CC BY
83
СЕРИЯ «БИОЛОГИЧЕСКИЕ НА УКИ»
УДК 579.68
М.Ю. Рязанова, Г.Г. Юхневич
ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО МУТАГЕНЕЗА ДЛЯ
ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»
В связи с ростом народонаселения, бурным развитием промышленности и сельского хозяйства вопрос охраны вод стал одной из важнейших глобальных проблем современности. В результате нерационального использования во многих странах резко ухудшилось качество питьевой воды - в ее состав включаются загрязнения в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации [1]. Поэтому вопросы, касающиеся очистки сточных вод, в настоящее время становятся все более актуальными.
Биологическая очистка сточных вод по объемам перерабатываемых потоков является самой крупнотоннажной технологией в мире [2]. Наиболее часто она осуществляется в аэротенках - глубоких искусственных резервуарах, в которых сточная вода очищается с помощью активного ила [1]. Активный ил представляет собой сообщество микроорганизмов, главным образом бактерий и простейших, которое сформировалось естественным путем и адаптировано к определенному спектру загрязнений сточных вод [2]. Однако состав городских сточных вод может значительно изменяться, поэтому при их очистке на городских очистных сооружениях часто возникают значительные проблемы: снижение скорости очистки сточных вод, нитчатое вспухание и гибель микроорганизмов активного ила.
В связи с этим на городских очистных сооружениях возникает необходимость в создании таких сообществ микроорганизмов, которые были бы более устойчивыми к действию неблагоприятных факторов. С этой целью применяют методы химического мутагенеза.
Цель нашего исследования — выявление возможности интенсификации работы сооружений биологической очистки городских сточных вод путем применения химических мутагенов.
Объектом исследования является активный ил аэротенков городских очистных сооружений канализации г. Гродно.
Для химического мутагенеза использовали сернокислый марганец и N-нитрозо-Ы-метилмочевину. Для исключения возможности появления нежелательных мутаций обработке подвергалась незначительная часть активного ила - 0,00001% от общего объема. Отобранный возвратный ил отстаивался и сгущался так, чтобы концентрация его перед обработкой
-5
составляла 10 г/м . Сгущенная иловая смесь в открытой посуде устанавливалась в шкаф с вытяжной вентиляцией и аэрировалась непрерывно аквариумным микрокомпрессором. Активный ил до обработки не подкармливался. Для
86
Научные стремления, 3’2013
исключения активного действия мутагена на холерный вибрион, который может присутствовать в бытовых сточных водах, рН иловой смеси доводилась при помощи раствора соляной кислоты до 5,8 и аэрировалась в течение двух часов, затем рН повышалась щелочным 2%-ным раствором КОН до 7,5 при непрерывной аэрации.
В активный ил добавляли мутаген (сернокислый марганец в количестве 10 г/л, N-нитрозо-К-метилмочевину в количестве 0,8 г/л), затем смесь аэрировалась в течение 18 ч. В случае с использованием №нитрозо-№ метилмочевины мутаген разрушался при помощи 2%-ного раствора KOH. Затем в активный ил добавляли 40 г глюкозы (подкормка) и ампульные препараты витаминов группы В в концентрации 1,0 см каждого на 1 дм иловой смеси. В этом режиме подращивания ил выдерживали 3-5 ч. Обработанная таким образом иловая смесь выливалась в аэротенк [3]. Повторные обработки (по той же схеме) проводились 4 раза с интервалом 3-5 суток.
Отбор проб активного ила производился из 4-го коридора 4-го аэротенка. Пробы отбирались до обработки активного ила мутагеном, в процессе четырехсерийной обработки мутагеном и через 3 суток после последней обработки активного ила мутагеном.
Об изменении активности ила судили по суммарному комплексу дегидрогеназ микроорганизмов. Спектрофотометрический метод определения дегидрогеназной активности ила основан на определении концентрации трифенилформазана (ТТФ), который образуется в результате присоединения к трифенилтетразолийхлористому (ТТХ) водорода [4]. При проведении исследований в качестве базового субстрата дегидрогенирования служил комплекс органических веществ сточных вод, в качестве дополнительных субстратов использовали глюкозу, пептон и нефть.
В ходе исследования были получены следующие результаты. Суммарная дегидрогеназная активность ила после мутагенной обработки сернокислым марганцем увеличивается без внесения дополнительного субстрата на 24%, при внесении в качестве субстрата глюкозы - на 48%, пептона - на 45%, нефти - на 59% (таблица 1). Суммарная дегидрогеназная активность ила после мутагенной обработки №нитрозо-№метилмочевиной увеличивается без внесения дополнительного субстрата на 56%, при внесении в качестве субстрата глюкозы - на 70%, пептона - на 74%, нефти - на 88% (таблица 1).
Таблица 1 - Изменение дегидрогеназной активности ила аэротенка при обработке сернокислым марганцем и №нитрозо-№метилмочевиной
Субстрат Дегидрогеназная активность, мг ТФФ/г ила за 3 часа
Сернокислый марганец №нитрозо-№метилмочевина
До обработки мутагеном
Вещества сточных вод 0,152 0,143
+ глюкоза 0,1М 0,286 0,252
87
+ пептон 1% 0,298 0,311
+ нефть 0,097 0,083
Первая обработка мутагеном
Вещества сточных вод 0,149 0,128
+ глюкоза 0,1М 0,280 0,239
+ пептон 1% 0,297 0,298
+ нефть 0,076 0,067
Вторая обработка мутагеном
Вещества сточных вод 0,156 0,149
+ глюкоза 0,1М 0,312 0,275
+ пептон 1% 0,303 0,326
+ нефть 0,095 0,105
Третья обработка мутагеном
Вещества сточных вод 0,164 0,206
+ глюкоза 0,1М 0,328 0,414
+ пептон 1% 0,329 0,522
+ нефть 0,126 0,131
Четвертая обработка мутагеном
Вещества сточных вод 0,187 0,221
+ глюкоза 0,1М 0,396 0,422
+ пептон 1% 0,398 0,533
+ нефть 0,146 0,146
Через 3 суток после четвертой обработки ила мутагеном
Вещества сточных вод 0,201 0,223
+ глюкоза 0,1М 0,424 0,429
+ пептон 1% 0,431 0,540
+ нефть 0,154 0,156
Следовательно, применение методов химического мутагенеза способствует улучшению деструктивных свойств активного ила и позволяет интенсифицировать работу сооружений биологической очистки городских сточных вод. Более эффективным мутагеном в работе очистных сооружений является N-нитрозо-К-метилмочевина. Эффективность мутагенной обработки максимальна в отношении сложных органических веществ.
Список литературы:
1. Фауна аэротенков (атлас) / отв. ред. Л.А. Кутикова. - Л., Наука, 1984. - 264 с.
2. Кузнецов, А.Е. Научные основы экобиотехнологии (учебное пособие для студентов) / А.Е. Кузнецов, Н.Б. Градова. - М.: Мир, 2006. - 504 с.: ил.
3. Жмур, Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Н.С. Жмур. - М.: АКВАРОС, 2003. - 512 с.
4. Хазиев, Ф.Х. Методы почвенной энзимологии / Ф.Х. Хазиев. - М.: Наука, 1990. -
89 с.
88
Научные стремления, 3’2013
M. Ryazanova, G. Yukhnevich
THE USE OF CHEMICAL MUTAGENESIS TECHNIQUES FOR INTENSIFYING THE WORK OF BIOLOGICAL TREATMENT PLANTS OF URBAN WASTE WATER
Yanka Kupala Grodno State University Summary
The aim of our research is to identify the possibility of intensifying the operation of biological treatment plants of urban waste water using the methods of chemical mutagenesis.
The use of chemical mutagenesis techniques improves the properties of the activated sludge and intensifies the work of biological treatment plants of urban waste water. Mutagenesis is an effective method for managing the variability of mutation in bacteria sludge. It allows to create new versions of bacterial populations that are more resistant to adverse factors.
89
