Гiгiiнiчна оцiнка третинного очищення стiчних вод у бiологiчних ставах з вищою водяною рослиннiстю

МРЖНРЖСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВтАЩЯ УКРАРЗНИ

НАЦРЖОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНРЖВЕРСИТЕТ

iменi О.О. БОГОМОЛЬЦЯ

УДК 614.777:628.1/3

ГРЖГРЖРДНРЖЧНА ОЦРЖНКА ТРЕТИННОГО ОЧИЩЕННЯ СТРЖЧНИХ ВОД У БРЖОЛОГРЖЧНИХ СТАВАХ З ВИЩОЮ ВОДЯНОЮ РОСЛИННРЖСТЮ

14.02.01 тАУ гiгiiна

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацii на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Киiв тАУ 2008

Дисертацiiю i рукопис

Робота виконана в Нацiональному медичному унiверситетi iменi О.О. Богомольця МОЗ Украiни.

Науковий керiвник

доктор медичних наук, професор Гаркавий Сергiй РЖванович, Нацiональний медичний унiверситет iменi О.О. Богомольця МОЗ Украiни, завiдувач кафедри комунальноi гiгiiни та екологii людини.

Офiцiйнi опоненти:

доктор медичних наук, професор Ципрiян Вiктор РЖванович, Нацiональний медичний унiверситет iменi О.О. Богомольця МОЗ Украiни, завiдувач кафедри гiгiiни харчування;

доктор бiологiчних наук, професор Удод Вiра Михайлiвна, Киiвський нацiональний унiверситет будiвництва i архiтектури МОН Украiни, професор кафедри охорони працi i навколишнього середовища.

Захист вiдбудеться тАЬ 21 тАЭ лютого 2008 р. о 14-00 годинi на засiданнi спецiалiзованоi вченоi ради Д 26.003.01 Нацiонального медичного унiверситету iменi О.О. Богомольця МОЗ Украiни (03057, м. Киiв-57, проспект Перемоги, 34, санiтарно-гiгiiнiчний корпус, аудиторiя № 2).

З дисертацiiю можна ознайомитись у бiблiотецi Нацiонального медичного унiверситету iменi О.О. Богомольця за адресою: 03057, м. Киiв-57, вул. Зоологiчна, 1.

Автореферат розiсланий тАЬ 21 тАЭ сiчня 2008 р.

Вчений секретар

спецiалiзованоi вченоi ради,

професор Войцеховський В.Г.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнiсть теми. В сучасних умовах урбанiзацii та зростання культури людей збiльшуiться споживання питноi води та вiдповiдно утворюiться така ж кiлькiсть стiчних вод, з яких бiльшiсть потрапляють у поверхневi водойми тАУ головне джерело централiзованого господарсько-питного водопостачання населення. Тому захист поверхневих водойм вiд антропогенного забруднення i актуальною проблемою гiгiiнiчноi науки. Дана проблема тiсно повтАЩязана з розробкою методiв як покращення якостi природних вод, так i доочищення промислових та господарсько-побутових стiчних вод. У теперiшнiй час в Украiнi бiльшiсть очисних каналiзацiйних споруд, що призначенi для очищення стiчних вод, потребують модернiзацii та реконструкцii. РЖснуючi методи доочищення води не забезпечують повного звiльнення iх вiд патогенних бактерiй, вiрусiв тощо (Волков С.В. та iн., 2001; Кудрявцев Н.Н. та iн., 2004; Яковлев С.В. та iн., 2004).

В Украiнi за 2005 р. спожито 10 188 млн. м³ свiжоi води, з них для господарсько-питних потреб витрачено 23,6% вiд цiii кiлькостi, а в поверхневi водойми вiдведено 8 900 млн. м³ зворотних вод, з яких до 39% не вiдповiдали санiтарним нормативам, а 10% стiчних вод взагалi скидалось без очищення (Осауленко О.Г., 2005). Це призвело до того, що практично бiльшiсть поверхневих водойм, а в окремих регiонах i пiдземнi води за якiстю води не вiдповiдають вимогам стандарту щодо можливостi використання iх як джерел господарсько-питного водопостачання (Гончарук Е.И. и др., 2004; Храменков С.В. и др., 2004).

Вiдомо, що при експлуатацii водних ресурсiв у народному господарствi видiляють два напрямки: вододобування та водокористування. При цьому необхiдно виконувати правила користування водними ресурсами, щоб не порушувати iх якостi та дотримуватись санiтарних та екологiчних умов скиду доочищених стiчних вод у природнi водойми. Тому пошук методiв вдосконалення бiологiчного доочищення стiчних вод вiд органiчних та мiнеральних забруднень з одночасним зменшенням вмiсту патогенноi мiкрофлори привертаi все бiльшу увагу дослiдникiв до вивчення механiзмiв глибокого доочищення води в бiоставах. У бiльшостi краiн свiту для охорони поверхневих водойм вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень при скиданнi стiчних вод, поряд з вiдомими методами, використовують очиснi каналiзацiйнi споруди, в яких домiнують природнi процеси самоочищення, зокрема, бiологiчнi стави. В них вода пiд впливом природних факторiв самоочищення постiйно звiльняiться вiд патогенних бактерiй, вiрусiв, яiць гельмiнтiв, органiчних та мiнеральних речовин (Стольберг В.Ф. та iн., 2003; Диренко А.А. та iн., 2006; Könemann Norbert, 2003; Yun Ho-Joon et all., 2003).

Крiм того, механiзми зменшення вмiсту патогенних бактерiй i вiрусiв у бiологiчно очищених промислових стiчних водах з використанням бiоставiв з вищими водяними рослинами (ВВР) вивченi недостатньо. Також потребують бiльш глибокого вивчення механiзми доочищення промислових стiчних вод вiд пiдприiмств металопереробноi галузi в бiоставах з ВВР по зменшенню бiологiчних забруднень з урахуванням пори року. Важливо також здiйснити оптимальний пiдбiр гомологiчного ряду макрофiтiв для iнтенсифiкацii третинного очищення стiчних вод (Гаркавий С.РЖ., Кравець В.В. та iн., 2002). Але до цього часу в Украiнi не розробленi методичнi рекомендацii щодо проведення державного санiтарного нагляду за експлуатацiiю бiологiчних ставiв з вищими водяними рослинами.

ЗвтАЩязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертацiйна робота виконана в межах науково-дослiдноi тематики кафедри комунальноi гiгiiни та екологii людини Нацiонального медичного унiверситету iменi О.О. Богомольця, де ведуться науковi дослiдження з гiгiiнiчноi оцiнки споруд малоi каналiзацii для санiтарноi охорони водних обтАЩiктiв вiд забруднення стiчними водами i профiлактики кишкових iнфекцiй та iнвазiй серед населення, що розповсюджуються водним шляхом. Результати дослiджень увiйшли до науково-дослiдноi роботи: тАЬСанiтарно-гiгiiнiчнi дослiдження та оцiнка роботи автоматичноi станцii тАЬСимбiотенктАЭ i бiологiчних ставiв з вищою водяною рослиннiстю (ВВР)тАЭ, державний реiстрацiйний номер 0196U 023491. Здобувач був виконавцем окремих фрагментiв названоi теми.

Мета та завдання дослiдження. Мета: науково обТСрунтувати умови третинного очищення промислових стiчних вод у бiоставах з вищими водяними рослинами вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень.

Для досягнення вказаноi мети були поставленi наступнi завдання:

1) провести гiгiiнiчну оцiнку третинного очищення промислових стiчних вод у бiологiчних ставах з вищими водяними рослинами;

2) дослiдити механiзми третинного очищення промислових стiчних вод у дослiдно-експериментальних бiоставах з вищими водяними рослинами вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень;

3) експериментально обТСрунтувати доцiльнiсть застосування бiоставiв з вищими водяними рослинами для третинного очищення промислових стiчних вод вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень;

4) дати гiгiiнiчну оцiнку ефективностi третинного очищення промислових стiчних вод вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень в натурних умовах експлуатацii бiостава з вищими водяними рослинами;

5) дослiдити вплив скиду третинно очищених промислових стiчних вод на санiтарний стан поверхневоi водойми тАУ р. Березiвки;

6) розробити технологiчний регламент функцiонування бiоставiв з вищими водяними рослинами по третинному очищенню промислових стiчних вод та методичнi рекомендацii проведення державного санiтарного нагляду за iх експлуатацiiю.

ОбтАЩiкт дослiдження: третинне очищення промислових стiчних вод у бiоставу з вищими водяними рослинами вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень.

Предмет дослiдження: дослiдно-експериментальнi та промисловi бiостави; ВВР (очерет звичайний, комиш озерний, рогоз широколистий та вузьколистий, лепеха болотяна, ряска мала); бiологiчно очищенi промисловi стiчнi води, бактерii групи кишковоi палички (E. сoli i Shigella sonnei), ентеровiруси (вiруси полiомiiлiту та Коксакi В 6).

Методи дослiдження: для виконання поставлених у роботi завдань застосовували санiтарно-хiмiчнi, санiтарно-бактерiологiчнi, санiтарно-вiрусологiчнi та статистичну обробку отриманих результатiв дослiджень.

Наукова новизна одержаних результатiв. Вперше науково обТСрунтовано доцiльнiсть застосування бiоставiв з ВВР для третинного очищення промислових стiчних вод вiд залишкiв бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень макрофiтами при гiдравлiчному навантаженнi бiостава 3 000 м³/га/добу i тривалостi перебування стокiв у спорудi впродовж 5-7 дiб.

Вперше експериментально дослiджено дiю бiологiчно-активних речовин ВВР: очерету звичайного (Phragmites communis L.), рогозу широколистого (Typha latifolia L.), рогозу вузьколистого (Typha angustifolia L), лепехи болотяноi (Acorus calamus L.), комишу озерного (Scirpus lacustris L.), ряски малоi (Lemna minor L.) i зелених водоростей щодо здатностi iх активно пригнiчувати патогеннi бактерii i вiруси у водному середовищi. Встановлено, що серед вивчених ВВР iснують види, в яких присутнi бiологiчно-активнi речовини з вiрулiцидними властивостями. Дослiджений фрагмент гомологiчного ряду ВВР бiостава, здатних iнтенсифiкувати процеси третинного очищення промислових стiчних вод та звiльняти iх вiд залишкiв бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень.

На пiдставi проведених дослiджень якостi третинно очищених промислових стiчних вод металургiйноi галузi в бiоставу з ВВР встановлено, що за санiтарно-хiмiчними та санiтарно-мiкробiологiчними показниками вони вiдповiдають вимогам санiтарних правил та норм до скиду iх у вiдкритi водойми без нанесення шкоди останнiм чи можуть бути використаннi до 40% у зворотне водопостачання як технiчна вода.

Практичне значення одержаних результатiв. В результатi проведення комплексноi санiтарно-гiгiiнiчноi оцiнки третинного очищення промислових стiчних вод металопереробного комплексу вiд залишкiв бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень встановлено, що доочищенi стоки повнiстю вiдповiдають нормативним документам до скиду iх у вiдкритi водойми та доведена можливiсть широкого використання бiоставiв з ВВР як альтернативного способу бiологiчного доочищення у порiвняннi з iншими iснуючими методами.

Проведенi дослiдно-експериментальнi та натурнi дослiдження технологiчного процесу ефективностi третинного очищення стiчних вод вiд бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень у бiоставах з ВВР, запропонованi для широкого впровадження в очисних каналiзацiйних спорудах на пiдприiмствах металопереробноi галузi як простий, ефективний та рентабельний метод.

Розроблений та впроваджений технологiчний регламент очищення промислових стiчних вод у бiологiчних ставах, засаджених вищими водяними рослинами, для Криворiзького гiрничо-збагачувального комбiнату окислених руд (КГЗКОР) м. Долинська Кiровоградськоi обл. на 5 тис.м³/добу. Пiдготовленi методичнi рекомендацii проведення державного санiтарного нагляду за експлуатацiiю бiологiчних ставiв з вищими водяними рослинами.

Особистий внесок здобувача. Автор самостiйно визначив програму дослiджень, мету й завдання та здiйснив поетапно iх реалiзацiю з позицiй системного пiдходу. Дослiдив науково-iнформацiйнi джерела з проблем очищення стiчних вод у бiоставах рiзних конструкцiй i методiв знезаражування стiчних вод. Розробив методологiю дослiдження та забезпечив збiр i обробку експериментальних даних.

Автором особисто проведений скринiнг екстрактiв окремих видiв ВВР по вивченню iх властивостей вiдносно згубноi дii на патогенну мiкрофлору, прийняв участь в дослiдженнi фрагменту гомологiчного ряду ВВР бiостава i дослiдив iх вплив на процеси ефективного третинного очищення шляхом зменшення вмiсту патогенноi мiкрофлори, органiчних i мiнеральних забруднень у промислових стiчних водах.

За участю дисертанта проведена комплексна санiтарно-гiгiiнiчна оцiнка умов третинного очищення промислових стiчних вод пiдприiмств металопереробноi галузi вiд залишкiв бiологiчних, органiчних i мiнеральних забруднень та доведена доцiльнiсть використання бiоставiв з ВВР, як альтернативного способу доочищення стокiв. Розроблений та впроваджений технологiчний регламент очищення промислових стiчних вод у бiологiчних ставах, засаджених вищими водяними рослинами, в КГЗКОР м. Долинська на 5 тис.м³/добу та пiдготовленi й виданi методичнi рекомендацii тАЬПроведення державного санiтарного нагляду за експлуатацiiю бiологiчних ставiв з вищими водяними рослинамитАЭ. Аналiз результатiв, iх узагальнення, iнтерпретацiю та формулювання основних положень i висновкiв проведено спiльно з науковим керiвником.

Апробацiя результатiв дослiдження. Результати дослiджень i основнi положення дисертацii опублiкованi та доповiдалися на науково-практичних конференцiях: IV Всеукраiнська науково-методична конференцiя з мiжнародною участю тАЬЕкологiя та iнженерiя. Стан, наслiдки, шляхи створення екологiчно чистих технологiйтАЭ (Днiпродзержинськ, 2002); Мiжнародна науково-практична конференцiя тАЬВоднi ресурси на рубежi ХХРЖ ст. Проблеми рацiонального використання, охорони та вiдтвореннятАЭ (Киiв, 2003); 58 Науково-практична конференцiя студентiв та молодих вчених Нацiонального медичного унiверситету iменi О.О. Богомольця з мiжнародною участю тАЬАктуальнi проблеми сучасноi медицинитАЭ (Киiв, 2003); Наукова конференцiя молодих учених тАЬОхорона водного басейну та контроль якостi водитАЭ (Киiв, 2004), де дана робота нагороджена РЖРЖРЖ премiiю; ХРЖV зтАЩiзд гiгiiнiстiв Украiни: тАЬГiгiiнiчна наука та практика на рубежi столiттятАЭ (Днiпропетровськ, 2004); Проблемы оценки риска здоровью населения от воздействия факторов окружающей среды (Москва, 2004); 59 Науково-практична конференцiя студентiв та молодих вчених Нацiонального медичного унiверситету iменi О.О. Богомольця з мiжнародною участю тАЬАктуальнi проблеми сучасноi медицинитАЭ (Киiв, 2005).

Публiкацii. За темою дисертацii опублiковано 14 наукових праць, серед яких 4 у фахових виданнях, рекомендованих ВАК Украiни. Спiвавтор 1 декларацiйного патенту Украiни на винахiд, 1 технологiчного регламенту, 1 методичних рекомендацiй, зробив 3 впровадження результатiв наукових дослiджень дисертацiйноi роботи.

Структура та обсяг дисертацii. Дисертацiйна робота викладена на 244 сторiнках друкованого тексту та складаiться iз вступу, 6 роздiлiв, аналiзу та узагальнення результатiв дослiджень, висновкiв, мiстить 14 рисункiв та 18 таблиць, 5 додаткiв, список використаних джерел лiтератури складаiться iз 287 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМРЖСТ РОБОТИ

Програма, матерiали та методи дослiдження. З метою реалiзацii поставлених у роботi завдань нами були дослiдженi проби стiчних вод з дослiдно-експериментальних та промислових бiоставiв, засаджених ВВР, за санiтарно-хiмiчними, санiтарно-бактерiологiчними та санiтарно-вiрусологiчними показниками якостi.

В лабораторних умовах моделювали роботу бiологiчних ставiв з ВВР та проводили дослiдження щодо якостi третинного очищення в них промислових стiчних вод. Здiйснювали вiдбiр проб води у стерильнi флакони на входi, посерединi та на виходi стiчних вод з бiостава. ОбтАЩiм проб для санiтарно-хiмiчних та санiтарно-вiрусологiчних дослiджень складав 1 дм³, а для санiтарно-бактерiологiчних дослiджень тАУ 500 см³ води.

Ефективнiсть третинного очищення промислових стiчних вод у бiоставу з ВВР визначали за такими санiтарно-хiмiчними показниками: температурою, запахом, прозорiстю, рН (лужнiстю), завислими речовинами, розчиненим киснем, БСК₅, ХСК, азотом амонiйним, азотом нiтритiв, азотом нiтратiв, фосфатами, сульфатами, залiзом, нафтопродуктами, жирами та маслами, СПАР, сухим залишком, жорсткiстю, бiкарбонатами, хлоридами, кальцiiм, магнiiм, калiiм+натрiiм згiдно (Лурье Ю.Ю., 1984 г.).

Санiтарно-бактерiологiчнi дослiдження стiчних вод, як загальне мiкробне число та колi-iндекс в пробах визначали у вiдповiдностi з нормативними документами (ГОСТ 17.1.5.02-80. Охрана природы. Гидросфеса.

Щиро дякую завiдувачу лабораторii мiкробiологii РЖнституту нефрологii АМН Украiни к.б.н., ст.н.сп. Бойку РЖ.РЖ. i головному спецiалiсту тАЬУкрНДРЖводоканалпроеттАЭ, к.б.н., ст.н.сп. Кравцю В.В. за консультативну та практичну допомогу при виконаннi роботи.

Гигиенические требования к зонам рекреации водных объектов; Методические указания по санитарно-микробиологическому анализу воды из поверхностных водоемов №2285-81, от 19 января 1981 г.). Санiтарно-вiрусологiчнi дослiдження стiчних вод здiйснювали згiдно методiв, описаних у монографii (Гирiн В.М. та iн. Посiбник з медичноi вiрусологii. тАУ Киiв, 1995).

В експериментах по вивченню впливу ВВР на виживання патогенних бактерiй використовували паспортизованi штами бактерiй групи кишковоi палички E. сoli штами: (О-111 L⁺ i О-124 L^‑) та Shigella sonnei. У санiтарно-вiрусологiчних дослiдженнях використовували атенуйований штам вiрусiв полiомiiлiту РЖРЖ типу Себiна (Р-712 Ch, 2 ab) i Коксакi В 6 (штам Hammon), одержанi з РЖнституту полiомiiлiту та вiрусних енцефалiтiв (РФ, м. Москва). Вiруси культивували в перещеплюваних культурах клiтин Hep-2 при використаннi середовища 199 з антибiотиками в якостi пiдтримуючого. Вибiр даних вiрусiв був продиктований тим, що останнi вiдносяться до найбiльш стiйких ентеровiрусiв щодо дii фiзико-хiмiчних факторiв. Це важливо враховувати при проведеннi санiтарно-вiрусологiчних дослiджень як в лабораторних, так i в природних умовах. Визначення вмiсту ентеровiрусiв у пробах води здiйснювали методом iх титрування за ефектом бляшкоутворення в культурах клiтин пiд бентонiтовим покриттям (Широбоков В.П., 1974).

Статистичнi методи дослiдження проводили згiдно (Ашмарiна РЖ.П. та iн., 1962; Лакiна Г.Ф., 1980; Лапача С.Н. та iн., 2001). Отриманi кiлькiснi результати дослiджень обробленi загальноприйнятими методами варiацiйноi i кореляцiйноi статистики з використанням значень середньоi арифметичноi (), середньоi похибки середньоi арифметичноi (m), квадратичного вiдхилення (у), достовiрнiсть вiдмiнностей показникiв мiж двома величинами оцiнювали за t-критерiiм при значимостi р<0,05. Застосовували ПК типу РЖВМ (PENTIUM-4) з використанням пакету програм тАЬStatistica for WindowsтАЭ версiя 5.0, розробник Stat Soft and Inc. 1984-1995, США. В процесi виконання дисертацiйноi роботи в умовах лабораторного та натурного експерименту було проведено 1 560 санiтарно-хiмiчних дослiджень, 610 санiтарно-бактерiологiчних дослiджень та 184 дослiдження по видiленню ентеровiрусiв iз стiчних вод бiоставiв з ВВР та поверхневоi водойми тАУ р. Березiвки.

Гiгiiнiчнi дослiдження третинного очищення промислових стiчних вод у дослiдно-експериментальних бiоставах з вищими водяними рослинами. Представленi гiгiiнiчнi дослiдження третинного очищення промислових стiчних вод у дослiдно-експериментальних бiоставах з вищими водяними рослинами для наукового обТСрунтування оптимальних параметрiв iх навантаження на 1 га площi та визначення необхiдного часу доочищення стiчних вод у данiй спорудi перед iх скидом у природну водойму тАУ р. Березiвку.

Моделювали функцiонування дослiдно-експериментальних бiоставiв, що були збудованi у спiввiдношеннi 1:1 000 до дiючого промислового бiостава. Технологiчна схема включала подачу бiологiчно очищених промислових стiчних вод пiсля вторинного вiдстiйника; iмнiсть для прийняття даних стiчних вод обтАЩiмом 8,0 м³, окремо взятi 5 металевих iмностей обтАЩiмом 3,0 м³ кожна, засадженими вищими водяними рослинами, в тiй послiдовностi, що iснуi в промислових бiоставах. Термiн перебування стiчних вод у кожнiй секцii бiостава з ВВР становив 1 добу. Загальний час перебування стiчних вод у дослiдно-експериментальних спорудах становив 5 дiб.

У дослiднi бiостави на пiщанi подушки розмiщували дренажнi труби, а потiм iх засипали щебенем на глибину 40-45 см. Стiчнi води до очисноi споруди подавались поверхнево з регулюванням за допомогою вентиля, а вiдводились через дренажнi труби. Висота водяного стовпа в спорудi третинного очищення промислових стiчних вод складала 1,0 м. У кожен бiостав були висадженi такi ВВР: в перший тАУ очерет звичайний у кiлькостi 75 рослин/м²; у другий тАУ 100 рослин/м² комишу озерного; у третiй тАУ 30 рослин/м² рогозу вузьколистого; у четвертий тАУ 20 рослин/м² рогозу широколистого; у птАЩятий тАУ 30 рослин/м² лепехи болотяноi.

Гiдравлiчне навантаження на дослiдно-експериментальнi бiостави з ВВР становило 3 м³/м² площi/добу. Усередненi данi органiчних забруднень промислових стiчних вод, що надходили на третинне очищення за БСК₅ становили вiд 33 мг О₂/дм³ до 36 мг О₂/дм³.

Розрахунками встановлено питоме вагове навантаження на бiостави, що складало 0,578 г О₂/БСК₅/добу/м³ надходячих стокiв. Бiостави працювали в постiйному режимi навантажень промисловими стiчними водами у весняно-лiтнiй та осiннiй перiод експлуатацii.

Усередненi середньомiсячнi результати доочищення стiчних вод у дослiдно-експериментальних бiоставах наведенi в (табл. 1). Встановлено, що органiчнi забруднення стiчних вод за БСК₅ знизились вiд 34,73 мг О₂/дм³ на входi до 5,09 мг О₂/дм³ на виходi iх iз бiоставiв (при ГДК 15 мг О₂/дм³). Ефективнiсть третинного очищення становила 85,34% упродовж 5 дiб перебування стокiв у спорудi. Показник ХСК стiчних вод зменшився з 58,16 мг О₂/дм³ на входi в бiостави до 31,15 мг О₂/дм³ на виходi (при ГДК 80 мг О₂/дм³), що становило 46,44% ефективностi третинного очищення. Завислi речовини стiчних вод зменшились з 13,58 мг/дм³ на входi в бiостави до 6,45 мг/дм³ на виходi (при ГДК 15 мг/дм³), що становило 52,51% ефективностi доочищення. Вмiст розчиненого кисню у водi збiльшився з 3,91 мг О₂/дм³ на входi в бiостави до 6,27 мг О₂/дм³ на виходi впродовж 5 дiб. У спорудах iнтенсивно протiкали процеси нiтрифiкацii та денiтрифiкацii стiчних вод. Зокрема, вмiст азоту амонiйних солей в стiчних водах знижувався з 0,52 мг/дм³ на входi в дослiдно-експериментальнi бiостави до 0,39 мг/дм³ на виходi (при ГДК 0,5 мг/дм³), концентрацiя азоту нiтритного в стiчних водах знизилась з 0,19 мг/дм³ на входi в бiостави до 0,07 мг/дм³ на виходi (при ГДК 0,08 мг/дм³), вмiст азоту нiтратного в стiчних водах зменшився з 23,54 мг/дм³ на входi в бiостави до 19,66 мг/дм³ на виходi (при ГДК 40,0 мг/дм³).

Таблиця 1

Усередненi санiтарно-хiмiчнi та санiтарно-мiкробiологiчнi показники якостi стiчних вод дослiдно-експериментальних бiоставiв у весняно-лiтнiй та в осiннiй перiоди iх експлуатацii

Примiтки: 1) тАУ середнiй мiсячний показник; 2) m тАУ стандартна похибка.

Суттiво знизились санiтарно-бактерiологiчнi показники якостi доочищених стiчних вод. Так, загальне мiкробне число в стiчних водах дослiдно-експериментальних бiоставiв зменшилось з 6,7В·10³ КУО/см³ на входi до 6,9В·10² КУО/см³ на виходi з них (ефективнiсть доочищення тАУ 89,66%); iндекс БГКП стiчних вод зменшився з 7,2В·10³ КУО/дм³ на входi в бiостави до 3,0В·10² КУО/дм³ на виходi з них (ефективнiсть тАУ 95,83%).

Отриманi данi ефективного третинного очищення стiчних вод в умо-вах дослiдно-експериментальних дослiджень пiдтвердженi в промислових бiоставах з ВВР для третинного очищення стiчних вод вiд пiдприiмства металопереробноi галузi та рекомендовано для послiдуючого iх використання як технiчноi води в закритому, зворотньому водопостачаннi.

Експериментальне обТСрунтування доцiльностi застосування бiоставiв з вищими водяними рослинами для зменшення вмiсту патогенноi мiкрофлори у промислових стiчних водах при iх третинному очищеннi. Представлене обТСрунтування доцiльностi застосування бiоставiв з вищими водяними рослинами для третинного очищення промислових стiчних вод вiд патогенноi мiкрофлори у лабораторних умовах та розробленi рекомендацii щодо подальшого iх застосування з цiiю метою у промислових умовах.

В умовах лабораторного експерименту нами проведено вивчення дii екстрактiв iз зелених водоростей (Сhlorella vulgaris, Ankistrodermus bijugatus, Scenedesmus quadricauda) i вищих водяних рослин тАУ ряски малоi (Lemna minor L.) на здатнiсть останнiх iнактивувати патогеннi бактерii та вiруси в стiчних водах (рис. 1).

Кiлькiсть вiрусiв (БУО/дм³)

Рис. 1. Вплив екстрактiв зелених водоростей (Сhlorella vulgaris, Ankistrodermus bijugatus, Scenedesmus quadricauda) та з ВВР ‑ ряски малоi (Lemna minor L.) на iнфекцiйнiсть вiрусiв полiомiiлiту.

Дослiдженнями екстрактiв iз фiтофлори встановлено, що зеленi водоростi мають виражену вiрулiцидну дiю. При 30 хв контактi екстракту зелених водоростей у водi iнактивуiться бiльш 73,33% вакцинного штаму вiрусiв полiомiiлiту РЖРЖ типу Себiна. Екстракти вищоi водяноi рослини (ряска мала) iнактивують понад 99,34% вiрусних часток за вказаний час. Тобто вiрулiцидна активнiсть ряски бiльш виражена, нiж у зелених водоростей. Однак, досягти повноi iнактивацii вiрусiв за вказаний час (90 хв) в умовах лабораторного дослiду не вдалося.

В подальшому експериментально дослiджували вплив екстрактiв iз ВВР на iнактивацiю вiрусiв. Встановлено, що серед дослiджених ВВР найвищу вiрулiцидну активнiсть проявляли екстракти iз лепехи болотяноi (табл. 2).

Таблиця 2

Вплив екстрактiв iз вищих водяних рослин на iнфекцiйну активнiсть вiрусiв полiомiiлiту

Примiтки: 1) чисельник тАУ залишкова iнфекцiйнiсть вiрусiв БУО/дм³; 2) знаменник тАУ ефективнiсть iнактивацii вiрусiв, %.

Так, при взаiмодii екстрактiв iз вiрусом полiомiiлiту через 30 хв iнактивуiться 96,25% вiрусних часток, через 60 хв тАУ 99,53%, а через 90 хв наступала повна iнактивацiя вiрусiв (100%). РЖнтенсивнiсть iнактивацii вiрусiв залежала вiд концентрацii екстрактiв iз вищих водяних рослин у водi бiоставiв (табл. 3).

Таблиця 3

Показники iнактивацii вiрусiв полiомiiлiту залежно вiд концентрацii екстракту лепехи болотяноi у водi

Примiтка. Взаiмодiя вiрусiв з екстрактом лепехи болотяноi вiдбувалась при температурi +22 ^оС впродовж 30 хв.

Доведено, що для ефективноi iнактивацii вiрусiв полiомiiлiту достатньо створити у водi 0,5-1,0% концентрацiю екстрактiв лепехи болотяноi. Це досягаiться шляхом висадження певноi кiлькостi лепехи болотяноi на 1 м² площi бiостава (17-20 рослин/м²) та дотриманням термiну перебування стiчних вод у спорудi.

В лабораторних умовах вивчали активнiсть екстрактiв з ВВР, що видiляють у воду в процесi iх вегетацii бiологiчно-активнi речовини, якi пагубно дiють на вiруси полiомiiлiту РЖРЖ типу Себiна та Коксакi В 6. Рослини вирощували в дослiдно-експериментальних бiоставах у весняно-осiннiй перiод впродовж 8-10 мiс. Вiдбирали проби води iз бiоставiв, куди вносили штами вiрусiв i спостерiгали за iнтенсивнiстю iнактивацii вiрусiв (табл. 4). Отриманi данi засвiдчили, що iнактивацiя вiрусiв найбiльш iнтенсивно вiдбуваiться у водi, де вегетувала лепеха болотяна. Так, через 60 хв спостереження iнактивувалось до 99,93% вiрусiв полiомiiлiту. Для рогозу широколистого показники iнактивацii вказаних вiрусiв складали тАУ 95,0%, для очерету звичайного тАУ 86,67%.

Аналогiчнi закономiрностi вiрулiцидноi дii екстрактiв iз лепехи болотяноi встановленi на моделi вiрусiв Коксакi В 6, як представникiв патогенноi групи iз сiмейства Picornaviridae. Це свiдчить про те, що екстракти ВВР здатнi iнактивувати як вакциннi, так i вiрулентнi штами вiрусiв, якi зустрiчаються у водi.

Також вивчали вплив екстрактiв лепехи болотяноi на окремi види ентеропатогенних бактерiй. Встановлено, що кишковi бактерii iнактивувалися у водi пiд дiiю бiологiчно-активних речовин ВВР. В умовах кiмнатноi температури процеси зниження вмiсту патогенних бактерiй прискорювалися i становили для Е. сoli О-111 тАУ 80,86%, для E. сoli О-124 тАУ 45,26%, Shigella sonnei тАУ 68,57%. При зниженнi температури до +4В°С процеси iнактивацii бактерiй уповiльнювалися, але не припинялися.

Таблиця 4

Вплив екстрактiв вищих водяних рослин на вiруси полiомiiлiту у водi дослiдно-експериментальних бiоставiв

Примiтка. РЖнактивацiя вiрусiв полiомiiлiту РЖРЖ типi Себiна у водi бiоставiв, засаджених рогозом широколистим та рогозом вузьколистим, iдентична при 60 хв експозицii.

Таким чином, в модельних умовах при вирощуваннi ВВР у дослiдно-експериментальних бiоставах вода набуваi знезаражуючих властивостей за рахунок видiлення останнiми бiологiчно-активних речовин, що згубно впливають на патогеннi вiруси та бактерii.

РЖснуi також ряд iнших факторiв, що обмежують поширення патогенноi мiкрофлори у водi поверхневих водойм, зокрема: вплив сонячного опромiнення, змiни показника рН води, наявнiсть мiкробiв-антагонiстiв, адсорбцiя на твердих частках, гумiфiкацiя та iншi.

Отриманi в лабораторних умовах данi ми вирiшили перевiрити на ВВР, що вегетують в промислових умовах експлуатацii бiоставiв та збiль-шеннi часу перебування стiчних вод у спорудi. Важливо було дослiдити динамiку звiльнення стiчних вод промислового бiостава вiд штучно внесе-них в окремо взятi обтАЩiми води з дiючого бiостава на рiзних його дiлянках, вiд вiрусiв полiомiiлiту та Коксакi В 6. Данi iнактивацii штучно внесених вiрусiв у окремо взятi обтАЩiми води з промислового бiостава, де вегетували рiзнi види ВВР, у лiтню пору року наведенi в (табл. 5). Дослiдженнями ди-намiки iнактивацii вiрусiв полiомiiлiту РЖРЖ типу Себiна встановлено, що про-мисловi стiчнi води на входi в бiостав проходять крiзь заростi та кореневу систему очерету звичайного, на серединi тАУ через рогоз широколистий та ро-гоз вузьколистий, а на виходi тАУ через заростi лепехи болотяноi i ефективно звiльняються вiд вiрусiв. Так, у лiтнiй перiод спостережень у пробах води бiостава, де був засаджений рогоз широколистий, вже на 2 добу iнактивува-лось 98,33% вiрусiв, на 5 добу тАУ 99,40%. У водi бiостава з лепехою болотя-ною динамiка iнактивацii вiрусiв мала такi показники: на 2 добу тАУ 97,9%; на 5 добу тАУ 100%. У пробах води на виходi з бiостава ефективнiсть iнактивацii вiрусiв складала 97,05-98,03% на 2-5 добу спостережень, що можливо, повтАЩя-зано з ефектом перемiшування води та зниженням цим самим концентрацii бiологiчно-активних речовин, якi видiляють ВВР в процесi вегетацii.

Таблиця 5

Динамiка звiльнення вiд штучно внесених вiрусiв полiомiiлiту в проби води з промислового бiостава з ВВР у лiтню пору року