Гігієнічна оцінка третинного очищення стічних вод у біологічних ставах з вищою водяною рослинністю - Автореферат

В них вода під впливом природних факторів самоочищення постійно звільняється від патогенних бактерій, вірусів, яєць гельмінтів, органічних та мінеральних речовин (Стольберг В.Ф. та ін., 2003; Диренко А.А. та ін., 2006; Konemann Norbert, 2003; Yun Ho-Joon et all., 2003). Богомольця, де ведуться наукові дослідження з гігієнічної оцінки споруд малої каналізації для санітарної охорони водних обєктів від забруднення стічними водами і профілактики кишкових інфекцій та інвазій серед населення, що розповсюджуються водним шляхом. Для досягнення вказаної мети були поставлені наступні завдання: 1) провести гігієнічну оцінку третинного очищення промислових стічних вод у біологічних ставах з вищими водяними рослинами; 2) дослідити механізми третинного очищення промислових стічних вод у дослідно-експериментальних біоставах з вищими водяними рослинами від біологічних, органічних і мінеральних забруднень; 6) розробити технологічний регламент функціонування біоставів з вищими водяними рослинами по третинному очищенню промислових стічних вод та методичні рекомендації проведення державного санітарного нагляду за їх експлуатацією.Здійснювали відбір проб води у стерильні флакони на вході, посередині та на виході стічних вод з біостава. Ефективність третинного очищення промислових стічних вод у біоставу з ВВР визначали за такими санітарно-хімічними показниками: температурою, запахом, прозорістю, РН (лужністю), завислими речовинами, розчиненим киснем, БСК5, ХСК, азотом амонійним, азотом нітритів, азотом нітратів, фосфатами, сульфатами, залізом, нафтопродуктами, жирами та маслами, СПАР, сухим залишком, жорсткістю, бікарбонатами, хлоридами, кальцієм, магнієм, калієм натрієм згідно (Лурье Ю.Ю., 1984 г.). Зокрема, вміст азоту амонійних солей в стічних водах знижувався з 0,52 мг/дм3 на вході в дослідно-експериментальні біостави до 0,39 мг/дм3 на виході (при ГДК 0,5 мг/дм3), концентрація азоту нітритного в стічних водах знизилась з 0,19 мг/дм3 на вході в біостави до 0,07 мг/дм3 на виході (при ГДК 0,08 мг/дм3), вміст азоту нітратного в стічних водах зменшився з 23,54 мг/дм3 на вході в біостави до 19,66 мг/дм3 на виході (при ГДК 40,0 мг/дм3). Так, загальне мікробне число в стічних водах дослідно-експериментальних біоставів зменшилось з 6,7·103 КУО/см3 на вході до 6,9·102 КУО/см3 на виході з них (ефективність доочищення - 89,66%); індекс БГКП стічних вод зменшився з 7,2·103 КУО/дм3 на вході в біостави до 3,0·102 КУО/дм3 на виході з них (ефективність - 95,83%). Отримані дані ефективного третинного очищення стічних вод в умовах дослідно-експериментальних досліджень підтверджені в промислових біоставах з ВВР для третинного очищення стічних вод від підприємства металопереробної галузі та рекомендовано для послідуючого їх використання як технічної води в закритому, зворотньому водопостачанні.В дисертаційній роботі розвязано актуальну науково-практичну задачу - проведено гігієнічну оцінку і вивчені закономірності третинного очищення стічних вод у біологічних ставах з вищими водяними рослинами від біологічних, органічних і мінеральних забруднень. Доведено, що використання в очисних каналізаційних спорудах біологічних ставів з вищими водяними рослинами значно покращує якість третинного очищення промислових стічних вод металопереробної галузі за різними критеріями, що має важливе практичне значення. На третинне очищення доцільно направляти такі промислові стічні води металопереробної галузі, що мають показники органічного забруднення за БСК5 не більше 50,0 мг О2/дм3, за ХСК не більше 80,0 мг О2/дм3; мінерального забруднення за азотом амонійним не більше 1,0-4,0 мг/дм3, азотом нітритним не більше 0,4 мг/дм3, азотом нітратним не більше 50,0 мг/дм3, фосфатами не більше 8,0-15 мг/дм3, жирів та масел не більше 0,7 мг/дм3, сухому залишку не більше 7,5-10 г/дм3 та іншими; біологічного забруднення за колі-індексом не більше 3,0·104 КУО/дм3, загальним мікробним числом не більше 8,0·103 КУО/см3. Вперше встановлено, що в екстрактах вищих водяних рослин присутні біологічно-активні речовини з антимікробними властивостями, дія яких на віруси є більш виражена, аніж на бактерії групи кишкової палички. Показано, що в біоставу з вищими водяними рослинами крім ефективного природного біологічного третинного доочищення стічних вод від залишків розчинених органічних речовин і санітарно-показових мікроорганізмів відбувається також демінералізація складу води, при якій зменшується сухий залишок та вміст інших мінеральних речовин (хлоридів, сульфатів, кальцію, натрію, магнію, солей важких металів та радіонуклідів) на виході з біостава, що дає можливість використання глибоко доочищеної води в сільському господарстві.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі розвязано актуальну науково-практичну задачу - проведено гігієнічну оцінку і вивчені закономірності третинного очищення стічних вод у біологічних ставах з вищими водяними рослинами від біологічних, органічних і мінеральних забруднень. Доведено, що використання в очисних каналізаційних спорудах біологічних ставів з вищими водяними рослинами значно покращує якість третинного очищення промислових стічних вод металопереробної галузі за різними критеріями, що має важливе практичне значення.

1. Запропоновані параметри гідравлічного навантаження біологічно очищеними стічними водами в кількості не більше 3 000 м3/га площі/добу на промисловий біостав з вищими водяними рослинами та тривалість перебування їх у споруді терміном не менше 5 діб. Цим самим досягається ефективне третинне очищення біологічно очищених промислових стічних вод від залишків розчинених органічних речовин за БСК5 до 5-8 мг О2/дм3 (ефективність доочищення - 94,1%), ХСК до 30,57 мг О2/дм3 (78%), азоту амонійного до 0,1 мг/дм3 (99,17%), фосфатів до 0,4 мг/дм3 (79,3%), завислих речовин до 3,3 мг/дм3 (93,52%). Вміст розчиненого кисню у воді відкритої водойми після скиду доочищених стічних вод становив від 6 до 8,5 мг О2/дм3 (за норми не менше 4 мг О2/дм3) упродовж всього періоду експлуатації біоставів.

2. На третинне очищення доцільно направляти такі промислові стічні води металопереробної галузі, що мають показники органічного забруднення за БСК5 не більше 50,0 мг О2/дм3, за ХСК не більше 80,0 мг О2/дм3; мінерального забруднення за азотом амонійним не більше 1,0-4,0 мг/дм3, азотом нітритним не більше 0,4 мг/дм3, азотом нітратним не більше 50,0 мг/дм3, фосфатами не більше 8,0-15 мг/дм3, жирів та масел не більше 0,7 мг/дм3, сухому залишку не більше 7,5-10 г/дм3 та іншими; біологічного забруднення за колі-індексом не більше 3,0·104 КУО/дм3, загальним мікробним числом не більше 8,0·103 КУО/см3.

3. Вперше встановлено, що в екстрактах вищих водяних рослин присутні біологічно-активні речовини з антимікробними властивостями, дія яких на віруси є більш виражена, аніж на бактерії групи кишкової палички. Найактивнішою виявилася лепеха болотяна, екстракти якої у воді при 0,5-1% концентрації інактивували віруси поліомієліту на 99,8-99,9% при 30 хв експозиції.

4. Доведено згубну дію біологічно-активних речовин із вищих водяних рослин на кишкові бактерії та віруси. В біологічно очищених стічних водах при проходженні останніх через зарості очерету звичайного, рогозу широколистого й вузьколистого та лепехи болотяної значно зменшувалася кількість санітарно-показових мікроорганізмів, за рахунок антагоністичних взаємовідносин у біоценозі. Зокрема, індекс бактерій групи кишкової палички з 1,1·104 КУО/дм3 зменшувався до 3,0·102 КУО/дм3 (на 96,61-99,36%) та ентеровірусів з (1,0±0,2)·103 БУО/дм3 до їх відсутності (ефективність видалення - 98,03-100%) незалежно від пори року експлуатації біоставів.

5. Показано, що в біоставу з вищими водяними рослинами крім ефективного природного біологічного третинного доочищення стічних вод від залишків розчинених органічних речовин і санітарно-показових мікроорганізмів відбувається також демінералізація складу води, при якій зменшується сухий залишок та вміст інших мінеральних речовин (хлоридів, сульфатів, кальцію, натрію, магнію, солей важких металів та радіонуклідів) на виході з біостава, що дає можливість використання глибоко доочищеної води в сільському господарстві.

6. Доведено, що скид третинно очищених промислових стічних вод у біоставу з вищими водяними рослинами в поверхневу водойму - р. Березівку не веде до евтрофікації останньої і порушення гідрологічних, гідрохімічних та інших режимів. Крім того, покращується якість поверхневої водойми за санітарно-хімічними та санітарно-бактеріологічними показниками. За деякими санітарно-хімічними показниками (РН, завислими речовинами, сухим залишком, жорсткістю, вмістом заліза, бікарбонатів, кальцію, магнію та ін.) також відбувалося покращення якості річкової води вниз за течією в результаті розбавлення більш чистою водою із біостава з вищими водяними рослинами.

7. Показано, що ефективне третинне очищення промислових стічних вод у біоставу з вищими водяними рослинами Криворізького гірничозбагачувального комбінату окислених руд при дотриманні оптимальних технологічних параметрів роботи очисної споруди дозволяє досягти таких показників її якості, що дозволяють повернути до 40% води у зворотне, закрите технічне водопостачання. Це зменшить забір води поверхневих водойм на потреби технологічного процесу і сприятиме раціональному використанню водних ресурсів. Отримано акти впровадження.

8. Впровадження в практику третинного очищення промислових стічних вод у біоставах з вищими водяними рослинами є одним із природних, надійних та рентабельних способів охорони поверхневих водойм від потрапляння біологічних забруднень, розчинених органічних речовин та мінеральних сполук, що сприяє збереженню останніх для господарсько-питного водопостачання. Така технологія доочищення стічних вод сприятиме запобіганню інфекційних і неінфекційних хвороб серед населення, що розповсюджуються водним шляхом.

У періодичних фахових виданнях, затверджених ВАК України: (* - особистий внесок здобувача): 1. Гаркавий С.І., Кравець В.В., Попенко В.М., Грищенко Н.В., Гузь В.Г. Інтенсифікація процесів доочищення та знезараження стічних вод за допомогою вищих водяних рослин // Гігієна населених місць. - 2002. - Випуск 39. - С. 80-86. (* провів аналіз даних сучасної літератури відносно даного питання, виконав експериментальну частину роботи, провів аналіз одержаних результатів, та підготував матеріали для публікації).

2. Кравець В.В., Шаповал О.Є., Гаркавий С.І., Попенко В.М., Бойко І.І., Дзюблик І.В., Гузь В.Г. Доочищення та безреагентне знезаражування стічних вод у біоставку, засадженому вищими водяними рослинами // Довкілля та здоровя. - 2005. - №2 (33). - С. 13-18. (* виконав частину експериментальних досліджень, провів аналіз одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).

3. Гончарук В.В., Кравець В.В., Попенко В.М., Шаповал О.Є., Бойко І.І., Самсоній-Тодоров О.О. До питання знезаражування стічних вод інфекційних лікарень від вірусів ультрафіолетовим опроміненням // Довкілля та здоровя. - 2005. - №4 (35). - С. 14-18. (* виконав експериментальну роботу, провів дослідження виживання ентеровірусів, провів статистичну обробку одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).

4. Попенко В.М., Гаркавий С.І., Бойко І.І. Дослідження та гігієнічна оцінка відведення третинно очищених стічних вод з біостава, засадженого вищими водяними рослинами, у поверхневу водойму // Довкілля та здоровя. - 2007. - №4 (43). - С. 41-45. (* виконав частину експериментальних досліджень, провів аналіз одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).

Патенти: 1. Патент України №68252 А, МКИ 7 СО2F3/32. Спосіб знезараження води / Гончарук Є.Г., Шаповал О.Є., Попенко В.М. - Заявл. 28.11.03. Опубл. 15.07.04. Бюл. - №7. (* здійснив патентно-інформаційний пошук відносно даної проблеми, удосконалив методику знезаражування стічних вод від патогенної мікрофлори в біологічних ставах з вищими водяними рослинами впродовж всього періоду їх експлуатації).

В інших наукових виданнях: 1. Кравець В.В., Грищенко Н.В., Гаркавий С.І., Попенко В.М., Гузь В.Г. До питання знезараження води в біоставках, засаджених вищими водяними рослинами (ВВР) // Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій: IV Всеукраїнська науково-методична конференція з міжнародною участю. - Дніпродзержинськ, 2002. - С. 170-171.

2. Попенко В.М. Віруліцидна активність зелених водоростей та деяких видів вищих водяних рослин // Водні ресурси на рубежі ХХІ ст. Проблеми раціонального використання, охорони та відтворення: Міжнародна науково-практична конференція. - Київ, 2003. - С. 17.

3. Попенко В.М. До питання знезаражування очищених стічних вод від ентеровірусів // Актуальні проблеми сучасної медицини: 58 Науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О. Богомольця з міжнародною участю. - Київ, 2003. - С. 64.

4. Попенко В.М. Ефективність третинного доочищення стічних вод у біоставках, засаджених вищими водяними рослинами // Охорона водного басейну та контроль якості води: Наукова конференція молодих учених. - Київ, 2004. - С. 81-84.

5. Гончарук Є.Г., Гаркавий С.І., Попенко В.М. Гігієнічне обґрунтування параметрів ефективної роботи нових типів очисних каналізаційних споруд // Гігієнічна наука та практика на рубежі століття: Матеріали XIV зїзду гігієністів України. - Дніпропетровськ, 2004. - Т. І. - С. 123-125.

6. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И. Попенко В.М., Кравец В.В., Бойко И.И. Доочистка и обеззараживание сточных вод в биопруду с высшими водными растениями // Химия и технология воды. - Киев, 2004.-Т. 26, №5.-С. 479-484.

7. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И., Попенко В.Н. Биологическая очистка сточных вод в комплексе мероприятий по уменьшению риска водных эпидемий кишечных инфекций среди населения // Проблемы оценки риска здоровью населения от воздействия факторов окружающей среды. - Москва, 2004. - С. 341-343.

8. Попенко В.М. Гігієнічна оцінка біологічних ставків із вищими водяними рослинами для доочищення та знезаражування стічних вод // Актуальні проблеми сучасної медицини / 59 Науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О. Богомольця з міжнародною участю. - Київ, 2005. - С. 68.

9. Проведення державного санітарного нагляду за експлуатацією біологічних ставів з вищими водяними рослинами: / Метод. рекомендації / уклад. Гаркавий С.І., Войцеховський В.Г., Попенко В.М., Бойко І.І., Кравець В.В., Грищенко Н.В., Шаповал О.Є., Кислиця О.С. Гузь В.Г.; Міністерство охорони здоровя України - Київ, 2006. - 28 с.