Научная статья на тему 'К методике определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков в лаборатории «Биотехнологии»'

К методике определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков в лаборатории «Биотехнологии» Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
22
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
водные объекты / животноводческие стоки / пестициды / проба / сельскохозяйственные угодья / сточные воды / токсикозы рыб / токсичность / экспериментальные исследования / toxicity / waste water / livestock runoff / agricultural land / pesticides / sample / experimental studies / fish toxicosis / water bodies

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Паршикова М. В., Паршиков С. Г., Булатова Н. Ю.

Введение. В статье исследованы показатели токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Рассмотрена методика определения токсичности в исследуемых пробах и возможность дальнейшего применения очищенных сточных вод и животноводческих стоков в оросительных системах, предназначенных для почвенной очистки и обезвреживании органических отходов. Материалы и методы. Рассматривается методика определения токсичности водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод, донных отложений, в которой в качестве тест-объекта применяются инфузории – Paramecium caudatum. На основании методики ФР 1.39.2015.19243 определяется токсичность сточных вод и животноводческих стоков. Рассматривается влияние токсичных сбросов неочищенных и недоочищенных сточных вод с промышленных, сельскохозяйственных предприятий на жизнедеятельность рыб. Микрофлора сточных вод и животноводческих стоков исследуется с помощью цифрового микроскопа OLIMPUS CX-41. Рассмотрен порядок проведения экспериментальных исследований, методы определения токсичности сточных вод и животноводческих стоков. Исследован алгоритм выполнения измерений токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Результаты. В лаборатории «Биотехнологии» и лаборатории технологического контроля проведены теоретические и экспериментальные исследования по определению токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Приведены результаты экспериментальных исследований по определению модельного токсиканта в пробах при проведении опытов в двух лабораториях. Получены экспериментальные данные оценки тестируемой пробы в зависимости от группы токсичности. Обсуждение. Согласно методике экспериментальных исследований, оценку токсичности исследуемой пробы проводили по относительной разнице количества клеток в верхних зонах кювет в контрольной и анализируемой пробе и достоверность результатов проверяли с помощью цифрового микроскопа OLIMPUS СХ-41. Рекомендовано применение очищенных сточных вод и животноводческих стоков в оросительных системах при согласовании с органами Государственного надзора, при строгом соблюдении нормативных требований и проведении анализов по токсичности исследуемых проб. Заключение. Исследованы показатели определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Методика определения токсичности в исследуемых пробах применяется при исследовании негативного влияния на состояние естественных водоемов и орошения, удобрения сельскохозяйственных угодий очищенными сточными водами и животноводческими стоками.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Паршикова М. В., Паршиков С. Г., Булатова Н. Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

To the method of determining toxicity in samples of wastewater and animal-water effluents in the laboratory of «Biotechnology»

Introduction. The article examines the indicators of toxicity in samples of wastewater and animal effluents. The method of determining toxicity in the studied samples and the possibility of further use of treated wastewater and livestock effluents in irrigation systems intended for soil purification and neutralization of organic waste are considered. This method of determining toxicity in the samples under study is used in the study of the negative impact on the state of natural reservoirs and irrigation, fertilization of agricultural land with treated wastewater and livestock effluents. Materials and methods. The method of determining the toxicity of water extracts from soil, sewage sludge, bottom sediments in which infusoria – Paramecium caudatum are used as a test object is considered. Based on the methodology of FR 1.39.2015.19243, the toxicity of wastewater and livestock effluents was determined. The influence of toxic discharges of untreated and untreated wastewater from industrial and agricultural enterprises on the vital activity of fish is considered. The microflora of wastewater and livestock effluents was studied using the digital micro-osprey OLIMPUSCX-41. The procedure for conducting experimental studies, methods for determining the toxicity of wastewater and livestock effluents are considered. An algorithm for performing toxicity measurements in samples of wastewater and livestock effluents has been investigated. Results. Theoretical and experimental studies have been carried out in the laboratory of «Biotechnology» and technological control to determine toxicity in samples of wastewater and livestock effluents. The results of experimental studies on the determination of a model toxicant in the laboratory of «Biotechnology» and the control environment of Lozin-Lozinsky in the laboratory of technological control are presented. Experimental dependences of the evaluation of the test sample depending on the toxicity group were obtained. Discussion. According to the experimental research methodology, the toxicity of the test sample was assessed by the relative difference in the number of cells in the upper zones of the cuvettes in the control and analyzed sample and the reliability of the results was checked using the OLIMPUS CX-41 digital microscope. The use of treated wastewater and livestock effluents in irrigation systems is recommended in coordination with state supervision bodies, with strict compliance with regulatory requirements and conducting toxicity analyses of the samples under study. Conclusion. Methods for optimizing the process of utilization of animal waste using a biogas plant have been studied. A technique has been developed to improve the efficiency of the technological process of animal waste disposal and the performance of a biogas plant, depending on the applied modes of anaerobic digestion.

Текст научной работы на тему «К методике определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков в лаборатории «Биотехнологии»»

TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Научная статья УДК 628.336.6

DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1-18-28 EDN: CRPCVH

К методике определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков в лаборатории «Биотехнологии»

Марианна Викторовна Паршикова1в, Станислав Геннадьвич Паршиков2, Наталья Юрьевна Булатова3

12'3Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова, Ижевск, Россия 1 marianna.svalova@yandex.rU' https://orcid.org/0009-0001-4151-8H9 2stas199373@yandex.^ https://orcid.ощ/0009-0003-9477-3935 3rudicheva77@mail.ru' https://orcid.org/0009-0006-1297-762X

Аннотация

Введение. В статье исследованы показатели токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Рассмотрена методика определения токсичности в исследуемых пробах и возможность дальнейшего применения очищенных сточных вод и животноводческих стоков в оросительных системах, предназначенных для почвенной очистки и обезвреживании органических отходов.

Материалы и методы. Рассматривается методика определения токсичности водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод, донных отложений, в которой в качестве тест-объекта применяются инфузории -Paramecium caudatum. На основании методики ФР 1.39.2015.19243 определяется токсичность сточных вод и животноводческих стоков. Рассматривается влияние токсичных сбросов неочищенных и недоочищенных сточных вод с промышленных, сельскохозяйственных предприятий на жизнедеятельность рыб. Микрофлора сточных вод и животноводческих стоков исследуется с помощью цифрового микроскопа OLIMPUS CX-41. Рассмотрен порядок проведения экспериментальных исследований, методы определения токсичности сточных вод и животноводческих стоков. Исследован алгоритм выполнения измерений токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков.

Результаты. В лаборатории «Биотехнологии» и лаборатории технологического контроля проведены теоретические и экспериментальные исследования по определению токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Приведены результаты экспериментальных исследований по определению модельного токсиканта в пробах при проведении опытов в двух лабораториях. Получены экспериментальные данные оценки тестируемой пробы в зависимости от группы токсичности.

Обсуждение. Согласно методике экспериментальных исследований, оценку токсичности исследуемой пробы проводили по относительной разнице количества клеток в верхних зонах кювет в контрольной и анализируемой пробе и достоверность результатов проверяли с помощью цифрового микроскопа OLIMPUS СХ-41. Рекомендовано применение очищенных сточных вод и животноводческих стоков в оросительных системах при согласовании с органами Государственного надзора, при строгом соблюдении нормативных требований и проведении анализов по токсичности исследуемых проб.

Заключение. Исследованы показатели определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков. Методика определения токсичности в исследуемых пробах применяется при исследовании негативного влияния на состояние естественных водоемов и орошения, удобрения сельскохозяйственных угодий очищенными сточными водами и животноводческими стоками.

© Паршикова М. В. , Паршиков С. Г., Булатова Н. Ю., 2024

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). C. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print)

TFYHfl ППГИИ MA ШИНЫ И ПКПРУППЛй

V^VWVWVW ППЯ ЛГРППРПМЫШПРННПГП КПМППРКГА

Ключевые слова: водные объекты, животноводческие стоки, пестициды, проба, сельскохозяйственные угодья, сточные воды, токсикозы рыб, токсичность, экспериментальные исследования

Для цитирования: Паршикова М. В., Паршиков С. Г., Булатова Н. Ю. К методике определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков в лаборатории «Биотехнологии» // Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). С. 18-28. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1-18-28

To the method of determining toxicity in samples of wastewater and animal-water effluents in the laboratory of «Biotechnology»

Marianna V. Parshikova1B, Stanislav G. Parshikov2, Natalia Yu. Bulatova3

123 Kalashnikov Izhevsk State Technical University, Izhevsk, Russia 1 marianna.svalova@yandex.ru, https://orcid.org/0009-0001-4151-8H9 2stas199373@yandex.ru, https://orcid.org/0009-0003-9477-3935 3rudicheva77@mail.ru, https://orcid.org/0009-0006-1297-762X

Abstract

Introduction. The article examines the indicators of toxicity in samples of wastewater and animal effluents. The method of determining toxicity in the studied samples and the possibility of further use of treated wastewater and livestock effluents in irrigation systems intended for soil purification and neutralization of organic waste are considered. This method of determining toxicity in the samples under study is used in the study of the negative impact on the state of natural reservoirs and irrigation, fertilization of agricultural land with treated wastewater and livestock effluents. Materials and methods. The method of determining the toxicity of water extracts from soil, sewage sludge, bottom sediments in which infusoria - Paramecium caudatum are used as a test object is considered. Based on the methodology of FR 1.39.2015.19243, the toxicity of wastewater and livestock effluents was determined. The influence of toxic discharges of untreated and untreated wastewater from industrial and agricultural enterprises on the vital activity of fish is considered. The microflora of wastewater and livestock effluents was studied using the digital micro-osprey OLIMPUSCX-41. The procedure for conducting experimental studies, methods for determining the toxicity of wastewater and livestock effluents are considered. An algorithm for performing toxicity measurements in samples of wastewater and livestock effluents has been investigated.

Results. Theoretical and experimental studies have been carried out in the laboratory of «Biotechnology» and technological control to determine toxicity in samples of wastewater and livestock effluents. The results of experimental studies on the determination of a model toxicant in the laboratory of «Biotechnology» and the control environment of Lozin-Lozinsky in the laboratory of technological control are presented. Experimental dependences of the evaluation of the test sample depending on the toxicity group were obtained.

Discussion. According to the experimental research methodology, the toxicity of the test sample was assessed by the relative difference in the number of cells in the upper zones of the cuvettes in the control and analyzed sample and the reliability of the results was checked using the OLIMPUS CX-41 digital microscope. The use of treated wastewater and livestock effluents in irrigation systems is recommended in coordination with state supervision bodies, with strict compliance with regulatory requirements and conducting toxicity analyses of the samples under study. Conclusion. Methods for optimizing the process of utilization of animal waste using a biogas plant have been studied. A technique has been developed to improve the efficiency of the technological process of animal waste disposal and the performance of a biogas plant, depending on the applied modes of anaerobic digestion.

Keywords: toxicity, waste water, livestock runoff, agricultural land, pesticides, sample, experimental studies, fish toxicosis, water bodies

For citation: Parshikova M. V., Parshikov S. G., Bulatova N. Yu. To the method of determining toxicity in samples of wastewater and animal-water effluents in the laboratory of «Biotechnology» // Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 18-28. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1-18-28

[ TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT [ FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Введение

В последние годы наблюдается тенденция изменения состава сточных вод, животноводческих стоков и их негативного влияния на состояние естественных водоемов. Токсикозы рыб наблюдаются в естественных водоемах, причиной которых является сброс в водоемы неочищенных сточных вод с промышленных и сельскохозяйственных предприятий [1]. Сточные воды принято подразделять по химическому составу и токсикологическим свойствам на неорганические и органические. В состав неорганических загрязнителей входят минеральные взвешенные вещества, неорганические кислоты, щелочи, щелочноземельные металлы и их соединения, отрицательное действие которых заключается в отложении осадков сточных вод на дне, замутнении, а также засолении водоемов, изменении жесткости воды и величины рН, увеличении цветности и запаха [2]. В неорганических загрязнителях учитываются также токсикологические свойства аммиака, аммония, сероводорода, тяжелых металлов.

К органическим загрязнителям относятся бытовые сточные воды и животноводческие стоки с комплексов по выращиванию крупного рогатого скота, которые содержат в своем составе органические вещества, подвергающиеся сбраживанию, в процессе которого выделяется метан, сероводород, аммиак, что приводит к дефициту кислорода, токсикозу и гибели рыб [3]. В органических загрязнителях учитывается также токсичность, одним из источников которой является применение пестицидов при производстве сельскохозяйственной продукции. Остатки пестицидов с поверхностным стоком попадают с сельскохозяйственных угодий в естественные водоемы и приводят к загрязнению окружающей среды. В результате со сточными водами и животноводческими стоками в естественные водоемы сбрасывается большое количество токсичных веществ [4].

Актуальность проблемы

Недостаточно очищенные сточные воды и животноводческие стоки могут нарушить санитарно-эпидемиологическое состояние сельских населенных пунктов и оказывать негативное влияние на состояние окружающей среды [5]. Загрязнение естественных водоемов сточными водами и животноводческими стоками является актуальной проблемой защиты окружающей среды. Сточные воды и животноводческие стоки, которые сбрасываются в естественный водоем без качественной очистки,

возможно недостаточно очищенные в результате залповых сбросов предприятий, влияют на биологическое равновесие и климат планеты [6]. Сельское хозяйство является решающим фактором антропогенного загрязнения естественных водоемов.

Для орошения и полива сельскохозяйственных угодий применяются очищенные сточные воды и животноводческие стоки, которые обогащены азотом. В результате интенсивного внесения азотных удобрений в почву происходит аккумуляция в растениях нитратов [7]. Высокое содержание фосфора и азота, которые также содержатся в сточных водах и животноводческих стоках сельхозугодий, приводит к размножению в естественных водоемах сине-зеленых водорослей, которые оказывают токсичное действие на водные объекты, не уступающее по своему воздействию пестицидам [8].

Ущерб, наносимый водным ресурсам различного назначения в результате сброса недостаточно очищенных или неочищенных сточных вод, животноводческих стоков, порой невозможно оценить, особенно если ущерб нанесён объектам рыбохозяй-ственного значения [9].

Согласно законодательству - «в связи с многообразием условий, в которых проявляется ущерб, причиняемый рыбному хозяйству загрязнением водоемов, определение количества погибших рыб не может быть регламентировано каким-либо единым методом и ведется в каждом отдельном случае, исходя из имеющихся материалов». Расчёт причинённого вреда водным ресурсам проводится по методике, утвержденной приказом Минсельхоза России от 31.03.2020 г. № 167 и приказу Росрыболовства от 8 февраля 2018 г. № 102 «Об организации деятельности территориальных управлений и подведомственных организаций Росрыболовства при выявлении фактов гибели водных биологических ресурсов и загрязнении среды их обитания». Методика используется при массовой гибели рыб в случае сброса неочищенных сточных вод с водоочистных сооружений в естественные водоемы и водные объекты рыбохозяйственного значения [10]. При возмещении размера ущерба учитываются различные показатели: стоимость утраченных водных биоресурсов, токсичность исследуемых проб и негативное воздействие на окружающую среду в зависимости от количества погибших рыб. Количество погибших рыб, молоди и личинок необходимо определять прямым подсчетом, но когда невозможно учесть основные факторы, тогда необходимо, согласно расчетно-

ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ] ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ]

го пути, учитывать дополнительные факторы, влияющие на загрязнение водных объектов. Одним из таких факторов является уровень токсичности водных ресурсов в результате их загрязнения сточными водами или животноводческими стоками [11].

Актуальность проблемы негативного последствия от сброса недостаточно очищенных и неочищенных сточных вод на окружающую среду и необходимость определения токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков определила выбор темы исследований в статье.

Материалы и методы

Экспериментальные исследования по токсичности пробы сточных вод или животноводческих стоков проводились в следующей последовательности в лаборатории «Биотехнологии». Исследуемая проба наносилась на предметное стекло цифрового микроскопа OLIMPUS СХ-41 пипеточным дозатором 0,01 см3, и образец сточных вод или животноводческих стоков накрывали покровным стеклом 9x9 мм. Образец был охлажден перед анализом до комнатной температуры (18-20 °С) в холодильнике и помещен на предметный столик цифрового микроскопа [12]. Произведена идентификация микроорганизмов путем просматривания не менее трех образцов при помощи цифрового микроскопа OLIMPUS СХ-41, представленного на рисунке 1.

Рис. 1. Цифровой микроскоп Olympus серии CX-41 Fig. 1. Olympus CX-41 Series Digital Microscope Источник: фото взято с сайта производителя: https://arstek.ru/

Методика определения токсичности пробы согласно ФР 1.39.2015.19243 основана на возможности тест-объекта Paramecium caudatum реагировать на присутствие в водных вытяжках из осадков

сточных вод или животноводческих стоков веществ, представляющих опасность для их жизнедеятельности, и направленно перемещаться по градиенту концентраций данных веществ, остерегаться их вредного воздействия [13]. Хемотоксическая реакция характеризуется градиентом концентрации химических веществ лишь при выполнении важного условия - градиент должен быть стабилен во времени. Градиент возникает в результате наслоения в пробирке на взвесь инфузорий в исследуемой жидкости в течение 30 минут. При этом границы градиента не влияют на свободу перемещения инфузорий в верхние слои жидкости ввиду их поведенческой особенности и не происходит перемешивание зон жидкости. Таким образом инфузории будут концентрироваться в верхнем слое исследуемой жидкости, и чем менее токсична среда, тем выше будет концентрация клеток [14]. Данные по концентрации клеток в исследуемой жидкости сравниваются с контроль-тестом, жидкостью, не содержащей токсины [15]. Концентрация клеток определяется путём расчёта соотношения количества инфузорий в исследуемой и контрольной средах и выражается в виде безразмерной величины - индекса токсичности (Т) [16; 17].

Сточные воды и животноводческие стоки, которые удовлетворят нормативным требованиям к химическим и токсикологическим показателям, возможны к применению на орошение и допускаются только после проведения соответствующей обработки и проведения исследований на токсичность исследуемой пробы. Согласно нормативной документации не допускается совместное применение животноводческих стоков с городскими сточными водами, а также предприятий по производству пестицидов, содержащих радионуклиды и гальваностоки, а также круглогодовое использование животноводческих стоков. Возможное применение очищенных сточных вод и животноводческих стоков в процессе орошения рекомендовано в соответствии с показателями мелиоративных режимов в различных климатических зонах после проведения исследований по токсичности исследуемых проб.

Результаты

Представлены экспериментальные исследования по токсичности в пробах сточных вод и животноводческих стоков, которые проведены согласно графика научно-исследовательских работ в лаборатории «Биотехнологий» ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М. Т. Калашникова» в 2023 году [18].

[ TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT [ FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Результаты экспериментальных исследований по определению показателей токсичности проб после анаэробного сбраживания животноводческих стоков в биогазовой установке, проведенные с 21.06.2021 по 05.07.2021 гг. экспресс-методом с применением прибора «Биотестер», представлены на рисунке 2.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных с 23.06.2023 по 07.07.2023 гг. по определению показателей токсичности проб сточных вод до загрузки в экспериментальный биореактор (рисунок 3) и после выгрузки из биогазовой установки после анаэробного сбраживания, экспресс-методом с применением прибора «Биотестер», представлены на рисунках 4 и 5.

Проведен сравнительный анализ показателей токсичности проб сточных вод и животноводческих

стоков, сброженных в экспериментальном биореакторе, с применением экспресс-метода на приборе «Биотестер».

Результаты анализа показателей токсичности проб животноводческих стоков экспресс-методом с применением прибора «Биотестер»

На рисунке 2 представлены результаты экспериментальных исследований по токсичности проб животноводческих стоков после анаэробного сбраживания в биогазовой установке.

Дата проведения анализа: 05.07.2021 г.

Дата отбора: 05.07.2021 г.

Показание прибора в режиме «тест» 0,28 у.е.

Концентрация инфузорий (831+888+920)^3 = = 880 клеток, см3.

Рис. 2. Диаграмма по изменению контрольной среды Лозин-Лозинского 120-86 % выход инфузорий в контрольную среду Fig. 2. Diagram on the change of the Lozin-Lozinsky control environment 120-86 % yield of infusoria in the control medium Источник: составлено авторами на основании экспериментальных исследований

Проба животноводческих стоков, взятая 05.07.2021 в 11:30 после анаэробного сбраживания в экспериментальном биореакторе, не оказывает острое токсическое действие, БКР 10-96-1,00 раз (100 %). БКР 10-96-1,00 соответствует безвредной кратности разбавления пробы, которая вызывает гибель не более 10 % исследуемых тест-объектов в течение 96 часов проведения анализа. Концентрация инфузорий - 140. Концентрация Лозинского -120. По результатам анализа животноводческих стоков при значении БКР 10-96-1,00 раз, равно-

му 1 00 %, в результате опыта все инфузории выжили, что соответствует разведению водной вытяжки отхода, когда вредное воздействие на гидробионты отсутствует.

Результаты анализа показателей токсичности проб сточных вод экспресс-методом с применением прибора «Биотестер»

На рисунке 3 представлены результаты экспериментальных исследований по токсичности проб сточных вод до анаэробного сбраживания в биогазовой установке.

Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). C. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print)

ТРУНП ППГИИ MA ШИНЫ И ПКПРУППЛй

V^VWVWVW ППЯ ЛГРППРПМЫШПРННПГП КПМППГКГй

Дата проведения анализа: 23.06.2023 г. Оценка тестируемой пробы: 0,96.

Дата отбора: 23.06.2023 г. Результат анализа, T, у.е.: 0,01 < 0,19.

Высокая степень токсичности. Приемлемость результатов, |T-Tmin,max| < r : 3.

Рис. 3. Диаграмма по исследованию проб в лаборатории «Биотехнологии» Fig. 3. Diagram for the study of samples in the laboratory of «Biotechnology» Источник: составлено авторами на основании экспериментальных исследований

На рисунке 4 представлены результаты экспериментальных исследований по токсичности проб сточных вод после анаэробного сбраживания в биогазовой установке в лаборатории «Биотехнологии».

Дата проведения анализа: 07.07.2023 г.

Дата отбора: 07.07.2023 г. Культура инфузорий соответствует необходимым требованиям 0,2 < Т< 0,7.

Оценка тестируемой пробы: 0,54. Результат анализа, Т, у.е.: 0,06 < 0,11. Приемлемость результатов, |Т-Ттт,тах| < г : 2.

Рис. 4. Диаграмма по изменению модельного токсиканта в лаборатории «Биотехнологии» Fig. 4. Diagram on the change of the model toxicant in the laboratory of «Biotechnology» Источник: составлено авторами на основании экспериментальных исследований

[ TECHNOLOGIES, MACHINES AND EQUIPMENT [ FOR THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

На рисунке 5 представлены результаты экспериментальных исследований по токсичности проб сточных вод после анаэробного сбраживания в биогазовой установке в лаборатории технологического контроля.

Дата проведения анализа: 07.07.2023 г.

Дата отбора: 07.07.2023 г. Культура инфузорий соответствует необходимым требованиям 0,2 < T < 0,7.

Оценка тестируемой пробы: 0,56. Результат анализа, Т, у.е.: 0,08 < 0,11. Приемлемость результатов, |T-Tmin,max| < г : 2.

Рис. 5. Диаграмма по изменению модельного токсиканта в лаборатории технологического контроля Fig. 5. Diagram on the change of the model toxicant in the laboratory of technological control Источник: составлено авторами на основании экспериментальных исследований

На рисунке 4 представлена оценка тестируемой пробы, значение составляет 0,54, данные получены в лаборатории «Биотехнологии». На рисунке 5 представлена оценка тестируемой пробы, показатель составляет 0,56, данные получены в лаборатории технологического контроля. Результат анализа в лаборатории «Биотехнологии» составлял ^ у.е.: 0,06 < 0,11, а в лаборатории технологического контроля ^ у.е.: 0,08 < 0,11 и соответствует приемлемости полученных экспериментальных данных.

Обсуждение В результате экспериментальных исследований применен анализ на хемотоксическую реакцию, который проведён в трёх параллельных определениях, и выполнен аналитический расчёт. За результат экспериментальных исследований принято среднее арифметическое значение токсичности исследуемой пробы.

Согласно методике экспериментальных исследований, оценку токсичности исследуемой пробы проводили по относительной разнице количества клеток в верхних зонах кювет в контрольной и

анализируемой пробе. Величину индекса анализируемой пробы классифицировали по степени токсичности исследуемых проб [19]. Представлены группы токсичности в исследуемых пробах в опыте:

1) допустимая степень токсичности в интервале 0,00 < Т < 0,40;

2) умеренная степень токсичности в пределах 0,40 < Т < 0,70;

3) высокая степень токсичности в диапазоне Т > 0,70.

Окончательным результатом токсикологического анализа (Т) исследуемых проб принято среднее арифметическое значение результатов 3-х параллельных определений, расхождение между которыми не превосходит значений норматива оперативного контроля повторяемости [20]. Расхождения между результатами токсикологического анализа, полученными в лаборатории «Биотехнологий» и технологического контроля, не превышали предела воспроизводимости и соответствовали приемлемости полученных данных. При соблюдении данного условия возможно учитывать обе величины, в каче-

ТЕХНОЛОГИИ, МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ] ДЛЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ]

стве окончательного результата применяется общее среднее значение, полученное в двух лабораториях. На основании экспериментальных исследований, полученных в двух лабораториях, оценка тестируемой пробы составляет 0,54 и 0,56, данные представлены на рисунке 3 и 4, в качестве окончательного результата применяется общее среднее значение 0,55.

Качество тест-культуры должно учитываться по нормативным показателями:

1) порог чувствительности к модельному токсиканту (CuS04x5H20 ) в пределах 0,01 мг/дм3;

2) предел реагирования на модельный токсикант находится в диапазоне 0,01-1,0 мг/дм3.

Применение очищенных сточных вод и животноводческих стоков в зависимости от токсических веществ, которые используют на орошение и удобрение, решает проблемы природоохранных и ресурсосберегающих мероприятий, обеспечивая повышение экономической эффективности земель и рентабельность применения органических удобрений после проведения токсичности исследуемых проб.

Заключение

1. По результатам экспериментальных исследований представлено значение модельного токсиканта по сточной воде до загрузки в биореактор, которое составляет Т-0,96, что соответствует высокой степени токсичности. Проба сточной воды, взятая 13.06.2023 в 9:20 до анаэробного сбраживания в биогазовой установке, оказывает острое токсическое действие. Значение модельного токсиканта по сточной воде после выгрузки из биогазовой установки составляет Т-0,54, что соответствует умеренной степени токсичности. Проба сточной воды, взятая 07.07.2023 в 11:00 после анаэробного сбраживания в экспериментальном биореакторе, не оказывает острое токсическое действие, в качестве окончательного результата применяется общее среднее значение 0,55, соответствующее умеренной степени токсичности.

2. Представлена сравнительная оценка результатов исследований по токсичности проб сточных вод и животноводческих стоков. По результатам анализа животноводческих стоков, сброженных в биореакторе при значении БКР 10-96-1,00 раз, равному 100 %, вредное воздействие на гидробион-ты отсутствует и соответствует 5 классу опасности для окружающей среды, согласно классификатора отходов 2023 года. Проба сточной воды после анаэробного сбраживания в экспериментальном биореакторе не оказывает острое токсическое действие, соответствует умеренной степени токсичности 0,55 и согласно классификатора отходов 2023 года относится к 4 классу опасности для окружающей среды.

3. Применение очищенных сточных вод и животноводческих стоков в оросительных системах, которые применяют для почвенной очистки и обезвреживания сточных вод и животноводческих стоков при орошении и удобрении сельскохозяйственных угодий, решает экологическую проблему окружающей среды.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Рекомендовано учитывать дополнительные условия при выявлении фактов гибели водных биологических ресурсов и загрязнении среды их обитания, согласно которому при обнаружении гибели водных биологических ресурсов необходимо учитывать токсичность сточных вод или животноводческих стоков, недостаточно очищенных, сброшенных в водные объекты рыбохозяйственного значения, влияющую на гибель и токсикозы рыб. В результате, когда подсчет «по площадям» прямым подсчетом не является основным показателем, так как токсичность сточных вод приводит к массовой гибели рыб, если она произошла на большой площади водного объекта и подсчитать ее поштучно бывает крайне затруднительно или невозможно, тогда рекомендовано учитывать нанесенный вред от негативного воздействия водным объектам по критериям оценки токсического загрязнения и проведения анализа исследуемой пробы на токсичность.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Абрамова А. А., Исаков В. Г., Непогодин А. М. Зеленые технологии в очистке поверхностных и сточных вод объектов ЖКХ // Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования». В 2 т. Т. 1. Ижевск : Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. С. 460-465.

2. Абрамова А. А., Батуева А. М., Васильев А. В., Дягелев М. Ю., Наумкина Е. Д., Чурсин И. О. Оценка загрязненности городских сточных вод антибиотическими препаратами цефалоспориновой группы и возможности их определения спектрофотометрическим методом // Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика. 2021. № 2. С. 53-65.

Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). C. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print) ШШШЛМЙМ^ ТГГНМП1 nriFG МЛ riifAfrC Л ЫП

^^¡^¿ЩЩ^^^Щ^Щ^ lEL.nl\UbUUlES, lviHcmi\ES EyulriVlElM g^ßl^^gl^tg^

СЛС Ш11 drsn fAfnirCTDf/11 ГЛМР1 ггМЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙ^

run 1 nc липи-шииэ1 rial ьитгьсл

3. Благоразумова А. М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод : учеб. пособие. М. : Лань, 2014. 208 с.

4. Григорьев В. С., Ковалев А. А. Система предварительной подготовки субстратов метантенков в аппарате вихревого слоя с рекуперацией теплоты // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. № 2 (39). С. 8-13.

5. Диденко В. Н., СваловаМ.В., Исаев А. В., Узаков Н. Д. Метод сравнительной оценки тепловых потерь биореакторов на этапе аванпроекта биогазовой установки // Энергосбережение и водоподготовка. 2019. № 5 (121). С. 61-65.

6. Колосова Н. В., Монах С. И. Математическая модель тепломассообмена при получении биогаза в ме-тантенке // Современное промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 67-74.

7. Караева Ю. В., Варлавова И. А. Эффективность гидравлического перемешивания в метантенке с перегородками // Энергосбережение и водоподготовка. 2017. № 1 (105). С. 27-32.

8. Микрюкова Е. М., Васюткина М. Н., Таскаев М. В. Обзор основных методов очистки сточных вод от нефтепродуктов // Сборник докладов XVI Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН С. В. Яковлева. Москва. 2021. С. 42-47.

9. Мишустин Е. Н., Емцев В. Т. Микробиология. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Агропромиздат, 1987.

368 с.

10. Оковитая К. О. Повышение эффективности работы метантенков // Эффективные технологии в области водоподготовки и очистки в системах водоснабжения и водоотведения. 2021. № 1. С. 54-56.

11. Провоторова А. А. Сравнительный анализ использования аэротенков и метантенков при очистке сточных вод // Современная наука и ее ресурсное обеспечение: Инновационная парадигма. 2021. С. 97-102.

12. Рульнов А. А. Горюнов И. И., Евстафьев К. Ю. Автоматическое регулирование : учебник / 2-е изд., стер. М. : НИЦ ИНФРА-М, 2013. 219 с.

13. Свалова М. В., Ильминских Н. Г., Ильминских А. Н., Касаткин В. В. Исследование анаэробного сбраживания осадка сточных вод, проводимое в рамках экологической образовательной программы «ЭкоТех // Проблемы региональной экологии и географии. 2019. № 1. С. 18-21.

14. Смирнова А. Р. Пути повышения эффективности работы метантенков // Научный форум: технические и физико-математические науки. Москва, издательство «МЦНО». 2020. С. 23-30.

15. Суворова Е. В., Микрюкова Е. М. Преодоление проблем с очисткой сточных вод от плотных эмульсий в нефтеперерабатывающей промышленности // Строительство и застройка: Жизненный цикл - 2020. Чебоксары. 2020. С. 415-422.

16. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника : учеб. пособие для вузов. СПб. : БХВ-Петербург, 2010.

816 с.

17. Каневская И. Ю., Белов Д. С., Гусева В. Е., Гавва Е. С., Толстова А. Н. Рынок биотехнологий // Аг-рофорсайт. 2022. № 1 (38). С. 48-58. EDN: KDNOJL

18. Хворенков Д. А., Варфоломеева О. И., Пушкарев А. Э., Попов Д. Н. Аналитическое и численное моделирование диффузионных процессов в дымовых трубах теплогенерирующих установок // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. № 3. Т. 22. С. 82-89.

19. Юхин Д. П. К вопросу повышения эффективности функционирования метантенка биогазовой установки // Наука молодых - инновационному развитию АПК. Уфа, издательство «Башкирский государственный аграрный университет». 2019. С. 168-172.

20. Чекалкин А. Н., Мокрушин С. А. Автоматизация процесса анаэробного сбраживания органических отходов // Автоматизация и производство. Вятский государственный университет (ВятГУ), г. Киров. № 1'12. С. 36-37.

Дата поступления статьи в редакцию 18.10.2023, одобрена после рецензирования 21.11.2023,

принята к публикации 24.11.2023.

VWWWW^V TFYHH ППГИИ МЛ ШИНЫ И ПКПРУПППй f/urVWWWWW

VWWVWVW ППЯ ЛГРППРПМЫШПРННПГП КПМППРКГА

Информация об авторах: М. В. Паршикова - к.т.н., доцент кафедры «Водоснабжение и водоподготовка», Spin-код: 9159-1802; С. Г. Паршиков - магистр; Н. Ю. Булатова - бакалавр.

Заявленный вклад авторов:

Паршикова М. В. - общее руководство проектом, формулирование основной концепции исследования, проведение критического анализа материалов и формирование выводов. Паршиков С. Г. - сбор и обработка материалов, проведение экспериментов. Булатова Н. Ю. - обработка материалов.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

REFERENCES

1. Abramova A. A., Isakov V. G., Nepogodin A. M. Zelenye tekhnologii v ochistke poverhnostnyh i stochnyh vod ob'ektov ZHKKH [Green technologies in surface and wastewater treatment of housing and communal services facilities], Tekhnicheskie universitety: integraciya s evropejskimi i mirovymi sistemami obrazovaniya [Technical Universities: integration with European and world education systems], In 2 vols., Vol. 1, Izhevsk: Publishing House of Kalashnikov ISTU, 2019, pp. 460-465.

2. Abramova A. A., Batueva A. M., Vasil'ev A. V., Dyagelev M. Yu., Naumkina E. D., Chursin I. O. Ocenka zagryaznennosti gorodskih stochnyh vod antibioticheskimi preparatami cefalosporinovoj gruppy i vozmozhnosti ih opredeleniya spektrofotometricheskim metodom [Assessment of wastewater pollution with antibiotik drugs of the cephalosporin group and the possibility of their determination by spectrophotometry method], Vestnik PNIPU. Pri-kladnaya ekologiya. Urbanistika [PNRPUBulletin. Applied ecology. Urban development], 2021, No. 2, pp. 53-65.

3. Blagorazumova A. M. Obrabotka i obezvozhivanie osadkov gorodskih stochnyh vod [Processing and dehydration of urban wastewater sediments], textbook, Moscow: Lan', 2014, 208 p.

4. Grigor'ev V. S., Kovalev A. A. Sistema predvaritel'noj podgotovki substratov metantenkov v apparate vixrevogo sloya s rekuperaciej teploty' [The system of preliminary preparation of substrates for digesters in the apparatus of the vortex layer with heat recovery], E4ektrotexnologii i e 4ektrooborudovanie v APK [Electrical technologies and electrical equipment in the agro-industrial complex], 2020, No. 2 (39), pp. 8-13.

5. Didenko V. N., Svalova M. V., Isaev A. V., Uzakov N. D. Metod sravnitel'noj ocenki teplovy'x poter' bio-reaktorov na e'tape avanproekta biogazovoj ustanovki [Comparative assessment of thermal losses of bioreactors at the stage of biogas plant pilot project] // E'nergosberezhenie i vodopodgotovka [Energy saving and water treatment]. 2019. No. 5 (121). pp. 61-65.

6. Kolosova N. V., Monakh S. I. Matematicheskaya model' teplomassoobmena pri poluchenii biogaza v me-tantenke [Mathematical model of heat and mass transfer during biogas production in a methane tank], Sovremennoe promy'shlennoe i grazhdanskoe stroiteTstvo [Modern industrial and civil construction], 2019, No. 2, pp. 67-74.

7. Karaeva Yu. V., Varlavova I. A. E'ffektivnost' gidravlicheskogo peremeshivaniya v metantenke s pe-regorodkami [Efficiency of hydraulic mixing in a digester with baffles], E'nergosberezhenie i vodopodgotovka [Energy saving and water treatment], 2017, No. 1 (105), pp. 27-32.

8. Mikryukova E. M., Vasyutkina M. N., Taskaev M. V. Obzor osnovny'x metodov ochistki stochny'x vod ot nefteproduktov [Review of the main methods of wastewater treatment from oil products], Sbornik dokladov XVI Mezhdunarodnoj nauchno-texnicheskoj konferencii, posvyashhennoj pamyati akademika RAN S.V. Yakovleva [Collection of reports of the XVI International Scientific and Technical Conference dedicated to the memory of Academician S. V. Yakovlev], Moscow, 2021, pp. 42-47.

9. Mishustin E. N., Emcev V. T. Mikrobiologiya [Microbiology], 3rd ed., revised and additional, Moscow: Ag-ropromizdat, 1987. 368 p.

10. Okovitaya K. O. Povyshenie effektivnosti raboty metantenkov [Improving the efficiency of the work of metantenkov], Effektivnye tekhnologii v oblasti vodopodgotovki i ochistki v sistemah vodosnabzheniya i vodootvedeni-ya [Effective technologies in the field of water treatment and purification in water supply and sanitation systems], 2021, No. 1, pp. 54-56.

Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). C. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 18-28. ISSN 2227-9407 (Print)

ШШШЛМЙМ^ ТГГНМП1 nriFG МЛ ríííAfre Л ЫП ^^¡^¿ЩЩ^^^Щ^Щ^ lEL.nl\UbUUlES, lviHcmi\ES EyulriVlElM

СЛО Ш11 drsn ÍAfnírCTDf/l I глмог

run 1 nc липи-шииэ1 rial ьитгьсл

11. Provotorova A. A. SravnitefnyJ analiz ispolzovaniya ae'rotenkov i metantenkov pri ochistke stochnyx vod [Comparative analysis of the use of aerotanks and methane tanks in wastewater treatment], Sovremennaya nauka i ee resursnoe obespechenie: Innovacionnaya paradigma [Modern science and its resource provision: Innovative paradigm], 2021, pp. 97-102.

12. Rul'nov A. A. Avtomaticheskoe regulirovanie [Automatic regulation], 2-nd ed., Moscow: NIC INFRA-M, 2013, 219 p.

13. Svalova M. V., Ilminskikh N. G., Ilminskikh A. N., Kasatkin V. V. Issledovanie anaerobnogo sbrazhivaniya osadka stochnyh vod, provodimye v ramkah ekologicheskoj obrazovatel'noj programmy «EkoTekh» [Research of anaerobic digestion of sewage sludge carried out within the framework of the ecological educational program «Ecotech»], Problemy regional'noj ekologii i geografii [Problems of regional ecology and geography], 2019, No. 1, pp. 18-21.

14. Smirnova A. R. Puti povyshenii effektivnosti raboty metantenkov [Ways to improve the efficiency of metantenkov], Nauchnyj forum: tekhnicheskie i fiziko-matematicheskie nauki [Scientific Forum: technical, physical, and mathematical sciences], Moscow, Publ. «MCNO», 2020, pp. 23-30.

15. Suvorova E. V., Mikryukova E. M. Preodolenie problem s ochistkoj stochnyh vod ot plotnyh emul'sij v neftepererabatyvayushchej promyshlennosti [Overcoming problems with wastewater treatment from dense emulsions in the oil refining industry], Stroitel'stvo i zastrojka: ZHiznennyj cikl - 2020 [Construction and development: Life cycle - 2020], 2019, No. 1, pp. 415-422.

16. Ugryumov E. P. Cifrovaya sxemotexnika [Digital circuitry], Saint-Petersburg: BXV-Peterburg, 2010.

816 p.

17. Kanevskaya I. Yu., Belov D. S., Guseva V. E., Gavva E. S., Tolstova A. N. Rynok biotekhnologij [Biotechnology market], Agroforsajt [Agroforsite], 2022, No. 1 (38), pp. 48-58, EDN: KDNOJL

18. Khvorenkov D. A., Varfolomeeva O. I., Pushkarev A. E\, Popov D. N. Analiticheskoe i chislennoe mo-delirovanie diffuzionnyx processov v dymovyx trubax teplogeneriruyushhix ustanovok [Analytical and numerical modeling of diffusion processes in chimneys of heat generating installations], Vestnik IzhGTU imeni M. T. Kalashni-kova [Bulletin of IzhGTU named after M. T. Kalashnikov], 2019, No. 3, Vol. 22, pp. 82-89.

19. Yukhin D. P. K voprosu povysheniya effektivnosti funkcionirovaniya metantenka biogazovoj ustanovki [On the issue of increasing the efficiency of the functioning of the biogas plant's methane tank], Nauka molodyh - in-novacionnomu razvitiyu APK [Nauka molodykh - innovative development of the agroindustrial complex], Ufa, publishing house «Bashkir State Agrarian University», 2019, pp. 168-172.

20. Chekalkin A. N., Mokrushin S. A. Avtomatizaciya processa anaerobnogo sbrazhivaniya organicheskih othodov [Automation of the process of anaerobic digestion of organic waste], Avtomatizaciya iproizvodstvo [Automation and production], Vyatka State University («VyatSU»), No. 1'12, pp. 36-37.

The article was submitted 18.10.2023; approved after reviewing 21.11.2023; accepted for publication 24.11.2023.

Information about the authors: M. V. Parshikova - Ph. D. (Engineering), Associate Professor of the Department «Water Supply and water Treatment», Spin-code: 9159-1802; S. G. Parshikov - master; N. Y. Bulatova - bachelor.

Contribution of the authors:

Parshikova M. V. - managed the research project, developed the theoretical framework, critical analysis of materials; formulated conclusions.

Parshikov S. G. - collection and processing of materials, conducting experiments. Bulatova N. Y. - processing of materials.

The authors declare no conflicts of interests.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.