1 сточных вод свиноводческих комплексов занимают аммонифицирующие и маслянокислые бактерии. Выявлены уролитические, целлюлозораз-■ рушащие бактерии, о также актитютощеты, микроскопические. грибы я дрожта.

2, Содержание термофшгьннх бактерия п птлчннх водах составляет 14300-50000 тсл/мл.,Они принимают активное участие а процессах минерализации органических вещсств. В аэротеккс их чис-лекаость возрастает до 48"! от общего количества исследуемых микроорганизмов.

3, В условиях повышенных температур (60°С) о процессах деструкции органических веществ сточных вод принимают участие термофильные мзсляяскислые бактерии, целлшозораэрушшоюте аэробы, аммонификаторы, денитрификаторы, а также термофильные ни-трификаторн I фазы. Термофильные актккомицеты ке играют существенной роли в процессах "жидкого" компостирования.

4, Доминирушее положение-в исследуемом биоценозе занимают Вас.Совси1аП9 И ь-ю, э1ечго1:КегторЬ1 ]цч , ВЫЯВЛОКН КуЛЬ-туры-антагонистн килечной палочки и энтерококка..

5, Кинетика процесса деструкции органических веществ сточных вод с участием аэробио-термофняьккх микроорганизмов в периодических условиях описывается феноменологическими зависимостями формально соответствутаими уравнениям О, I, 2 порядков.

С. Оптимальные условия жизнедеятельности термофильных -микроорганизмов в непрерывных условиях культивирования следу»--

г

шие: скорость разбавления 0,13 * 0,23 ч концентрация субстрата 1Л ♦ 4П г/л, удпчышЯ рпохоц ки0.|[0[юдл 0,1; г/г ХПК. и 0,3 г/г ГЛ^ч-, этонзмлчсскиЯ коэффициент оостаиляет 0,33 1Ю ХПК

гг

и 0,55 по БПКд.

7. Степень изъятия загрязнений в указанных условия* составляет 0,75 но ХПК и 0.У0 по Ы1Кд. Качество жидкости по са-ннтарно-бактериологаческим показателя« улучшается (коли-татр от 10""^ до КГ* - I, титр энтерококка с 10~6 до Ю-* - I) . Контроль процесса термофильной очистки сточной годы осуществляется по показателям, характеризующим физиологическое состояние термофильных микроорганизмов: активность ферментов (кат ад азы, дегидрогеназы) , скорость потребления кислорода, содержание в клетках ,ШК.

6. Разработанная на основании результатов исследований тех нологнческья схема очистки высококонцентрированных сточных вод свиноводческих комплексов внедрена в проектирование. Расчётный эконошческлй эффект составил 39,й тыс. рублей в год.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: .

I. Смирнов О.П,, КоцинскиЙ ¿.Б., Гронозова E.H. и др. Методически ч рекомендации по проведению технологического, химического, биологического и санитарного контроля работы очистных сооружений животноводческих предприятий, 0Н1И, К., УкрНИЙгипросельхоэ, XS77, 127 с.

¿. Громозоеа E.H. Использование аэробных термофильных микроорганизмов для обработки сточных вод свинокомплексов. - В кн.: Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружавшей среды.: Тез. докл. Всесоазн, конф. Пуши но, 197ü, С. 196-198.

а. Громоэова E.H., Смирнов О.П., Голуб Н.В., Захарчук Р.В. Сравнительная характеристика хозяйственно-бытовых сточных вод и стоков промышленного свиноводческого комплекса. -

Гигиена я санитария, 1380, г 3, с. Gl..

4. Громозова 2.Н. 0 целесообразности использования аэробно-тер-мофильяых микроорганизмов для обезвреживания сточных вод свиноводческих комплексов. - У съезд Украинского ктаробио-логического общества. Тез.докл. Днепропетровск, 'квраль 1Э8Э, Я.:. Паукова думка,:1ЭЗЗ,. с,..У5-Св,

5. Громозова Сравнят ачьная характеристика процессов очистки сточных вод свинокомплекса с помощью мспоЛмлытх и термофильных микроорганизмов. - У1 съезд Всес. микробианогического общества "Па главных путях научно-технического прогресса", Рига, 25-20 марта,. IrJ80 г.. Тез. докл. стендовых сообщений и представлошщх к опубликованию материков, т.G, . Рига, ISS0, с. 3?.

S. Рожков В.Г., Лях A.B., Смирнов ОЛ., громозова II. и др., Испытания сельскохозяйственной техники. ;.!ашии и оборудование для переработки и обеззараживания жидкого навоза и механизации работ в навозохранилищах. Программа и методы испытаний. - ОСТ 70.20.S-79 Ц., 1080, регистр. Д 815Э545.

7. 1^юмозова E.H., Захарчук Р.В., Г\луб И.О. Микрофлора сточных вод свиноводческого комплекса в процессе их очистки. Микробиол. журн., 1282, Я I, т. 44, с. 3i-37.

8. Громозова ^^Характеристика аэробных термофильных бакте-рий-деструторов отходов свиноводческих комплексов. - Мичро-биология очистки воды. Тез. докл. I Всес.<конф. 7-10 декабря 1982 г., Киев, Наукова думка, 1582, с. 10*3-101.

9. Смирнов 0,П., 1£омозова «П., Вискушонко 0,;t. Технологиче--с кие с хеш использования аэробно-тсрмо*яльнсго процесса обработки 1 ineококпщIантриропанн 11х сточных пол с пкнокомплек-сов. - Тйрморальпы«! мяЕрчоргешчэаи о '(¡ародч tt 1Г]«кт«ке народи*го w3j[!icTBa. ?сз. яокл. от*идопых с^Ч'Ч'ШиЛ на

Зсес. к-ж

¡-ач Г.'*83 г,

• > ,

г.ел, ,с. аи.

10. Громозом :Л1. Псслодотштс смеэтшпэЗ :тотуляп;1к аэробных термофильных шпсроорга!!;гзмоа, об еэ вр?дацих отходы свинокомплексов . - Терглофшыше микроорганизмы в природе и

кий яа Зове. конф. 23-25 мая 1003 г., М., 1083, с. 91. II. Смирнов О.П., Громозова З.Н. Исследование аэробно-термофояь-пой технологии обработки навозных стоков свиноводческих комплексов. - Тез. докл. научно-производственного совещания- по биологическим методам переработки лвщкого навоза, май 1083 Г., Киев, 1Э83, о. 61-33.

Выражаю глубокую благодарность заведующее лабораторией удаления и переработки производственна стоков сельскохозяйственных предприятий кандидату технических наук Смирнову О.П. за консультации и помощь, оказанную при выполнении данной работы.

практике народного хозяйства. Тез. дркл. стегщовых сообте-

Ножпксаи» * свчатиЯЛ'.?^ Д^-Оермпт 00x1^. 1 /1С • Овтн.Л?. . ""-чист. Закла>о 112 Тгрл.ж 100

ОКТИнПД УкрНПМО