Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.06) на тему:Теоретическое обоснование, усовершенствование и разработка мероприятий, направленных на оптимизацию технологий естественной биологической очистки сточных вод с возможностью использования их на орошение и рыборазведение

г, о ОД 2 0 МАЙ 1Я97

На правах рукописи

СМИРНОВА ИРИНА РОБЕРТОВНА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, УСОВЕРШЕНСТВОВАНИИ И РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА ОПТИМИЗАЦИЮ ТЕХНОЛОГИЙ ЕСТЕСТВЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ их НА ОРОШЕНИЕ И РЫБОРАЗВЕДЕНИЕ

16,00 06. ПсЧфИНТрЮ.Ч С.МН'сим;;| НаЧ'Ч 1(4

АВТОРЕФ Е РАТ

диссертации на соискание ученей степени локтра веге()1шчрш>1.\ илук

Ь'пчк»;». 1497

Работ а выполнена во Всероссийском научно-исслслошмельском щи ип VIс ветеринарной санитариилш иены и экологии

Научный консультант: член-корреспондент РАСХН,

доктор ветеринарных наук, профессор Г.К. Волков (ВНИИВСГЭ)

Официальные оппоненты: академик РАСХН,

доктор ветеринарных на\к. профессор И.А. Бакулов (ВНЙИВВнМ),

доктор биологических наук А.А. Денисов ( ВНИИТиБП ),

доктор ветеринарных наук В.А. Долгов ( ВНИИВСГЭ >

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт ирригационного рыбоводства

Зашша состоится "__" ______________ 1997 г. в _______ час на

заседании диссертационного совета Д.<120.50.01. при Всероссийском лаучно-исследовательском институте ветеринарной сайт ирг. и. гигиены и экологиии (123022, Москва, Звенигородское шоссе, 5, ВНИИВСГЭ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарном санитарии, гигиены и экологии.

Автореферат разослан "____"________________1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Jl.il Пнм<ч|1>ва

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Охрана окружающей среды в настоящее время приобрела мировое значение. Загрязнение водных ресурсов, атмосферного воздуха, почвы и растительности происходит вследствие урбанизации и интенсификации промышленного и сельскохозяйственного производства.

После ввода в эксплуатацию крупных сельскохозяйственных предприятий по производству и переработке свинины, говядины и молока в зонах промышленного животноводства создалась сложная экологическая ситуация. Перевод животноводства на промышленную основу изменил технологию удаления навоза из животноводческих помещений, где стали внедряться системы гидросмыва и самосплава, что привело к образованию большого количества бесподстилочного навоза (полужидкого, жидкого и, особенно, навозных стоков).

Большой выход бесподстилочного навоза и накопление его на

ограниченных территориях животноводческих комплексов

обусловили высокую гидравлическую нагрузку на очистные

сооружения и кормовые угодья, что осложнило их эксплуатацию, а

также создало угрозу загрязнения поверхностных и грунтовых вод,

о

воздушного бассейна и ПоЧвИ различными вредными веществами, токсичными элементам» и патогенными микроорганизмами, содержащимися в органических отходах* Другим фактором, обуславливающим интенсивное загрязнение окружающей природной Среды вокруг животноводческих предприятий, является отсутствие в проектах научно-обоснованных ветеринарно-санитарных и природоохранных мероприятий при переработке навоза и стоков.

Особо важной эхологической проблемой в настоящее время "Среда" ■ ключевое слово, компьютер выдает с заглавной буквы.

является охрана естественных водных источников от загрязнения органическими отходами (навозом и стоками) животноводческих и промышленных предприятий.

К тому же навоз и сточные воды могут служить факторами передачи более 100 возбудителей болезней животных н человека. Проблема их деконтаминации является актуальной как в санитарном, так и в экономических аспектах. Лоэтому очистка, обеззараживание и утилизация навоза и сточных вод агропромышленного сектора является актуальной проблемой, стоящей на стыке биотехнологии и ветеринарной санитарии. Решение этой научной задачи идет по пути использования экологически безопасных технологий на основе естественных природных процессов. При этом, очистные сооружения рассматриваются не как технологические конструкции, а как антропогенные экосистемы: -

В этом плане наиболее приемлемым является использование ' !стем биологических прудов различной направленности. Использование таких систем позволяет обеспечить высокую степень очистки сточных вод от различных органических веществ и частичную санацию от возбудителей инфекционных заболеваний. Одновременно получить дополнительные объемы чистой воды для повторного использования и повышения эффективности рыбоводства при выращивании высококачественного рыбопосадочного материала.

Как показывает практика, в созданных биотехнологических системах рыбоводно-биологических прудов стоки очищаются до требуемых норм с помощью активного использования водорослей, простейших, ракообразных, аэробных и анаэробных микроорганизмов. Однако до настоящего времени не решены вопросы стабильного получения экологически чистых конечных продуктов, а также оптимизации и стабилизации процессов разложения

органических отходов и санации стоков. В связи с возрастающим дефицитом чистой воды и жесткими требованиями к охране окружающей Среды, теоретическое обоснование и разработка основных ветеринарно-санитарных и природоохранных мероприятий для» Оптимизации естественных процессов очистки стоков является актуальной задачей современной ветеринарно-саннтарной науки, имеющей важное значение в решении научно-прикладной проблемы -создания экологически приемлемых, малоотходных и экономичных технологий переработки навоза и стоков животноводческих ферм и комплексов.

Цель и задачи исследований.

Целью настоящей работы является - теоретическое обоснование, усовершенствование и разработка ветеринарно-санитарных правил использования систем естественной биологической очистки животноводческих н птицеводческих стоков при подготовке их для орошения и рыборазведения.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи: . • 1. Провести натурную ветеринврио-санитарную и эхологическую оценку существующих технологий естественной биологической очистки сточных вод.

2. Определить уровень микробной контаминации сточных вод в биоэкосистемах и их самоочищающую способность.

3. Изучить выживаемость условно-патогенной и санитарно-показательной микрофлоры под влиянием альгологического комплекса (АК) микроводорослей в моделируемых лабораторных условиях.

4. Установить механизм антибактериального действия фитопланктона и Макрофитов на процессы самоочищения сточных

вод.

5. Определить роль отдельных факторов внешней Среды на процессы самоочищения сточных вод в биоэкосистемах,

6. Установить возможность использования биоинженерного сооружения "Ботаническая площадка" с высшей водной растительностью (ВВР) для доочистки сточных вод и выращивания рыбопосадочного материала на свиноводческих стоках.

7. Разработать ветеринарно-санитарные правила и основные экологические положения утилизации сточных вод свиноводческих хозяйств, птицефабрик и предприятий перерабатывающей промышленности в биологических прудах.

Научная цови?на.

В многолетних экспериментальных и опытно-производственных условиях установлено, что существующая технология утилизации сточных вод в системе рыбоводно-биологических прудов, функционирующих в проточном режиме не достаточно обеспечивает ил очистку и обеззараживание до нормативных требования, предъявляемых к биологически неполноценной воде и несоответствует ветеринарно-санитарным требованиям для использования их в оборотных производственных целях.

Впервые изучена выживаемость условно-патогенной и . санитарно-показатеяьной микрофлоры под влиянием альгологического комплекса (АК) микроводорослей и отдельных факторов внешней Среды.

Изучен механизм антибактериального действия фитопланктона и макрофитов на процессы самоочищения сточных вод.

Впервые разработаны технологические и ветеринарно-санитарные режимы использования ассоциации АК мироводорослей, ракообразных и рыбы для оптимизации процессор очистки и обенаражнвання сгоков в системах биопрудов.

Впервые теоретически обоснована и внедрена углубленная доочистка свиноводческих стоков на ботанической площадке с высшей водной растительностью (ВВР).

Разработана технология выращивания рыбопосадочпсн о материала на очищенных и обеззараженных стоках в системе биологических прудов.

Определены основные гидрохимические и санитарии бактериологические параметры воды в рыбоводно-биологических прудах, разработаны нормативы плотности посадки молодняка рыбы, способствующие увеличению рыбопродуктивности прудов.

Разработаны ветеринарно-санитарные правила и основные экологические положения по утилизации сточных вод птицефабрик в биологических прудах.

Изучена возможность использования утилизированных сточных вод предприятий перерабатывающей промышленности на орошение.

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований разработаны ветеринарно-санитарные правила .использования систем естественной биологической очисти животноводческих стоков при подготовке их для орошения и рыборазведения.

Разработаны. и внедрены технологии выращивания рыбопосадочного материала в рыбоводно-биологических прудах на свиноводческих стоках, прошедших очистку и обеззараживание в системе биологических прудов и . на площадке с высшей водной растительностью.

Реализация результатов исследований. .

Научные разработки, положения и выводы вошли в "Вегеринарно-санитарные правила использования "" систем естественной биологической очистки животноводческих стоков при

г

подготовке их для орошения и рыборазведения" (М., 1996 г.), в ■С**

"Методические рекомендации по технологии выращивания рыбопосадочного материала в рыбоводно-биологических прудах на свиноводческих стоках, прошедших очистку и обеззараживание в системе биологических прудов и на площадке с высшей водной растительностью". (М.,1993), в "Рекомендации по использованию стоков убойного цеха Клинского мясокомбината для орошения цветочных культур в совхозе "Победа" Клинского района Московской области." (М., 1991), в "Пособие по устройству и эксплуатации сооружений естественной биологической очистки сточных вод для малых населенных пунктов, свиноводческих и птицеводческих предприятий". (М., 1994).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях ученых' срв^гов Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной санитарии, гагиены и экологии, ВНПО "Прогресс" по сельскохозяйственному использованию сточных вод (пос. Купавна. Московской обл.) - (19891995 г.г.); Всероссийской научно-производственной конференции (г. -Чебоксары, 1994 г.); секциях "Зоогигиена, ветеринарная санитария и охрана окружающей Среды" отделения ветеринарной медицины РАСХН (г. Москва, 1991 г.); секциях "Свиноводство", "Рыбоводство" отделения зоотехнии РАСХН (г. Москва, 1993-1995 г.г.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 18 печатных работах, опубликованных в трудах 8НИИВСГЭ, ВНПО "Прогресс" по сельскохозяйственному использованию сточных вод, материалах Всероссийской научно-производственной конференции (1994). в журналах. "Вестник РАСХН", "Ветеринария". "Г.пшктодстно".

Основой диссертационной работы являются результаты исследований по научно-технической проблеме 0.85.01 (задание 10.10.Т) "Провести научно-исследовательские работы по обеззараживанию сточных вод населенных пунктов, птицеводческих и других предприятий для использования их на орошение кормовых угодий"; хоздоговорные работы с ВНПО "Прогресс" (1988-1993 г.г.) по темам "Разработать систему прудовой очистки сточных вод населенных пунктов, птицеводческих предприятий и других производств для последующего их использования на орошение в различных почвенно-климатических зонах", "Подготовка сточных вод на сооружениях естественной биологической очистки с последующим использованием их на орошение и рыборазведение"; научно-техническая программа 05.17.Н4 (задание 7.6.91.95.) "Изучить закономерности естественной санации водных экосистем и на их основе усовершенствовать биотехнологии прудовой очистки' и обеззараживания сточных вод животноводческих и птицеводческих предприятий".

, Представленные в диссертации результаты исследований получены на основе экспериментальных работ, выполненных лично автором по самостоятельным планам Государственных и Межведомственных программ.

Объем и структура работы. •

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений.

Работа изложена на страницах машинописного текста,

содержит 4 схемы, А 9 таблиц, иллюстрирована i рисунками. Список

литературы включает 400 наименований отечественных и зарубежных авторов.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Место проведения исследований, материалы и методы.

Исследования проводились в течение 1986-1995 г.г. в лабораториях санитарии очистных сооружений и санитарной микробиологии Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной санитарии, гигиены и экологии (ВНИИВСГЭ), в опытно -производственных условиях на базе НПО "Прогресс" по сельскохозяйственному использованию сточных вод (п. Купавна Московской области), в хозяйствах Костромской области (АО "Шувалово"), Московской области (свиноводческий совхоз "Кленово-Чегодаево" Подольского района, птицефабрика "Краснополянская" г. Лобня, мясокомбинат и цВ5тов<?д^еский совхоз "Победа" г. Клин), Владимирской области (птицефабрика "Центральная"), а также на утииой фабрике г. Самарканда.

Ветеринарно-санитарная и гигиеническая оценка процессов очистки, обеззараживания и утилизации сточных вод & биоэкосистемах осуществлялась комплексно с использованием микробиологических, гидрохимических и гидробиологических методов исследований.

Научные эксперименты проводились поэтапно в соответствии с решаемыми задачами.

Изучение санитарно-бактериологического достояния изучаемых объектов проводили в соответствии с требованиями "Инструкции по лабораторному контролю очистных сооружений на животноводческих комплексах" ч 1, МСХ СССР, М., 1982 г., "Правил охраны иоверхногшмх иол от загрязнения _сточнмми ролами ' М 1974 г . "Методических указаний по сакитарно-микроСмкшчииетту «имт»«

воды поверхностных водоемов" МЗ СССР, М., 1981 г. с учетом следующих показателей: количества мезофильных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАнМ), коли-титра, титра стафилококка, наличия бактерий группы кишечной палочки (БГКП) и бактерий рода Salmonella, соотношения числа сапрофитных микроорганизмов, выросших при температуре +22° С в течение 48 часов и при температуре +37° С в течение 24 часов.

При изучении характера изменения микробиологических показателей в процессе самоочищения сточных вод отбирали пробы из исследуемых объектов и обсеменяли их тест-культурами Е. coli (0142), St. aureus (Р-209), S. dublin из расчета 1000 кл/мл.

Определение микобактерий туберкулеза проводили . с использованием флотационного метода в соответствии с "Наставлением по диагностике туберкулеза животных" ГАПК СССР, М., 1986 г. В качестве тест-микроорганизма использовали музейный штамм микобактерий туберкулеза В-5.

Качественный и количественный состав АК микроводорослей проводился при консультативной помощи сотрудников лаборатории подготовки сточных вод для орошения НПО "Прогресс" к.б.н., с.н.с. А.Н. Терешиной, к.с/х н., с.н.с. Ю.М. Субботиной. Альгологический комплекс был, в основном, представлен зеленой водорослью (Chloiella vulgaris) из отряда протококковых. t

Режим работы биопрудов определяли на основе гидрохимических показателей. Активную реакцию Среды (pH) определяли потенциометрическим методом в соответствии с ГОСТ 27979-88. Температурные показатели учитывали с помощью термометра. Количество растворенного кислорода; суммарное содержание окисляющих веществ; биохимическое потребление кислорода; азот-обший, аммонийный и органический; калий, фосфор

и другие показатели определяли по методикам, в соответствии с "Унифицированными методами исследования качества вод", "Рекомендациями по анализу сточных вод животноводческих комплексов" ВНПО "Прогресс", 1984 г.

Гидробиологические исследования по определению видового состава и биомассы фитопланктона, качественного и количественного состава зоопланктона и бентоса проводили в соответствии с методиками, разработанными МордухаЙ-Болотовскнм, 1965 г.; Жадиным, Липиным, 1950 г.

Изучение динамики роста, развития и физиологического сотояния исследуемого рыбопосадочного материала (молоди карпа) осуществляли по методике Винберга, 1965 г.

Подращивание молоди карп? осуществляли в последней ступени рыбоводно-биологических прудов; предварительно заполненных на 2/3 чистой водой и выдержанных в течение 10-12 дней. Сточная вода поступала в рыбоводные пруды по мере очистки из выше расположенных очистительных прудов.

Изучение температурного, кислородного и гидрохимического режимов рыбоводных прудов проводили по общепринятым в рыбоводстве методикам Алехина, 1950 г., Привезенцева, 1973 г.

Оценку результатов выращивания рыбы проводили с учетом комплекса показателей: средней массы и выживаемости сеголеток карпа, рыбопродуктивности прудов.

При проведении научно-нсследовательяри работ по теме диссертации выполнено 2500 санитарно-бактериологическкх исследований, 2160 гидрохимических анализов, 412 гидробиологических проб, проведено 3200 морфомстричсских и змерений на 1000 экземплярах рыб.

lilû.lllllJ I.

Динамика изменения гидроммических показателе!) почни» вод в АО "Шувалова" Костромской области по сезонам гола, в mi /л.

Технологические этапы биологической очистки

Спои года

ВПК}

Лют Взвешен. р2о, Раста. Б/масса Б/масса

амыон. в-Ва oj во дорос. зоошшнс.

Температура

"С

волы IbOljyxtl

5

6

1 9 10 II 12

0 net нет 10" 15°

0 нш не г 18" 25'

0 ист пег 10" 12"

Отстойник-шкопитель

вссиа лето осень

16000,0 1000,0 10000,0 1)200,0 1140,0 8116,0 22000,0 900,0 21156,0

Пруд-ниюпикд!»

весна лето

ОССН4

4800,0 700,0 600,0 15,0 0 нет ист ю" 12"

256,0 1016,0 404,0 20,0 0 нет нет 18" 25"

368,0 560,0 366,0 18,0 0 ист пег 8" 10"

Водорослевые пруди

весна лето осень

200,0 500,0 219,0 «24,0 185,0 515,0

200,0 115,0 250,0

0,141 0,117

0,7 40,0 30,0 10° 10'

2.0 200,0 50,0 19° 25'

1.0 30,0 50,0 ■ 7° 12'

Рвчковые пруды

весна лето осень

200,0 400,'0 30,0 0,111 2.0 50,0 70,0 12" 18°

100,0 240,0 21,0 0,125 3,05 100,0 100,0 20"

75,0 365,0 47,0 . 0,115 2,2 50,0 150,0 5° 10"

12.0 15.0 17,0 0,90 5,35 50,0 50,0 12° 15°

10,0 7.0 11,0 0,125 4,16 150,0 100,0 20° 25°

25,0 6J 30,0 0,100 6.32 100,0 100,0 5° 10°

3,0 3.0 8,0 0,71 6,0 30,0 30,0 10° 15°

4,0 3,0 6,0 0,100 6,0 ' 50,0 ЗП.О 20° 25°

6,6 га 15,0 0,100 9,76 30,0 ju,0 5" 10"

Рыбоводный пруа

•ее на лето осень

ilpya чистой воды

весна лето осень

7

3

Примечание: ( - ) не обнаружено

Санитарно-бактериологическая характеристика сточных вод в системе рыбоводно-биологаческих прудов АО "Шувалове" Костромской области по сезонам года.

ы/ы п/п Технологические этапы биологической очистки Сезон года Количество• МАФАнМ, КОЕ/мл Б КОЛИ-ТИТр (вход/выход) пеп ютогеи. серо». Титр ггафнло-юкка Салшо-нелли

1 2 3 4 5 6 7 I

1. Отстойник-накотпель весна лето осень 1 10"* - ю-7 0139,0147,0149 .л"' 6,2-6,0 .7 0101 -4 7,3-7,3 10 10~*

2. Пруд- ШКОЛИТСЛЬ весна лето' осень 7.5-7.« ,„-« |0-5 5,0-3,3 ^ ^ ^. _з . -«4-6.1 «0 •"> Ю Ю

3. Зодорослевые пруды весна лето осень 6,4 - 6,2 Ю^-Ю"' 0139.0147,0149 . ю'3 3,7-3,1 -4 -2 • -3 -2 ' . 41-37 10 -10 . 10 -КГ ю-6-!»"' ю^-ю"2

4. Рачковые пруды весна лето осень - ю^-ю"2 ; 2*3 *20 Ю"2-10-' ю"2-ю"1 I -4 -2 -2 10 -10 10 '1,0

5. Рыбоводный пруд весна лета осень ■ Ч.»5 Ю*2-10*' • 10г-ю' • 0,57 .| - .1 -0,63 Ю -1.0 . 10 -1,0 Ю"2-1,0 10"'-1.0

б. Пруд ЧИСТОЙ воды весна лето осень 0,51 10,0 10,0-1,0 0,17 10,0-50,0 - 10,0-50,0 0.21 . 10,0 - 10,0

Примечание: (-) - микроорганизмы не выделены, . () - микроорганизмы выделены.

Из данных таблицы 1 видно, что стоки, прошедшие все технологические этапы очистки и поступающие в пруд чистой воды имеют гидрохимические показатели по БПКз в пределах 3,0-6,0 мг/л, концентрации взвешенных веществ - 8,0-15,0 мг/л, аммонийного азота 2,2*3,0 мг/я, растворенного кислорода - до 9,76 мг/, что характеризует высокую степень их очистки.

Санитарно-бактериологическое состояние свиноводческих стоков по этапам очистки в рыбоводно-биологических прудах А.О. "Шувалово" представлено в таблице 2. Из данных таблицы 2 следует, что в исходном стоке, поступающем в отстойники-накопители, в зависимости от сезона года коли-тнтр сотавлял 107 - 10 е, титр стафилококка - Ю-5 - Ю-4, выделялись патогенные серовариангы кишечной палочки 0139, 0147, 0149, 0101. По мере прохождения сточных вод по система рыбоводно-биологических прудов наибольшая нагрузку в процессе очистки н обеззараживания сточных вод приходилась на водорослевые и рачковые пруды за счет массового развития микроводорослей и зоопланктона ( от 50 до 200 мг/л). На этом этапе переработки стоков • происходило снижение уровня микробной контаминации, в среднем, на 3-4 порядка. В летний период о рыбоводном пруду эти показатели составили: количество МАФАнМ - 0,57 млн. м.кл./г, коли-титр и титр стафилококка -101 -1,0. В п, уду чистой воды количество МАФАнМ составило: 0,17 млн. м.кл./г, кишечная палочка, стафилококк и сальмонеллы ие выделялись из 10,0 мл сточных вод. В осенний период процесс самоочищения проходил менее интенсивно, чем а летние месяцы: в пруду чистой воды количество МАФАнМ составило 0,21 млн. м.кл./г, коли-титр и титр стафилококка -10,0 мл.

Анализ полученных данных п результате натурной санитарно-бактериологической оценки показал, что в системе рыбоводно-

биологических прудов, функционирующих в проточном режиме, происходила очистка и обеззараживание до стабилизационного уровня поступающих со свинокомплекса сточных вод. Это позволяло использовать их в дальнейшем на рециркуляцию (гидросмыв), сберегая при этом водные ресурсы и ограждая окружающую среду от загрязнения.

Таким образом, проведенные исследования показали целесообразность использования систем рыбоводно-биологических прудов для очистки и утилизации сточных вод и дальнейшего внедрения их в различных почвенно-климатических зонах страны с обязательным предварительным получением дополнительных технико-экономических, ветеринарно-санитарных и других показателей.

Изучение влияния А К микроводорослей и отдельных факторов внешней Среды на процессы самоочищения сточных вод агропромышленного комплекса в моделируемых лабораторных условиях.

Результаты научных исследований по изучению влияния АК микроводорослей на выживаемость условно-патогенной и санитарно-показательной микрофлоры сточных вод, предварительно обсемененных музейными штаммами Е. coli (серовариант 0142), сальмонелл ( S. dublin), золотистого стафилококка (St. aureus Р-209), микобактериями туберкулеза (штамм В-5), представлены в таблице 3. Как видно из данных таблицы 3, в I и И пробах исходный титр Е. coli составил JO'5, титр стафилококка ]СН. В III пробе с внесенными тест-микроорганизмами и АК в объеме 250,0 мл/л (сухой вес биомассы 146184 мг/л) обеззараживание стоков достигалось через 30-50 суток. При увеличении вносимого объема АК до 500,0 мл/л (сухой вес биомассы 350 мг/л) энтеропатогенная микрофлора теряла жизнеспособность

через 13-20 суток. Дальнейшее увеличение вносимого объема АК до 700,0 мл/л (сухой вес биомассы 515-520 мг/л) способствовало ускорению процесса обеззараживания сточных вод: сальмонеллы не выделяли через 5 суток, кишечная палочка и золотистый стафилококк, не обнаруживали в объеме 10,0 мл через 7 суток, а микобактерии (штамм В-5) - через 20 суток.

Предварительная подготовка стоков (фильтрация, разбавление 1:1 до БПКз = 160-180 мг/л) с внесением АК в объеме 700,0 мл/л приводила к тому, что условно-патогенную и санитарно-показательную микрофлору не выделяли из 10,0 мл через 5 суток, а микобактерии туберкулеза (штамм В-5) - через 13 суток.

Под влиянием АК происходило изменение и гидрохимических показателей. Результаты этих исследований представлены в таблице 4.

Как видно из данных таблицы 4, в исходном стоке БПК5 сотавляла 800,0-840,0. мг/л, ХПК - 352,0 мг/л, содержание взвешенных веществ - 226,0 - 204,0 мг/л, азота - 369,0 мг/л, рН - 6,2. Под влиянием АК микроводорослей на 7 сутки происходило снижение: БПКэ до 4,0 ,мг/л, ХПК до 45,6 мг/л. Одновременно рН Среды приобретала щелочную реакцию (рН 8,5), возрастало количество растворенного кислорода до 16,0 - 17,6 мг/л при полном его отсутствии в начале исследований.

Непосредственное влияние на скорость отмирания БГКП и патогенной микрофлоры оказывали температура окружающей Среды, темпаратура воды в исследуемых пробах (аквариумах) и связанные с этим процессы фотосинтеза и развития микроводорослей; изменение активной реакции Среды и концентрация биогенных элементов.

В период исследований температура воздуха в помещении поддерживалась в пределах - +22 - +25° С, температура воды в аквариумах - +20 - +22° С, проводилось дополнительное оспешение

Влияние микроводорослей на выживаемость условно-патогенной и саннтарно-покДОтеяьной микрофлоры в сточньл водах агропромышленного комплекса в моделируемы! лабораторных условия!.

N-'N п;п Исследуемые пробы Объем м/водо- рослей Микробиологические показатели Время исследованиа (сутки)

0 J 7 10 13 20 30 50 60

1 2 3 4 5 1 6 1 7 | » | 9 | 10 | И 1 12 1 13

I Исходный сто* (контроль) - МАФАнМ(КОЕ/мл) колн-тятр imp стафилококка 8.25 8,15 S.00 7,52 7,00 6,32 3,10 1,54 0,76 10"J Ю"5 10'5 10"' 10"' 10"* 10"' 10"1 101 10"* 10"4 10"* 10** 10"4 to"3 10"J 10"' 10"'

II Исходный сток + АК (контроль) 200 - 250 с/вес 146 кг/л МАФАнМ( КОЕ/ ыл) коли-титр титр стафилококке 8,30 7,00 6,75 6,00 4,20 1,85 1,25 1,00 0,52 10"5 I0'5 10'5 I0"4 10'3 ю'г 10.0 юл 10"4 10-4 Ю-4 Ю"4 I0"3 I0"1 ,0'° 10>° *

111.1 Исходный сток + АК + тест-микроорганизмы Ш с/вес 146-184 иг/л МАФАнМ(КОЕ/мл) коли-тятр тиф стафилококк» E.coli 0142 St. аигеш Р-209 * S.dublin - Мнкобаггерии В-5 ' 9,00 6,11 5,70 5,45 4,10 3,25 1,12 0,72 10"6 10*5 to"5 10'5 I0'3 to'1 100 10,0 10"5 lO3 I0'3 I0"3 10"3 10"J i0'° ,0'° • + + + + + + ' : + + + + + + f" + + + + + -"""' + + + 4 + + + _"

III.2 Исходный сток +АК + тест-михро-органнэмы 500 с/вес 350иг/л МАФАнМ( КОБ/ ил) коли-тятр ппр стафилококка E.coli 0142 St. aureus Р-209 S.dublin Микоблктерии В-5 8,40 7,00 6,11 4,01 2,27 1,15 0.75 10"4 I0'3 10"' 1.0 10,0 - 10"4 I0"2 10"' '-0 10.0 - -+ + + ""■■ + + + ---+ + + *'"" + + + + + +

1)13 Исходный сток +АК гат-мнкро-орптпиы Ш с/вес 515-520 UI л МАФАнМ(КОБ/мл) колн-ти I р тиф стафилококка E.coli 0142 St. aureus Р-209 S.dublin Микобактерии В-5 8,56 6,15 4.00 3,21 1,26 0,64 10"* lO'2 10,0 10,0 - - I0"4 10' l0'° ,0'° " " + + f + + - - -«Г»

Ш 4 Исходный сток фильтрован, разбавлен 1:1 + АК * гест-нчкро-оргаккзмы Ж с/вес 515-520 иг'л МАФАиМ( КОЕ/ мл) коли-ттр титр стафилококка E.coli 0142 St aureus Р-209 S.dublin Микобактерии В-5 7,20 3.H 1.74 0Д4 0,11 Ю5 10,0 ... ю-4 100 ; ; ; + + + + . - +■

Примечание-, (+) - микроорганизмы выделены.

(-) • микроорганизмы не выделены.

Результаты гидрохимического аналвза сточных вод агропромышленного комплекса в условиях модельного лабораторного эксперимент», в ми /л.

п/п Исследуемые пробы XI1К БКИ; Вмешен. Я - ЕЛ рн Мот амыои. 02

мг/ л начало коней опыта опыта

1. Исходим сточим шов* из прум-нмогаггелл .122 ЬШ 224 1Ш -205 378 115 7,0 54,0

2. Исходим сточим »од« + тест-микрооргашшш 252 Ш 2И 171 360 87 7,0 51,0

1. Исходим сточкм ■ода +'АК мифоюдорослей 122 ш ■ и нал • 700 цл 2ЖИЗ 45,6 4,0 8,0 0,5 16,0 520 иг/л 700 мг/л

4. Исходим сточкм ■од» -1- АК микроводорослей + тсст-ыихрооргашгшы за ш ■ и жа - тт 1ш.мл 30,0 6,0 »,5 0,3 17.6 520 мг/л 780 мг / я

Примечание: врсмл эксперимента - 7 суток, (-) • не обнаружено.

аквариумов лампами дневного света в течение 7-8 часов при |»п енсивносга освещения 300-350 лк,

Б то же время сравнительные исследования, проведенные при ¡мшаных температурных режимах, показали, что при низкой температуре окружающей Среды (5-7° С), рН была низкой (6,0-6,5), количество растворенного кислорода или отсутствовало, или было незначительным (2-3 иг!л), БПЮ снижалась медленно и гибель тест-микроорганизмов отмечалась лишь на 20-25 сутки. При температуре окружающей Среды 10-12° С рН составляла 7,0-7,5, количество растворенного кислорода 8,0-9,0 мг/л, БПЮ снижаясь до 150,0-180,0 мг/п, гибель микроорганизмов отмечалась на 18-20 супсн. При температуре 20-25° С рН Среды достигала 9,0-10,0, растворенный кислород - 16,0-18,0 мг/л, БПЙз'.- 6,0-8,9 мг/л, микроорганизмы не выделяли через 7-10 суток: Повышение температуры до 25-33° С-пьпывало гибель микрорганиЗмов в исследуемых пробах на 5 сутки.

Полученные результаты исследований показали прямую зависимость сроков гибели уславно-пдтогенной; и санитарно-пот.а «тельной микрофлоры от объему и концентрации уносимого АК, процессов отстаивания, фильтрации, разбавления и соблюдения ■Г1".ц(?ратурных режимов. ; .

самоочищение сточных вод.

Особенностью биологических прудов „,являемся обильное развитие и них одноклеточных зеленых водорослей, которые онрг-услякн "<•' только ооьрм фотосингетической реазриции. но и сп-собс! вут, как покачали . наши ' пабиоленич. быстром», 'бамйрнйчмюму сямоочишгнил» сючяой жидко-тти

В основе бактериального самоочищения сточных вод в биологических прудах лежит антагонизм между фитопланктоном и микрофлорой сточной жидкости.

Количественные соотношения микроорганизмов и мнкроводорослен в водоемах находятся в сложных биологических взаимоотношениях. Результаты наших экспериментов показали, что чаще всего большому количеству водорослей соответствует и максимальное значение микробного числа. Этому способствуют питательные вещества, накапливающиеся в связи с посмертным аутолизом клеток микроводорослей, которые используются бактериями. Однако, причины гибели микрофлоры в культурах микроводорослей пока недостаточно выяснены.

Нами в лабораторных условиях были проведены эксперименты по мучению влияния бактерицидных свойств апьгологически чистых . культур микроводорослей на выживаемость патогенной микрофлоры й сточных водах биологических прудов свиноводческого предприятия совхоза "Кленово-Чегодаево".

' Для выяснения роли фотосинтеза и процессах бактериального самоочищение, наблюдения проводили параллельно на свету и в затемненных условиях. При этом учитывали характер развития водорослей, изменения рН Среды и динамику отмирания патогенлых4 микроорганизмов. >

Проведенные эксперименты «оказали, что в образцах культур водорослей, сохранявшихся на свету, в результате их фотосинтетической деятельности, быстро повышалась рН Среды до 10,0 и выше. Спустя 4-5 суток от начала опытов, искусственно внесенные микроорганизмы не выделяли из 100,0 - 200,0 мл воды. В •словиях, исключающих фотосинтетическую деятельность фитопланктона (в темноте), исходная рН Среды быстро снижалась до

7,6 - 7,4. При этом внесенные патогенные бактерии обнаруживали в

I

объеме 0,3 - 0,5 мл в течение всего срока наблюдения.

Таким образом, на свету по мере нарастания биомассы водорослей, а следовательно, и увеличения содержания хлорофилла, бактерицидная активность Среды возросла, а в затемненных условиях этот эффект не наблюдался.

По нашим предварительн ш результатам исследований было установлено, что при высоких значениях рН Среды (10,5011,0 и выше) имеет место одновременно и химическое воздействие на микробную клетку. При более низких значениях рН Среды (8,0-10,0) гибель бактерий в зрелых культурах водорослей обусловливалась только их антибиотическими свойствами.

Для доказательства подобного суждения нами был подготовлен фильтрат Ак микроводорослей с рН 9,6-9,8, обработанный активированным углем, в результате. Чего он утрачивал свои антибиотические свойства, при этом рН Среды смешалась в нейтральную сторону до 7,0-7,1. Повторное доведение рН Среды до исходного (9,6-9,8) не восстанавливало его бактерицидных Свойств. Таким образом, бьшо подтверждено мнение, что при высоких значениях рН в культурах'микроводорослей имело место влияние химического фактора, а при низких значениях рН бактерицидное действие определялось антибиотическими свойствами водорослей.

Для выявления антибиотического действия АК микроводорослей, исследуемые сточные воды в объеме 50,0 мл пропускали через фильтр Зейтца для удаления простейших и сапрофитной микрофлоры. Полученный фильтрат А К микроводорослей инак1 ивировали при 70й С для исключения'действия бактериофагов, которые разрушались при данной температуре. Па антибиотические вещества АК микроводорослей лнакгивзпнч' не

действовала, так как эти вещества не разрушаются даже при кипячении. В инактивированный фильтрат АК микроводорослей добавляли по 0,5 мл культуры Е. coli и S. dublin в исходной концентрации 1000 кл/мл. Контролем служили пробирки со взвесью тест-микроорганизмов в воде без фильтрата АК. Наблюдения проводили в течение 7 суток, делая посевы из опытных и контрольных образцов через каждые 24 часа.

В результате исследований было установлено, что фильтрат АК микроводорослей обладал антибиотической активностью которая начала проявляться на 3-4 сутки контакта тест-микроорганизмов с антибиотическими веществами.

При высевах тест-микроорганизмов из опытных и контрольных пробирок была отмечена разница в количестве колоний. На 5-7 день контакта Е. coli н S. dublin из опытных пробирок не высевали, тогда как в контрольных пробах выделяли большое количество этих бактерий. На основании полученных данных сделано заключение об антибиотическом действи АК микроводорослей.

В натурных экспериментах на биологических прудах совхоза "Кленово-Чегодаево" Также бйло установлено, что в результате ассимиляции углекислоты фотосинтезирующими

гидробиологическими культурами pH воды повышалась до 10,5-11,0 в рыбоводном пруду. Такое резкое подщелачивани^, как это указывалось выше, само По себе могло приводить к быстрой гибели имеющихся в сточных водах бактерий. Однако, и в тех случаях, когда pH не достигала критических для бактерий величин, при которых имеет место химическое воздействие на микробную клетку воды, при развитии зеленых водорослей наблюдалось быстрое освобождение воды от сапрофитной и патогенной микрофлоры.

В водорослевых прудах максимальный показатель pH Среды не превышал 9,0, между тем эффект бактериального самоочищения сточной жидкости выражался в увеличении коли-титра в 1000 и 10000 раз. То есть, бактерицидныхй эффект не связан с высоким значением pH Среды, а проявляется и при низких его значениях.

Определенные результаты были получены и в опытах по выявлению антибиотических веществ пресноводных макрофитов. Для этого в опытах были использованы воздушно-водные (амфибные) растения, у которых корни; прикреплялись к дну водоема, а стебель возвышался над поверхностью воды - рогоз широколистный (Typha latafolia), стрелолист обыкновенный (Sagittaria Saqittifola).

Из стеблей и листьев макрофитов готовили экстракт, смачивали им стерильные диски, которые помешали в чашки Петри с газоном

у

роста Е. call и S. duhlin. Контролем служили чашки с дисками без

экстракта.

В результате опытов было установлено, что приготовленный экстракт обладал антибиотической активностью: вокруг дисков в опытных чашках были обнаружены 2-миллиметровые зоны задержки роста Е. coli и S. dublin. На основании результатов этих экспериментов было сделано заключение, что исследуемые макрофиты обладали антибиотической активностью. Полученные данные позволяли нам считать, что взаимоотношения между бактериями и водорослями ногя г активный характер.

Взаимоотношения же водорослей и аллохтонной патогенной микрофлоры, для которой сточные воды являются лишь средой переживания, складываются в направлении односторонне! о ангатннзма.

Обосновывая теоретическую сторону вопроса применения kv;u>i\p AK микроводорослей для очисчки сточных пол л uiiniipvnix.

мы считаем возможным рассматривать биологические пруды как гетеротрофно-авютрофную систему. Очистительный эффект здесь достигается за счет симбиотнческого взаимоотношения между бактериями. минерализирующими органическое вещество загрязнений, и гидробиологическими культурами, которые в процессе фотосинтеза из продуктов минерализации реэистензнруют органическое вещество. При этом потребляемый бактериями кислород они получают за счет фотосинтетической аэрации, а углекислоту - за счет обмена веществ бактерий.

Разработка ветеринарно-санитарных правил н основных экологических положений утилизации сточных вод свиноводческих хозяйств в биологических прудах и на ботанической площадке с высшей водной растительностью Проведенные эксперименты по изучению механизма антибактериального действия гидробиологических культур я закономерностей санации сточных вод в системе биологических прудов позволили приступить к дальнейшему изучению использования этих систем для утилизации сточных вод на базе свиноводческого предприятия совхоза "Кленово-Чегодаево" Подольского района Московской области.

Технология очиспсн свиноводческих стоков совхоза "Кленово-Чегодаево" на 14 тыс. гол. предусмазриваег искусственную и естественную биологическую очистку, состоящую из пруда-накопителя, водорослевых, рачковых и рыбоводных прудов.

Весной во вторую ступень очистки - водорослевые пруды, главное назначение которых • утилизация биогенных элементов быя внесен адаптированный к данным стокам АК микроводорослей из расчету 7(>о мг/л по сырой массе, а затем пруды были переведены на контакты!"') режим работы - на ?-5 лиси

На этом технологическом лапе за счет фотосинтетической деятельности микроводорослей происходило обогащение стоков кислородом, дальнейшее бо..ее глубокое расщепление органического вещества, выделение биогенных элементов, развитие микроводорослей и дентрига.

Из водорослевых прудов, стоки обогащенные фитопланктоном, дентритом и частично растворенными органическими веществами поступали в рачковые пруды, где в массовом количестве развивался зоопланктон. Наиболее распространенными формами юопланктона были: Copepoda, Cladozera, Rotatoria. В дальнейшем это служило надежной кормовой базой для рыб в последней ступени очистки -рыбоводном пруду.

Динамнка органических загрязнений сточных вод свинокомплекса совхоза "Кпеново-Чегодаево" представлена в таблице 5. Из данных таблицы 5 видно, что стоки, прошедшие искусственную биологическую очистку и поступающие в пруд-накопитель были высоко концентрированными. По мере прохождения стоков по водорослевым и рачковым прудам происходило снижение ХПК с 480,0 мг/л в пруду-накопителе до 320,0 мг/л в рачковом пруду, БПКз -соответственно, с 332,0 мг/л до 80,0 мг/л, взвешенных веществ с 2136,0 мг/л до 40,0 мг/л. Одновременно возрастало количество растворимого кислорода ~ до 10,0 мг/л, а так же количество микроводорослей и зоопланктона.

Санитарно-бактериологическая характеристика сточных вод по сезонам года и этапам очистки в биологических прудах представлена в таблице 6. Результаты таблицы 6 показывают, что коли-титр снижался с Ю-4 в пруду-накопителе до 102 в рачковом пруду, титр стафилококка с Ю 3 до 101, МАФАнМ - с 6,53 млн/г до 1,75 млн/г. Патогенные микроорганизмы не выделяли уже в водорослевом пруду.

Рмультяты ги.троЕяиячгсхсги анализ» сточки: вод свмнококплекса совхоза "Клеяово-Чегодмво" Московской области по тгспам очистки, в ил / л.

II Технологические этапы очистки рН ХПК ВПК, Лют РА Вэешеин мщестм

вммон. орган. общий

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1. Стони, поступающие на очистные сооружении 7.7 4601.0 960.0 190,Ь 274.0 464,0 110,0 4378,0

2. "точи, после искусственной биологической очистки 7,7 547.2 420,0 196,0 17.5 . 213,9 104,0 3705.0

3. Пруд- пакотггелк 7.5 480,0 331,0 235,0 22.4 247.6 125,0 2136,0

4. Пруд №2- «оаоросл. 7.8 448,0 72.0 204.5 16.8 221.7 75,0 45.0

5. Прул№ 3 - иодорпсл. 7.3 234,0 60.0 201.0 12.0 201,0 65,0 43.0

6, Тр\ л ,4; 4 - рачкоаый перса БП 7,8 320,0 80.0 161,8 21.0 182,8 98,0 40,0

7. Сток после БП 7.0 82.0 7Д 31.0 15,3 46,3 43,0 ад

8. Пруд.Ч' < с рыбой 8,6 32.4 1.3 6.2 15,4 31.6 3.0 15,0

9. 1г X'! Л с рыбой 146 и 15.6 10,0 25,6 6,0 13.0

10. Пр> 1 >'.' '' бе» рыбы 7.5 123,0 20.0 32,0 15.0 47,0 29,5 23.7

П/чп.счапие: 1>П -ботаническая площадка.

темперагура воздуха - 25° С. темперагура воды - 2.1" С

Саингарно-бактсрнологическая характеристика сточных вод свинокомплекса совхоза "Кленово-Чсгодаево" Московской области по этапам очистки и сезонам

год*

nía Технологические гтвлы очистки Сетон - года МЛФЛыМ КОЕ/мл Бноиасса и/водорослей БГКП Тетр ифнло-кокка Сальмонеллы

биомассе деопланюона колн-тнтр патоген, сероыр.

1. Стоки, поступающие на очистные сооружение весна лето осень 7.» -7,0 7,0-6,5 7.3-6.7 ист 10-' I04 10* 0,147, 0,149 0,141, 0,137 0.103 10" 10' 10'

'2. Стоки, после искусственной биол. очистки весна лето осень 7.0-. 6.5 6,5 - 6.) 7.1-6,1 мет Ю4 |04- 10' ю- Ю-' ю» 10'

3. Лруд-наколитель весив лето осень 6,9-6.7 6.0-5.5 6,3-5.9 нет 10* 10* 10" 10 ' Ю-' 1(Г*

4. Пруд №2 водорослевое весна «его осень 6,2-5.2 2.3 • 2,5 2,1-2.5 гооыг/л I0J 10" 10"' 0,137,0.103 10"* 10* 10»

У Прул№) водорослевой весна дето осень 3,0 • 2.5 2,3 • 2,0 2,0-1,1 JOO ыг / /1 70 мг/л ю' 10* • 101 10* 10*

6. Пруд Зрачковый перед БП. весна лета осень 1.9 -1,3 1.0-0,9 1,0-1.1 230 ыг/. л 400 мг/Л . ю-ю-1 10» • Iff» Ю-' 10'

7. Сток после " БП. весна лето осень 0.5-0.» 0,32-0,2 0,2 • 0,3 2«0мг(.а 400 мг/л 1.0 1.0 10' 10,0 10,0 1.0

«. Пруд Л 5 срывов весна дето осень 0J-0J 0,05-0,06 0,16-0,2 400мг/{1 SOOut/t Внесены лнчанки карпа 10.0 50,0 10,0 • юл

9. Пруд № 5 без рыбы весна лето осень 1.0 -1.2 O.i-1,0 1.1 • 1,2 ИОнг'л 420 ыг /Л 1.0 10.0 1.0 10,0 юл 10,0

10. Пруд М б с рыбой 1есна лею осень 0,11 -ОД 0,02-0,015 0,75-0,14 2WJK Ш 633 W/А личинки карпа 50,0 50.0 J.0 • ооо

И. Пруд Л 6 без рыбы весна лето осень 1.3-1.1* 1.14 -UI 1,3-1,27 2ЧЗНГ и 157 мг'Л 1.0 10,0 1.0 - 1.0 10,0 1,0 •*

Примечание: БП - ботаническая площадка.

(-) * микроорганизмы не выделены (-"-)- микроорганизмы выделены

Как видно из вышеприведенных данных наибольшая нагрузка в

!

процессе самоочищения сточных вод приходилась на водорослевые и рачковые пруды за счет массового развития микроводорослей, зоопланктона н зообентоса.

В то же время, проведенные гидрохимические и санитарно-бактериологические исследования указывали на недостаточный эффект очистки и обеззараживания свиноводческих стоков, как на искусственных очистных сооружениях, Tai? и в биологических прудах. Величина коли-титра и тигра стафилококка, содержание органических и минеральных веществ в очищенной воде не отвечало требованиям, предъявляемым к воде рыбохозяйственного назначения; ее нельзя было использовать на рециркуляцию и на сброс в водоем. Это было связано с тем, что при разделении сточных вод на фракции, в жидкую фракцию попадало много взвешенных веществ, что затрудняло ее очистку в биологических прудах.

Для более глубокой очистки стоков, с целью их дальнейшего использования на рыборазведение, на участке между рачховыми и рыбоводными прудами нами было предложено строительство биоинженерного сооружения - "Ботанической площадки" с высшей водной растительностью (ВВР) - рогозом и тростником.

Проведенные гидрохимические и санитарне-

бактериологические исследования сточных вол, прошедших ботаническую площадку, указывали на высокую степень их очистки и обеззараживания, О чем свидетеле шуют данные тисним 5 и 6, из которых видно, что .при поступлении стою-п ня Гютническую площалку МАФАнМ состшшо: 1.10 млн.мк.кп'1. коли г игр Ю-3, титр стафилококка 10При выходе • точных вол с BU происходило снижение условнп-няг.ченной и 'саычарио-показательной микрофюры на ?. (г- | ;г;(ьа и МАФ-\мМ согг.ичио 0 8-0.3 млн.мн/г,

коли-титр 1,0 - 10-', стафилококк выделяли из 10,0 мл сточных вод. Сальмонеллы и энтеропатогенные эшерихии не выделяли.

Таким образом, проведенные нами исследования подтвердили уже в производственных условиях эффективность применения АК в объеме 700,0 мл/л (сухой вес биомассы - 515,0 - 520,0 мг/л) и перспективность использования ботанической площадки с ВВР для утилизации сточных вод в замкнутых водных биоэкосистемах с последующим их использованием для рыборазведения.

Изучение условий выращивания рыбопосадочного материала на

свиноводческих стоках, утилизированных в биологических

пруда* и на Оотетткрй площадке с ришей волной

растительностью.

. Основными факторами, определяющими скорость протекания биологических и химических процессов в рыбоводных прудах и влияющими на рост и развитие личинок карпа являлись температура окружающей Среды и воды в водоемах, интенсивность солнечной инсоляции, равномерность развития в предыдущих ступенях очистки микроводорослей, зоопланктона и зообеитоса.

Поэтому, в наших экспериментах особое внимание было уделено изучению параметре? гидрохимического режима рыбоводных прудов, который представлен в таблице 7.

Анализ данных, характеризующих гидрохииыический режим прудов свидетельствовал о недостаточном содержании растворенного в воде кислорода (6,0 мг/л), повышенном уровне бихроматной окисляемости (в среднем от 29 до 39 мг/л) и соединений азота (от 1,15 до 1,24). Это связано с большим количеством органики, поступающей из выше расположенных прудов и с высокой плотностью посадки молоди рыб, которая составила от 100 до 200 тыс. шт/га.

Гидрохимическая характеристик! рыбоводных прудов по годам исследований! в мг / л.

Гидрохнмичес кие 1990 г. 1991 г. 1992 г.

Пруд» 3 Пруд Л 6 Пруд Л 5 Пруд Л 6 Пруд № 5 г1(5уд № 6

Плотностьпосадги рыбы 100 шс. шт./га Плотность посадки рыбы 200 тис. шт. / г» • Плотность посадки рыбы 30 - 40 тыс. пгт. / га

Аглаям реади» среды, (РН) 7.8 -8.8 8,2 1.0-9.4 1.4 7.8-?.3 8,6 7.»-8.5 8,2 12-3 А 8,4 9,0

Содержание растворенного ■ воде кислорода 13-12.9 6.6 14.0 -1.00 3.0 -10.1 6.0 ■и -1 и 6,9 5.4-32.0 9.4 6.0-14.0

Бнхроматта* ош-сляемостъ (ХПК) ЮЛ-17.« 29,1 4.4-57.« 31.4 мл-т 394 23.4 -Ш 37,8 ».4-4?.3 25,2 8.6-504 24,0

БПК, 2.7-15,? 6,6 5.0-11.4 7,7 8.1 -22-0 10.1 6.4 - 15.4 9,0 2.4-10Д 6,2 2.4^10,2 5,9

Азот аммиачный Р.«-1.01 1.03 1,13 0.91-2.2 1,41 1М 0.22-1.23 0,70 0.023- 1Л 948

Нитриты 0.02 - 0.0? 1 0,04 0.01:0.0? 0,04 0.02-0.36 ол 0.08-0.27 0,17 0.025 :.0ЛЗ 0,08 0.028 - 0.23 0,07

Нитраты 0.0?-.Ш 0,(2 0.2-Ш 0,94 0-17-2.17 1,12 0.2-1.9« 0.87 0.2-1.3 0,55 0.17.-. 0.33 0Д2

Хлориды 10.1 -13.« 12,7 Ш.-.Ю 13,9 12.2-30.7 19,4 11.0-22.7 15,5 10.5-15-3 12,0 >1,1

Фосфаты 0,4 - 2.У7 из 0.99-2.87 1.49 0.32-2.95 1.96 0.25 - 2.43 1.5 0,08-3.02 1,37 0.09-2.12 ио

В-тешенные вещества 27.1 -49.0 34,9 18.5 • 43.0 30.3 3.9-41.7 23,9 9.8-37.6 24.8 34.7-50.2 39,9 33.1- ил 41,3

При минимальной плотности посадки рыб (30-40 шыс. шт/га) был отмечен благоприятный гидрохимический режим прудов.

Видовой состав естественной кормовой базы исследуемых прудов был представлен широко распространенными видами ракообразных из отрядов Copepoda, Cladozera и коловратками из отряда Rotatoria. Доминирующей формой зоопланктона были Cladozera, на их долю в течение всего сезона выращивания рыбы приходилось от 66 до 70%. Среди кладоцер преобладала D. maqna, на ее долю приходилось 50-60% исследуемых форм. Доля ракообразных из отряда Copepoda составила 30-33%, а коловраток - 0,03-0,04%.

В течение всего срока наблюдений отмечалась одна общая особенность исследуемых прудов: максимальное развитие зоонланктонных организмов приходилось на начальный период выращпиания рыбы, а биомасса кормовых организмов напрямую зависела от плотности посадки рыбы и была наибольшей (482,0 - 512,0 мг/л) в 1992 г. при плотности посадки 30-40 тыс. шт/га.

Оценка результатов их выращивания проводилась с учетом массы тела рыбы, ее выживаемости и рыбопродуктивности прудов.

Сравнительные результаты выращивания сеголеток карпа, полученные в разные годы при различной плотности посадки показали, что при плотности посадки 100-200 тыс. шт/га молодь карпа не достигала стандартной массы (вес от 12100 до 22500 мг), выход молоди с единицы площади был низким и составлял, в среднем, 19,622,3%, рыбопродуктивность была невысокая 467,4 - 501,2 кг/га.

Наилучшие результаты были получены при плотности посадки -30-40 тыс. шт/га. Выращенная молодь карпа имела стандартную массу 26-31,0 г. Выживаемость сеголеток карпа была высокой и составляла, в среднем, 62% , рыбопродуктивность прудов также была высокой -612,9 кг/га.

Ежегодный контрольный облов рыбоводных прудов и исследования рыбы (более 200 шт. сеголеток карпа), проведенные в Республиканской научно-производственнг й лаборатории показали, что молодь карпа, выращенная при плотности посадки 30-40 тыс. шт/га имела наибольшее содержание сырого вещества (27,5%), сырого протеина (16,7%), жира (6,3%); коэффициент упитанности (3,3%), обладала высоким физиологическим статусом и значительной зимостойкостью.

При ихтиопатологическом обследовании, клиническом осмотре и пагоморфологическом вскрытии сеголеток карпа, выращенных в прудах биологической очистки, не обнаружено признаков инфекционных и паразитарных заболеваний, а также токсикозов.

При микроскопическом исследовании соскобов с поверх юсти тела, жабр и плавников . рыбы возбудителей эктопаразитарных заболеваний не выявлено. Таким образом, молодь карпа, выращенная в рыбоводно-биологических прудах по своим биохимическим и рыбоводно-биологическим параметрам обладала высоким физиологическим статусом, характеризовалась значительной зимостойкостью и соответствовала требованиям ветеринарно-санитарной экспертизы, предъявляемым к указанному продухту. Разработка ветеринарно-санитарных правил и основных экологических положений утилизации сточных вод птицефабрик в биологических прудах.

Для изучения возможности использования систем рыбоводно-биологических прудов с целью утилизации высоко концентрированных сточных вод птицеводческих предприятий аналогичные исследования были проведены на птицефабрике "Пенгральная" Владимирской области на 6 млн. бройлеров с ежесут очным поступлением стоков в объеме 400 м3.

В 1990 г. Государственный комитет по науке н технике утвердил проект: " Разработка и строительство опытно-промышленной экологически чистой биоэнергетической системы переработки куриного помета птицефабрики "Центральная" Владимирской области". Реализация этого проекта предусматривала строгое соблюдение экологических норм, получение 40 тыс. тонн высокоэффективных органических удобрений и 100 тыс. м1 технически чистой воды в год.

В разработке указанного проекта, помимо нашего института, принимали участие научно-исследовательские и проектные организации: ВНИИКОМЖ, ВНПО "Прогресс", НПО "КТИСМ", Гнпроагрохим, Владимирмелиорация.

В результате проделанной работы была предложена замкнутая, экологически чистая технология обработки и утилизации жидкого куриного помета с получением оборотной воды и хорошо сбалансированного по питательным элементам органического удобрения.

В качестве прототипов были приняты системы рыбоводно-биологических прудов А.О. "Шувалово", Костромской области и экспериментального свиноводческого хозяйства "Кленово-Чегодаево" Подольского района Московской области, с учетом разработанный нами ветеринарно-санитарных правил.

Наши исследования были проведены в полупроизводственных условиях системы рыбоводно-биологических прудов птицефабрики "Центральная", которая представляла серию взаимоувязанных технологических звеньев, работающих в проточном режиме н состоящих из: пруда-накопителя (2 секции) --> водорослевых прудов (2 секции) —-> рачкового пруда (1 секция) —> пыбоводных прудов (2 секции) —> пруда чистой воы (1 секция).

Весной, в начале эксплуатационного периода в первую ступень очистки (пруд-накопитель) нами был внесен АК микроводорослей в объеме 700,0 мл из расчета 650 мг/л сухого веса биомассы. В качестве тест-микроорганизмов, внесенных в пруд-накопитель были использованы музейные штаммы Е. coli (серогруппа 0142), сальмонелл (S.dublin), золотистого стафилококка (St. aureus Р-209) из расчета 1000 кл/м л.

Результаты гидрохимических н санитарно-бактериологнческих исследований сточных вод по технологическим этапам их очистки представлены в таблице 8. Данные, представленные в таблице 8, подтверждали высокую степень очистки. ВПК} снижалась с 19240 мг/л l пруду-накопителе до 3,1 мг/л в пруду чистой воды; ХПК с 22560 мг/л до 31,2 мг/л; взвешенные вещества с 2750 мг/л до 7,0 мг/л, азот аммонийный с 2912 мг/л до 1,7 иг/л; pH - с 5,7 до 7,6. Содержание растворенного кислорода возрастало до 12 мг/л при полном его отсутствиии в пруду-накопителе. Интенсивное снижение санитарно-показательной микрофлоры происходило, в основном, на 1 ступени очистхи - в секциях водорослевых прудов. Коли-титр снижался с 10-3 в пруду-накопителе до I0-3 во второй секции водорослевых прудов, а титр стафилококка, соответственно, с 10* до 10*2. В дальнейшем шло постепенное снижение санитарно-показательной микрофлоры и в пруду чистой воды БГКП и стафилококк не выделяли in 10,0 мл сточных вод, коли-титр был равен 10,0. Энтеропатогенные эшерихии (серогруппа 0142), золотистый стафилококк Р-209 и S.dublin выделяли из сточных вод пруда-накопителя и в I секции водорослевого пруда. Проходя по ступеням очистки в системе рыбоводно-бнологическнх прудов, патогенные эшерихии, золотистый стафилококк и сальмонеллы не

Результаты гидрохимическою ■ самитарно-ваетернологического аналта сточных вод птицефабрики "Центральная" Владимирской области.

NN а п сх1|олог. палы очистки бпк5 ХПК Вмеш. а-аа рН Ают анмон. Раста. Ог омч Коли-тктр Патоген, эшеркхми Титр стафилококка Сальмонеллы

1 Искали, помети, сток 25090 39134 3240 5,0 4127 не обнаружен 7,31 ю"6 0141,0137 0103,035 10'5 -

2 Пруд-накопит. 14240 22560 2750 5.15 2912 не обнаружен 6.25 .о'5 0142,0141. 0137.0103, 035 $ <1иЬ-1т

1. Водорос пруд сскши-1 34.2 14,1 <1 7,35 2072 5.31 5.0 ю-1 0142,0141, 0103 10 ' 5. <1иЬ-1ш

4 Водорос. пруд сеишш-2 10.1 14.1 10,1 7.65 7,94 9,55 4,20 ю-3 • ю-'

5 Рачкоаий пруд 7,7 И,4 2« «Л 2,10 9,75 2.192.91 ■о-' • .о"1 -

6. Рибоаод. пруд 5,6 44,9 10 »л 2,10 10,0 1.470.65 1.0 - 1.0 -

т. Пруд чистой аоди 3,1 31Д 1 '7,65 1,7 12 0,570.36 10,0 - ю.о

Примечание: (-) - микроорганизмы не выделены, температура воды - + 20° - 24° С, температура воздуха - > 28°- 30° С

Для интенсификации процессов очистки, утилизации и создания аэробной направленности в сточную жидкость' мы вносили АК микроводорослей в объеме 500 мл/л (сугой вес - 380-390 мг/л), в котором соотношение зеленых и синезеленых водорослей составляло как 4:1. Такое соотношение между взятыми для внесения п пруды микроводорослями являлось гарантом отсутствия в них зоопланктона на протяжении всего процесса биологического обеззараживания. Температура окружающего воздуха ■ во время проведения экспериментальных исследований колебалась от +11° С (ночью) до +25° С (днем). Вода в прудах выдерживалась от 5 до 15 суток, в зависимости от концентрации стоков, в течение которых отбирались пробы для проведения санитарно-бактериологпческнх исследований.

Проведенные эксперименты показали, что

наиболее приемлемым условием являлось разбавление стоков 1:3 или .1:5. ГЬн этом экспозиция, в течение которой достигалось обеззараживание сточных вод, снижалась с 15 до 5 суток. В момент завершения процесса обеззараживания в БОКС-прудах колн-индекс был равен 1000, коли-титр - 1,0, условно-патогенная и патогенная микрофлора отсутствовали. Концентрация биомассы водорослей в процессе очистки колебалась от 1950,0 до 1200,0 мг/л.

Полученные альголизированные и обеззараженные в БОКС-пруоах стоки с высоким содержанием биогенных веществ и микроэлементов направлялись на орошение декоративных культур (пионы, розы каннка, гладиолусы, виола, сальвня и др.), что обеспечивало увеличение их урожайности от 12 до 50%, повышало плодородие дерново-подзолистых почв и увеличивало их микробиологическую активность.

В результате предложенного и внедренного способа утилизации сточных вод мясокомбината в БОКС-прудах в совхозе "Победа"

Юн.некого района Московской области удалось полностью ликвидировать образование дренажного стока и предотвратить сброс его в поверхностные водоемы. Это положительно сказалось на охране окружающей природной среды. За счет прибавки урожайности декоративных культур снизилась себестоимость посадочного материала на 20% и общий экономический эффект составил 166785 рублей, (в ценах 1991 г.)

ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что существующая технология утилизации сточных вод в системе рыбов^»дно-биологических прудов, функционирующих в проточном режиме недостаточно обеспечивает их очистку и обеззараживание до нормативных требований, предъявляемых к биологически полноценной воде и не соответствует ветеринарно-санигарным требованиям для использования их в оборотных производственных целях с учетом экономного расходования водных ресурсов и охраны окружающей Среды.

2. На основании натурных производственных и экспериментальных данных доказана целесообразность использования систем рыбоводно-биологических прудов для очистки и утилизации сточных вод с учетом ветеринарно-санитарных правил и экологических требований. В технологическом процессе переработки стоков она может быть рекомендована как самостоятельная технологическая линия для естественной биологической очистки или доочистки сточных вод, а также в комплексе с земледель^скими полями орошения, удобряемыми навозными стоками.

3. Впервые выявлена активная роль разя чных ассоциаций гидробиологических культур из простейших (инфузорий - Рагатасшт

саисЫит, Сорероёа, мелких жгутиковых - класс Мря^орИога, амеб и

1

эвгленовых); АК микроводорослей (протококовых - СЬ.уи^апБ, ЬиВ мезосапробов) и зоопланктона из отрядов СЫогега и Сореро<1а п процессе очистки и утилизации стоков агропромышленных предприятий в системах естественной биологической переработки.

4. Изучен механизм антибактериального действия фитопланктона и установлена прямая зависимость сроков гибели условно-патогенной и санитарно-показ&тельной микрофлоры от первичной обработки стоков, концентрации и объема вносимого АК микроводорослей.

При объеме водорослей 200-250 мл (сухой вес биомассы 146-184 мг/л) обеззараживание сточных вод происходило через 30-50 дней, при объеме 500 мл (сухой вес биомассы 350 мг/л) энтеропатогенная микрофлора теряла жизнеспособность через 13-20 дней, мнкобактерии туберкулеза ( штамм В-5 ) - через 30 дней. Увеличение вносимого объема микроводорослей до 700 мл (сухой вес 513' мг/л), предварительная фильтрация стоков и разбавление их 1:1 вызывало гибель условно-патогенной и санитарно-показательной микрофлоры через 7 дней, микобактерии туберкулеза ( штамм В-5 ) - через 13 дней. Дальнейшее увеличение дозы вносимого альгологического комплекса микроводорослей до 1000 мл (сухой вес 750 мг/л) не влияло на сроки выживаемости изучаемой микрофлоры.

5. Разработаны и внед репы ветеринарно-санитарные и технолот ическне режимы использования ассоциации гидробиологических культур для оптимизации процессов обеззараживания стоков в системах биопрудов. К ним относятся: темпера)уря окружающей Среды 22-25° С, температура водной Среды 20-22" С\ интенсивность освещения 350 лк. концентрация взвешенных вен|?< и; ¡<> ¡2(1 М1/л, ПИК; 40-60 мг/л,'содержание ачо)а 100-120 мг/л,

количество растворенного кислорода до 16-18 мг/л. Продолжительность контакта ассоциации гидробиологических культур ( при объеме 700 мл/л ) для обеззараживания сточных вод от условно-патогенной и санитарно-показательной микрофлоры должна быть не менее 5 суток, а при наличии микобактерий туберкулеза - не менее 13 суток.

6. Разработана и внедрена углубленная доониспса и утилизация свиноводческих стоков на "Ботанической площадке" с высшей водной растительностью.

Установлено, что процесс очистки и утилизации сточных вод в системе биопрудов и на "Ботанической площадке" с ВВР зависел от сезона года, температуры окружающей среды, уровня инсоляция и степени развития адаптированного АК гидробионтов.

7. Получение сточных вод, очищенных и обеззараженных до стабилизационного уровня, по предложенной нами технологии, позволило приступить к выращиванию в последней ступени биологических прудов (рыбоводных) рыбопосадочного материала.

8. Определены основные гидрохимические и санигарно-бактериологичесхие параметры воды в рыбоводно-биологических прудах, разработаны.нормативы плотности посадки ыояодняха рыбы, способствующие увеличению рыбопродуктивности прудов.

9. Молодь карпа, выращенная в рыбоводных прудах при оптимальной плотности посадки (30-40 тыс.шт/га) характеризовалась высокой интенсивностью роста и развития. Средняя живая масса сеголеток карпа находилась в пределах 26,2-31,2 г., содержание жира и сырого протеина составляло, соответственно, 8,0-8,3 и 14,1-14,7%, коэффициент упитанности был равен 3,2-3,3.

10. Разработана и внедрена технология утилизации! высококонцентрированных стоков птицеводческих предприятий в

системе естественной биологической очистки, включающая

I

предварительное осветление стоков, их последующее разбавление в зависимости от плотности стоков, альголизацию адаптированным АК микроводорослей в объеме 500-700 мг/л и соблюдение технологических режимов и ветеринарно-саннтарных правил при эксплуатации очистных сооружений указанных предприятий.

11. Применение технологии утилизации концентрированных стоков в системе естественной биологической очистки в практике промышленного птицеводства способствует улучшению ветеринарного благополучия, получению дополнительного экономического эффекта за счет использования очищенных стоков на земледельческих полях орошения (ЗПО) и обеспечивает надлежащую охрану окружающей природной Среды в зоне расположения птицеводческих предприятий.

12. Предложена универсальная технология утилизации стоков убойных цехов мясокомбинатов в БОКС-прудах путем их разбавления в соотношениях 1:3-1:5 (в зависимости от концентрации) и последующего внесения в них адаптированного АК микроводорослей, которая обеспечивает снижение санитарно-показательной микрофлоры до стабилизационного уровня (коли-титр 1,0). .

13. Доказана целесообразность использования утилизированных стоков убойного цеха мясокомбината на орошение декоративных (цветочных) культур, что способствует повышению их урожайности до 50%; оказывает положительное влияние на микробиологическую активность и плодородие дерново-подзолистых почв; позволяет ликвидировать образование дренажного стока и исключить сброс его в водоемы; улучшить экологическое состояние окружающей природной среды.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Материалы диссертации вошли в следующие документы: 1 Ветеринарно-санитарные правила использования систем естественной .биологической очистки животноводческих стоков при подготовке их для орошения и рыборазведения". Утв. Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода РФ. М., 1996 г. (в соавторстве).

2. Методические рекомендации по технологии выращивания рыбоиосадочного материала в рыбоводно-биологнческих прудах на свиноводческих стоках, прошедших очистку и обеззараживание в системе биологических прудов и на площадке с высшей водной растительностью". Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН. М., 1993 г. (в соавторстве).

3. Рекомендации по использованию стоков убойного цеха Клинского мясокомбината для орошения цветочных культур в совхозе "Победа" Клинского района Московской области. Утв. Отделением ветеринарной медицины РАСХН, М., 1991 г.

(в соавторстве).

4. Пособие по устройству и эксплуатации сооружений естественной биологической очистки сточных вод для малых населенных пунктов, свиноводческих и птицеводческих предприятий. Утв. Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода РФ. М., 1996 г. (в

соавторстве).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ. 5

1. Смирнова И.Р., Субботина; Ю.М. Сравшгтельная бактериологическая оценка очистки животноводческих стоков в системе рыбоводнобмологических прудов. // Сборник научных трудов ВНИИ с/х по использованию сточных вод.- М.-1991.- С. 2.

2. Смирнова И.Р., Субботина Ю.М., Терешина А.Н., Батаева JI.B. Биотехнология • и ветеринарно-санитараня характеристика биологических прудов. // Сборник научных трудов Тимирязевской академии.- М,- 1992.-С.!3-1^

3. Смирнова И.Р., Субботина Ю.М., Терешина А.Н. Использование рыбоводных и рыбоводно-биологических прудов для очистки сточных вод. II ЦБНТИ Минводстроя СССР Информационный сборник 90,- М.-1990.- С. 32-34

4. Ярных B.C., Смирнова И.Р., Терешина А.Н., Субботина Ю.М. Экологические аспекты естественной биологической очистки сточных вод. // "Ветеринария". -1993.- N 9,- С. 27-31.

5. Смирнова И.Р., Терешина А.Н. Использование сточных вод убойного цеха мясокомбината для орошения. /ГВетеринария".- 1993.-№11-12.- С. 17-20.

6. Смирнова И.Р. Рыбоводно-биологические пруды для очистки сточных вод животноводческих комплексов. // "Ветеринария".- 1994.-№ 10.- C6I-63.

7. Смирнова И:Р., Субботина Ю.М, Выращивание рыбопосадочного материала на свиноводческих стоках в прудах биологической очистки. // "Ветеринария".- 1994,- № 12.- С. 45-48.

8. Смирнова И.Р., Субботина Ю.М. Использование биологических ирулоп и ботанической площадки с высшей водной растительностью

для доочистки свиноводческих стоков. //"Ветеринария". -1995,- № 2.-С. 51-54.

9 Тюрнн В.Г., Смирнова И.Р. Влияние температуры на процессы санации сточных вод в экосистемах. //"Ветеринария".- 1996.- № 5,- С. 53-55.

10. Тюрин В.Г., Смирнова И.Р. Влияние отдельных факторов внешней Среды на процессы самоочищения сточных вод. //"Ветеринария".-1996-№12-С. 52-56.

11. Смирнова И.Р. Использование ботанической площадки с высшей водной раститсльностьюдля очистки сточных вод. // Тезисы доклада на Всероссийской научно-производственной конференции.-г.Чебоксары.- 1994.- С. 394-395 .

12. Смирнова И.Р. Влияние альгокомплекса микроводорослей на выживаенмость патогенной микрофлоры в сточных водах.// Тезисы доклада на Всероссийской научно-производственной конференшш,-г.Чебоксары,- 1994,-С. 395-396.

13. Смирнова И.Р, Изучение сроков естественной санации сточных вод в условиях длительного выдерж-ивания.// Тезисы докладов на Всероссийской научно-производственной конференции. г.Чебоксары.-1994-. С. 394-397.

14. Смирнова И.Р., Тюрин В.Г., Клименко А.Н. Влияние гидробионтов на оптимизацию процессов очистки и обеззараживания сточных вод свиноводческих комплексов. //Проблемы ветеринарной санитарии и экологиий. Сборник научных трудов ВНИИВСГЭ. -1996,Т 100.-С. 22-31.

15. Волков В.Г., Смирнова И.Р. Охрана окружающей среды при естественно» биологической очистке сточных нол и навоошх стоков. //Вестник РАСХН,- 1994,- N 2.- С. 54-50.

16. Субботина Ю.М., Смирнова И.Р. Растительноядные рыбы и их роль а санитарии рыбоводло-биологических прудов.// Информ. бголл.: "Итоги научно-практических работ в ихтиопатологии". -1997.-М.- С 115-116.

17. Смирнова И.Р. Изучение механизма антибактериального действия фитопланктона и макрофитов на процессы самоочищения сточных вод.// "Ветеринария",-1997 - №5.- С.24-27.

18. Субботина Ю.М., Смирнова И.Р. 'Рыбоводно-биологические пруды и выращивание рыбы на жидких отходах свиноводства.// "Свиноводство". - 1996. - № 3. - С 21-24.

ВНИИВСГЭ, 1997 г., Москва, Звенигородское ш., 5, злк. 2666/4,тираж 80 экз.