Отчет

о научно-исследовательской работе

Изучение микробиологического препарата Эмбионик-WC на снижение содержания жиров, фосфатов, устранение запаха и санитарно-микробиологические показатели в сточных водах

Руководитель темы
Ржевская В.С.

Симферополь – 2011

РЕФЕРАТ

Отчет по НИР: 20 стр., 6 таблиц

Объект исследования:

микробиологический препарат Эмбионик-WC, сточные воды «Губиниха 1», «Губиниха 2», густая масса «ЭДЕМ».

Цель работы:

изучить влияние микробиологического препарата Эмбионик-WC на содержание жиров, фосфатов, изменение запаха и санитарно-микробиологические показатели (БГКП и ОМЧ) в двух образцах сточных водах и густой массе «ЭДЕМ».

Ключевые слова: Эмбионик-WC, сточные воды, жиры, фосфаты.

Условные сокращения:
БГКП – бактерии группы кишечной палочки,
НВЧ – наиболее вероятное число
ОМЧ – общее микробное число
ОКБ – общие колиформные бактерии
МАФАМ - мезофильные аэробы и факультативные анаэробные микроорганизмы,

Введение

Тысячи лет человек восхищается, любуется и наслаждается водой. Роль воды в жизни нашей планеты удивительна и, как ни странно, раскрыта ещё не до конца. Большая часть (70,8%) поверхности земли покрыта океанами и морями, но человек, как правило, не может использовать всю эту воду в своих целях, так как океан – это не просто вода, а достаточно солёная вода. Морские воды составляют 96,5% общего объёма, а на долю пресных вод приходится лишь около 3,5%, но человечество не может пользоваться даже этим малым количеством воды в полной мере. Из него менее одного процента находится в жидком состоянии.

Состояние водных ресурсов, на сегодняшний день, вызывает тревогу. Дело в том, что в водоёмы попадают огромное количество различных, не свойственных им, химических веществ, которые ухудшают их качество. Основным источником загрязнения окружающей природной среды являются промышленные предприятия, теплоэлектростанции и транспорт. Переход на новые технологии позволит уменьшить выбросы загрязнений. Общие правила заключаются в том, чтоб предотвратить загрязнения. Для этого в промышленности применяются системы очистки сточных вод и газоулавливающие установки, на выхлопных трубах автомобилей устанавливаются специальные фильтры. Уменьшение загрязнения среды способствует переход на новые, более «чистые» источники энергии.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется для потребностей отрасли животноводства, и бытовые нужды населения. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Краткий анализ состояния проблемы источника загрязнения внутренних водоемов

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения
Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

• механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;
• химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;
• бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;
• радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;
• тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов. В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические загрязнения (бактерии, вирусы, грибы, водоросли). Водным путем могут передаваться кишечные инфекции - холера, брюшной тиф и паратифы, сальмонеллез, дизентерия, гепатит А, полиомиелит, а также лептоспирозы, сибирская язва, туляремия, туберкулез, сап, Ку-лихорадка, различные грибковые заболевания.

Методы очистки сточных вод

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.
Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.

Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)
Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве искусственного волокна.

Санитарно-микробиологический анализ воды 

Санитарно-микробиологические анализ воды включает определение бактерий группы кишечных палочек (БГКП) и общее микробное число (ОМЧ).

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

К общему числу микроорганизмов (ОМЧ) относят мезофильные аэробы и факультативные анаэробы (МАФАМ), способные образовывать на питательном агаре колонии, видимые при увеличении в 2 раза при температуре 37 ºС в течение 24 часов (ОМЧ 37 ºС) и при температуре 22 ºС в течение 72 часов (ОМЧ 22 ºС).

ОМЧ при температуре инкубации 37 ºС - индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых определяют в большей мере аллохтонную микрофлору, внесенную в водоем в результате антропогенного загрязнения, в т.ч. фекального. ОМЧ при температуре инкубации 20-22 ºС – индикаторная группа микроорганизмов, в числе которых, помимо аллохтонной, определяют водную микрофлору данного водоема (автохтонную). При температуре 22 ºС, как правило, вырастает больше сапрофитных микроорганизмов, чем при температуре 37 ºС. Соотношение численности этих групп микроорганизмов позволяет судить об интенсивности процесса самоочищения, активными участниками которого они являются. Эта разница более выражена при завершении процесса самоочищения (коэффициент соотношения ОМЧ 22 ºС : ОМЧ 37 ºС равен четырем и выше). В местах загрязнения хозяйственно-бытовыми сточными водами численные значения обеих групп близки.

Цели и задачи работы

Целью исследований явилось изучение влияния микробиологического препарата Эмбионик-WC на снижение содержание жиров и фосфатов, устранение запаха и санитарно-микробиологические показатели (БГКП и ОМЧ) в сточных водах и густой массе.

В связи с поставленной целью были определены следующие задачи:

1. Определить влияние микробиологического препарата Эмбионик-WC на снижения содержания жиров и фосфатов в двух образцах сточных вод «Губиниха 1», «Губиниха 2» и густой массе «ЭДЕМ»;
2. Изучить влияние микробиологического препарата Эмбионик-WC на санитарно-микробиологические показатели (БГКП и ОМЧ) сточных вод и густой масс «ЭДЕМ»;
3. Выявить возможность устранения запаха в сточных водах «Губиниха 1» и «Губиниха 2» и густой массе «ЭДЕМ» с помощью микробиологического препарата «Эмбионик® WC».

Объекты и условия проведения исследований

Объекты исследований

Объектом для проведения исследований служили два образца сточных вод «Губиниха 1» и «Губиниха 2», а также густая смесь «ЭДЕМ».

Образец сточных вод «Губиниха 1» представляет собой жидкость черного цвета, содержащую большое количество взвешенных частиц и осадок, состоящий из более крупных фракций. Осадок составляет около половины объема воды. Образец воды имеет неприятный запах.

Образец сточных вод «Губиниха 1» прозрачная, желтоватого цвета, осадок незначительный. Образец воды имеет очень резкий неприятный запах.

Образец «ЭДЕМ» является густой смесью жиров и фекалий. Имеет резкий неприятный запах.
Микробиологический препарат Эмбионик-WC создан на базе современных биотехнологий с учетом решения проблем охраны окружающей среды. Эмбионик-WC представляет собой консорциум следующих групп микроорганизмов: фототрофные аноксигенные пурпурные несерные бактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептобактерии, молочнокислые гомоферментативные стрептококки, одноклеточные грибы Saccharomyces, целлюлозоразрушающие бактерии.

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

1. Этим микроорганизмам присущ наиболее примитивный тип получения энергии - брожение (молочнокислое, спиртовое) и аноксигенный фотосинтез.
2. Высокая естественная предрасположенность их к росту, развитию и размножению в водной среде.
3. Способность их синтезировать биологически активные вещества: аминокислоты, витамины, ферменты, ростовые вещества, органические кислоты и др.
4. Многокомпонентные микробиологические препараты значительно стабильнее в проявлении их положительного эффекта, чем монокультуральные, вследствие более широкого набора физиолого-биохимических свойств разных групп микроорганизмов. Стабильность положительного действия препаратов обуславливается особенностями биологии микроорганизмов - пластичным метаболизмом веществ, малыми размерами, высокой активностью размножения и др.

Условия и схема проведения эксперимента

Образцы воды «Губиниха 1» и «Губиниха 2» в первый день эксперимента обработали препаратом Эмбионик-WC в различных концентрациях (табл.1).

Таблица 1 Схема обработки образцов воды

№ варианта	«Губиниха 1»	«Губиниха 2»
1	контроль	контроль
2	1л воды + 0,5 мл Эмбионик WC	1л воды + 0,5 мл Эмбионик WC
3	1л воды + 1,0 мл Эмбионик WC	1л воды + 1,0 мл Эмбионик WC
4	1л воды + 2,0 мл Эмбионик WC	1л воды + 2,0 мл Эмбионик WC
5	1л воды + 3,0 мл Эмбионик WC	1л воды + 3,0 мл Эмбионик WC
6		1л воды + 4,0 мл Эмбионик WC

 На третьей недели эксперимента во все варианты опыта было внесено по 10 мл препарата Эмбионик-WC. Определение содержания жиров и фосфатов и санитарно-микробиологический анализ образцов проводили при постановке опыта и через две недели в вариантах №5 сточных вод «Губиниха 1» и «Губиниха 2» и «ЭДЕМ».

Основные результаты. Новизна

Влияние микробиологического препаратаЭмбионик WC на содержание жиров и фосфатов в сточной воде Губиниха 1, Губиниха 2 и густой массы Эдем

Микробиологический препарат Эмбионик-WC в течение 2-х недель в количестве 3 мл на 1 л сточной воды «Губиниха 1» и в количестве 4 мл на 1 л сточной воды «Губиниха 2» снизил содержание фосфатов в 2 раза (табл. 2). В образце «ЭДЕМ» количество фосфатов снизилось в 69 раз после 2-х недель воздействия препарата Эмбионик-WC (табл. 2).

Таблица 2 Содержание фосфатов в сточной воде «Губиниха 1», «Губиниха 2» и густой массы «ЭДЕМ»

Образец	Количество фосфатов в образце до обработки препаратом «Эмбионик® WC»	Количество фосфатов в образце после 2-х недель обработки препаратом Эмбионик-WC	Процентное изменение (уменьшение) содержания фосфатов, %
«Губиниха 1»	1388 мг/ дм3	711 мг / дм3	48,78
«Губиниха 2»	9,19 мг/ дм3	4,4 мг/ дм3	52,12
«ЭДЕМ»	41,2 г/кг	0,60 г/кг	98,54

В образце воды «Губиниха 1» после применения препарата Эмбионик-WC увеличилось содержание жиров. Эти данные нельзя учитывать, так как сточная вода «Губиниха 1» содержала большое количество взвешенных частиц и осадка. Возможно, крупный твердый кусок осадочных масс попал в исследуемый образец воды и изменил данные, которые выпадают из общей тенденции.

В образце воды «Губиниха 2» произошло уменьшение содержание жиров в 11,43 раза после 2-х недель воздействия препарата Эмбионик-WC в количестве 4 мл/л (табл. 3). В образце «ЭДЕМ» после 2-х недель воздействия препарата Эмбионик-WC количество жиров снизилось в 4,45 раз (табл. 3).

 Таблица 3 Содержание жиров в сточной воде «Губиниха 1», «Губиниха 2» и густой массы «ЭДЕМ»

Образец	Образцы до обработки препаратом Эмбионик-WC	Образцы после обработки препаратом Эмбионик-WC в течение 2-х недель	Процентное изменение содержания фосфатов, %
«Губиниха 1»	11,7 г/ дм3	13,6 г/ дм3	16,24
«Губиниха 2»	0,20 г/ дм3	0,0175 г/ дм3	91,25
«ЭДЕМ»	310 г/кг	69,7 г/кг	77,52

Влияние микробиологического препарата Эмбионик-WC на санитарно-микробиологический показатели (БГКП и ОМЧ) сточных вод и густой массы Эдем

Определение бактерий группы кишечной палочки показало наличие грамотрицательных, не спорообразующих палочек, оксидазоотрицательных, ферментирующие лактозу с образованием кислоты и газа при температуре 37°С в течение 24 часов как в образце воды «Губиниха 1», так и в образце «Губиниха 2».

Определение БГКП титрационным методом показало, что в образцах воды «Губиниха 1» и «Губиниха 2» НВЧ бактерий в 100 мл составило более 24000. Микробиологический препарат Эмбионик-WC в течение 2-х недель в количестве 3 мл на 1 л сточной воды «Губиниха 1» и в количестве 4 мл на 1 л сточной воды «Губиниха 2» снизили НВЧ бактерий в 100 мл воды до 2400 и 7000 соответственно.

В образце «ЭДЕМ» НВЧ бактерий в 100 мл составило более 24000 как до применения препарата, так и после.

ОМЧ в образцах «Губиниха 1» и «Губиниха 2» представлено в таблице 4. В образцах «Губиниха 1», «Губиниха 2» и «ЭДЕМ» после обработки препаратом Эмбионик-WC в течение 2-х недель ОМЧ определить не удалось, т.к. для анализа были взяты те же разведения, что и при первом анализе, но на всех чашках Петри количество колоний составило более 300. Это делает невозможным подсчет колоний и определение ОМЧ (табл. 4).

Таблица 4 Определение ОМЧ в сточных водах и густой массе.

Образец	ОМЧ образцов до обработки препаратом Эмбионик-WC	Образцы после обработки препаратом Эмбионик-WC в течение 2-х недель
«Губиниха 1»	23900000	-
«Губиниха 2»	19600000	-
«ЭДЕМ»	620000	-

 

Внешний вид и запах в сточной воде "Губиниха 1", "Губиниха 2"  и густой массы "Эдем"

В образце воды «Губиниха 1» изначально осадок был рыхлым и занимал до половины объема сосуда. После добавления микробиологического препарата Эмбионик-WC наблюдалась следующая закономерность: чем больше концентрация препарата, тем быстрее взвешенные частицы выпадали в осадок.

Цвет жидкости остался черным во всех вариантах (табл. 5). Через две недели с начала эксперимента интенсивность запаха значительно уменьшилась (табл. 6).

В образцах воды «Губиниха 2» осадка было значительно меньше, чем в образце воды «Губиниха 1» и после применения препарата Эмбионик-WC видимых изменений не было (табл. 5). Запах в сточной воде «Губиниха 2» ослабел на четвертой недели эксперимента, на шестой недели стал еле заметен (табл. 6).

Образец «ЭДЕМ» на второй недели эксперимента приобрел запах сырости и плесени, который на четвертой недели эксперимента постепенно ослабел (табл. 6).

Таблица 5 Внешний вид образцов воды «Губиниха 1» и «Губиниха 2»

Показатель	Стадия	«Губиниха 1»	«Губиниха 2»
Цвет	до обработки Эмбионик-WC	черный	желтоватый
	после обработки Эмбионик-WC	черный	желтоватый
Прозрач ность	до обработки Эмбионик-WC	мутный	мутноватый
	после обработки Эмбионик-WC	прозрачный	прозрачный
Осадок	до обработки Эмбионик-WC	рыхлый, занимал до половины объема сосуда	рыхлый, на дне сосуда
	после обработки Эмбионик-WC	более плотный, занимал до 1/3 сосуда, чем больше концентрация препарата, тем быстрее выпадал	рыхлый, на дне сосуда

 

Таблица 6 Изменения интенсивности запаха сточных вод «Губиниха 1» и «Губиниха 2» и образца «ЭДЕМ»

Время Вариант	1 неделя эксперимента	2 неделя эксперимента	3 неделя эксперимента	4 неделя эксперимента	5 неделя эксперимента	6 неделя эксперимента	7 неделя эксперимента
«Губиниха 1» вариант №1	слабый запах	слабый запах	слабый запах	слабый запах	слабый запах	слабый запах	слабый запах
«Губиниха 1» вариант №2	слабый запах	слабый запах	слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах
«Губиниха 1» вариант №3	слабый запах	слабый запах	слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах
«Губиниха 1» вариант №4	слабый запах	слабый запах	слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах
«Губиниха 1» вариант №5	слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах	очень слабый запах
«Губиниха 2» вариант №1	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах
«Губиниха 2» вариант №2	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	сильный запах	сильный запах	слабый запах	слабый запах
«Губиниха 2» вариант №3	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	сильный запах	сильный запах	слабый запах	слабый запах
«Губиниха 2» вариант №4	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	сильный запах	сильный запах	слабый запах	слабый запах
«Губиниха 2» вариант №5	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	сильный запах	сильный запах	слабый запах	слабый запах
«Губиниха 2» вариант №6	очень сильный запах	очень сильный запах	очень сильный запах	сильный запах	сильный запах	слабый запах	слабый запах
«ЭДЕМ»	сильный запах	запах плесени и сырости	запах плесени и сырости	слабый запах плесени и сырости	слабый запах плесени и сырости	слабый запах плесени и сырости	слабый запах плесени и сырости

Выводы

1. Микробиологический препарат Эмбионик-WC в течение 2-х недель снизил содержание фосфатов в 2 раза в сточных водах «Губиниха 1» и «Губиниха 2» (3-4 мл/л) и в 69 раз в образце «ЭДЕМ» (5 мл/200г); количество жиров в образцах «Губиниха 2» и «ЭДЕМ» снизилось в 11,43 и 4,45 раз соответственно.

2. Санитарно микробиологический анализ образцов «Губиниха 1», «Губиниха 2» и «ЭДЕМ» показали, наличие во всех трех образцах бактерий группы кишечной палочки (наиболее вероятное число более 24000 в 100 мл воды). После 2-х недель применения микробиологического препарата Эмбионик-WC наиболее вероятное число БГКП снизилось в сточных водах «Губиниха 1» и «Губиниха 2» до 2400 и 7000 в 100 мл воды соответственно. Наиболее вероятное число БГКП в образце «ЭДЕМ» осталось более 24000 в 100 г.

3. Микробиологический препарат Эмбионик-WC снижает интенсивность запаха образцов «Губиниха 1» и «Губиниха 2» в течение 2-4 недель соответственно; в образце «ЭДЕМ» запах ослабел на 4 неделе эксперимента.

Рекомендации по дополнительным исследованиям

Установлено положительное действие микробиологического препарата Эмбионик-WC на снижение содержания фосфатов, жиров, бактерий группы кишечной палочки и интенсивности запаха в сточных водах и других отбросах человека. Возникает необходимость проведения дальнейших исследований по применению препарата Эмбионик-WC и разработка точной технологии с указанием концентраций и сроков внесения препарата сначала в лабораторных условиях, а затем отработка технологии в производственных условиях.

Отзывы: