CC BY
25
DOI 10.31588/2413-4201-1883-247-3-137-140
УДК: 619:615.9:636.5
ПРИМЕНЕНИЕ ШУНГИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОКОВ ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Матросова Л.Е. - д.б.н., зав. лаб., Тремасова А.М. - д.б.н., зав. отд., Тарасова Е.Ю. - к.б.н., с.н.с., Ерохондина М.А. - м.н.с., Потехина Р.М. - к.б.н., в.н.с., Макаева В.И. - м.н.с.
ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности»
Ключевые слова: сточные воды, шунгит, органолептические показатели, физико-химические показатели
Keywords: waste water, shungite, organoleptic indicators, physical and chemical indicators
Одной из актуальных проблем, стоящих перед птицеводством, является экологическая безопасность. Большой риск окружающей среде наносят сточные воды птицеводческих предприятий. Для минимизации отрицательного воздействия сточных вод на природную среду используют разнообразные методы очистки, большинство из которых дорогостоящие и сложные в исполнении. Эффективным, экологичным и
перспективным методом является сорбционная очистка воды, позволяющая максимально удалить загрязнения. Важным условием при скрининге средств для очистки стоков предприятий является их сорбция, пористость и экономичность. Сорбционные методы очистки эффективны с экономической точки зрения при многократном использовании сорбентов. После восстановления сорбентов образуются высокотоксичные и
высококонцентрированные продукты, которые необходимо дополнительно обезвреживать. Появляется задача утилизации отработанных сорбентов.
В связи с этим, особый интерес представляет очистка с использованием природных материалов, позволяющих не только извлекать поллютанты из сточных вод, но и повторно использовать сточные воды в оборотном водоснабжении [5-11]. Среди природных материалов для очистки воды эффективен шунгит, который обладает одновременно фильтрующими и сорбционными свойствами, высокой
удельной поверхностью и пористостью [2,
13].
Шунгит - природный минеральный сорбент, широко распространенный в Карелии, промежуточный продукт между аморфным углеродом и графитом. В составе шунгита - углерод, диоксид кремния, оксиды титана, алюминия, двухвалентного и трёхвалентного железа, магния, марганца, калия, серы. Шунгитовый углерод - окаменевшее фуллереносодержащее вещество
органических донных отложений высокого уровня карбонизации (фуллерены - 0,0001 до 0,001 мас. %) [12]. Благодаря уникальной структуре и содержанию
фуллереноподобных соединений
шунгитовые породы имеют широкий спектр свойств, идеальные сорбенты и наполнители [6].
Шунгит абсорбирует на своей поверхности поллютанты, улучшает органолептические показатели,
обеззараживает и насыщает воду минеральными веществами. В России фильтры для очистки воды на основе шунгита разрабатываются с 1995 года. При добавлении к шунгиту других природных сорбентов (кремень, доломит, глауконит) очищаемая вода обогащается до физиологически оптимальных значений кальцием, магнием, кремнием и гидрокарбонатами. Имеются данные о положительном влиянии шунгита на течение микотоксикозов животных [1, 14].
Целью нашего исследования
явилась оценка эффективности
минерального сорбента шунгита для очистки и обеззараживания сточных вод птицеводческих предприятий.
Материал и методы исследований. Исследования проведены в отделенях токсикологии и биотехнологии ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ». В опытах использовали шунгит Зажогинского месторождения республики Карелии, размер фракций 1015 мм.
Фильтрацию сточных вод птицеводческого предприятия проводили на лабораторной фильтрационной установке. Фильтр представлял собой две пластиковые емкости, помещенные одна в другую, с отверстием в днище внутренней емкости для стекания фильтрируемых вод, наружная емкость снабжена штуцером с краном для стекания профильтрованной
Таблица 1 - Степень очистки стоков
На 10 сутки исследования отмечено исчезновение специфического неприятного запаха. Использование шунгита для очистки стоков птицеводческих предприятий позволило увеличить эффекты очистки: по мутности в 2,6 раза;
воды. Внутренняя емкость на 4/5 объема была заполнена шунгитом. Скорость фильтрации - 1,5 л/мин.
Органолептический и физико-химический анализ воды проводили фотометрическими, титриметрическими, потенциометрическими (рН-метр/иономер ИТАН), йодометрическими методами.
Определение содержания
токсичных элементов - методом атомно-абсорбционной спектроскопии на ААС PerKen Elmer «AAnalyst 200». Микробиологический анализ согласно требованиям ГОСТов [2, 3].
Результат исследований. В пробах сточной воды, подвергшейся фильтрации через фильтр, отмечено улучшение органолептических и физико-химических показателей (Таблица 1).
по цветности в 1,9 раза; по окисляемости в 5,6 раза (Р<0,001). Биохимическое потребление кислорода (БПК5) после пропускания сточной воды через шунгитовый фильтр снизилось в 3,1 раза (Р<0,001).
Показатель До очистки После очистки
Запах, балл 2 (разбавлен в 400 раз) 1
Цветность, град 1026,42±34,6 19,0±0,47***
Мутность, ЕМФ 146,1±7,3 3,8±1,24***
Водородный показатель, рН, ед 7,6±0,13 6,9±0,1
Окраска, кратность разбавления 130±6,6 раз темно- 10±1,1 раз
серая с осадком светло-серая
Хлориды, мг/дм3 2,34±0,16 0,22±0,01***
Ост. акт. хлор, мг/дм3 0,16±0,4 0,05±0,01
Аммиак, мг/дм3 201,05±1,14 5,1±0,03***
Нитриты, мг/дм3 0,14±0,07 0,06±0,01***
Нитраты, мг/дм3 0,44±0,15 0,25±0,04***
Сульфаты, мг/дм3 134,17±5,6 108,0±6,1***
Фосфаты, мг/дм3 1,34±0,15 0,74±0,03***
Перманганатная окисляемость, мг 02/дм3 77,4±3,62 4,37±1,29***
БПК5, мг О2/дм3 227,01±4,8 7,11±0,39***
Свинец, мг/дм3 0,102±0,09 0,059±0,01***
Марганец, мг/дм3 0,41±0,02 0,27±0,03***
Медь, мг/дм3 2,04±0,03 0,53±0,01***
Цинк, мг/дм3 2,80±0,17 0,46±0,11***
*Р<0,05 ***Р<0,001
Регистрировали положительные изменения в содержании токсичных элементов. После фильтрации
птицеводческих стоков через фильтр содержание свинца снизилось на 42,2; марганца - 34,2; меди - 74,1; цинка - 83,6 % (Р<0,001) соответственно. Содержание аммиака в сточной воде при значительном превышении данного показателя в исходном материале после фильтрации снизилось в 2,5 раза (Р<0,001) и составило 5,1±0,03 мг/дм3. Наблюдали снижение количества сульфатов - на 19,5 % (Р<0,05); хлоридов - на 90,6 %; фосфатов - на 44,8 % (Р<0,001) относительно исходного уровня. Количество нитритов и нитратов было снижено на 57,2 и 43,2 % (Р<0,001), соответственно.
Методом биотестирования не выявлено токсического воздействия обработанных сточных вод на рост и развитие растений. Содержание микроорганизмов в обработанной сточной воде не превышало ПДК.
Заключение. Фильтрация сточной воды через фильтр, наполненный шунгитом, способствовала устранению запаха, восстановлению физико-химических параметров воды до норм ПДК. Положительные эффекты использования шунгита связаны с тем, что он взаимодействует с субстратом, как фильтрующий и адсорбирующий материал, обладает каталитическими и
катионообменными свойствами. За счет наличия каталитических свойств шунгит длительно и эффективно очищает воду от различных органических веществ. Высокая адсорбционная способность и
технологичность; механическая прочность; коррозионная устойчивость; способность к сорбции органических и неорганических веществ; каталитическая активность; сравнительно низкая стоимость; экологическая чистота и безопасность открывают широкие перспективы использования шунгита, как
фильтрующего материала при очистке воды от загрязнений.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Баскова, Е.Ю. Применение энтеросорбентов на основе нанотехнологий
для борьбы с микотоксикозами животных / Е.Ю. Баскова // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2008. - Т. 192. - С. 234.
2. ГОСТ 24849-2014. Методы санитарно-бактериологического анализа для полевых условий. - Введ. 2016-01-01 -М.: Стандартинформ, 2015. - 24 с.
3. ГОСТ 31942-2012. Вода. Отбор проб для микробиологического анализа. -Введ. 2014-01-01 - М.: Стандартинформ, 2013. - 24 с.
4. Иванов, А.А. Природные минералы в очистке сточных вод / А.А. Иванов, Л.Е. Матросова, А.М. Тремасова // Материалы VIII Московского Международного Конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития. ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева».
- 2015. - С. 318-319.
5. Лукашевич, О.Д. Сорбент из железистого шлама для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов / О.Д. Лукашевич, Н.Т. Усова // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2018. - Т. 20. - № 1. - С. 148-159.
6. Мосин, О. Минерал шунгит. Структура и Свойства / О. Мосин, И. Игнатов // Наноиндустрия. - 2013. - № 3.
- С. 32-38.
7. Назаров, А.М. Исследование эффективности природных и модифицированных сорбентов для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов / А.М. Назаров, Ф.М. Латыпова, Л.Х. Арасланова [и др.] // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2018. - № 5. - С. 125143.
8. Обуздина, М. Решение экологических проблем очистки сточных вод путем создания сорбента на основе цеолита / М. Обуздина, Е. Руш, Л. Шалунц // Экология и промышленность России. -2017. - № 8. - С. 20-25.
9. Оразова, С.С. Эффективность использования природных сорбентов Восточного Казахстана в очистке воды от ионов тяжёлых металлов / С.С. Оразова,
В.В. Белов, В.В. Евстигнеев // Известия Томского политехнического университета. - 2017. - Т. 311. - № 2. - С. 150-152.
10. Пимнева, Л.А. Использование активированного угля для интенсификации процессов очистки природных вод Тюменского региона / Л.А. Пимнева, А.А. Загорская // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. - C. 37
11. Фазуллин, Д.Д. Физико-химические свойства сорбентов для очистки водоэмульсионных сточных вод / Д.Д. Фазуллин, Г.В. Маврин, И.Г. Шайхиев [и др.] // Вестник технологического университета. - 2015. - Т.18. - № 6. - С. 259-262.
12. Хромушин, В.А. Шунгиты, как природная нанотехнология (обзор
литературы) / В.А. Хромушин, Т.В. Честнова, В.В. Платонов [и др.] // Вестник новых медицинских технологий. -2014. - № 1. - С. 3-14.
13. Щетинская, О.С. Очистка сточных вод от соединений хрома с помощью шунгита / О.С. Щетинская, О.А. Соболева // Вестник технологического университета. - 2017. - Т. 20. - № 20. - С. 132-128.
14. Tarasova, E.Yu. Protective effect of adsorbent complex on morphofunctional state of liver during chicken polymycotoxicosis / E.Yu. Tarasova, L.E. Matrosova, S.A. Tanaseva [et al.] // Systematic Reviews in Pharmacy. - 2020. - Т. 11. - № 11. - P. 264268.
ПРИМЕНЕНИЕ ШУНГИТА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОКОВ ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Матросова Л.Е., Тремасова А.М., Тарасова Е.Ю., Ерохондина М.А., Потехина Р.М.,
Макаева В.И.
Резюме
В статье представлены результаты органолептического и физико-химического анализа сточных вод птицеводческих предприятий после пропускания через шунгитовый фильтр. Показана эффективность использования фильтра на основе шунгита для очистки и обеззараживания сточных вод. Регистрировали устранение неприятного запаха, снижение в несколько раз показателей по мутности, цветности, окисляемости, биохимического потребления кислорода. Отмечали уменьшение количества свинца на 42,2; марганца - 34,2; меди - 74,1; цинка - 83,6 % (Р<0,001); сульфатов - 19,5 % (Р<0,05); хлоридов - 90,6 %; фосфатов - на 44,8 % (Р<0,001). Количество аммиака сточной воды, при значительном превышении данного показателя в исходном материале, после фильтрации снизилось в 2,5 раза (Р<0,001).
APPLICATION OF SHUNGITE FOR CLEANING POULTRY WASTEWATER
Matrosova L.E., Tremasova A.M., Tarasova E.Yu., Erokhondina M.A., Potekhina R.M.,
Makaeva V.I.
Summary
The article presents the results of organoleptic and physicochemical analysis of waste water from poultry enterprises after passing through a shungite filter. The efficiency of using a filter based on shungite for purification and disinfection of wastewater is shown. The elimination of an unpleasant odor, a several-fold decrease in indices for turbidity, color, oxidizability, and biochemical oxygen consumption were recorded. The amount of lead decrease by 42.2 was noted; manganese - 34.2; copper - 74,1; zinc - 83,6 % (P<0.001); sulfates - 19,5 % (P<0,05); chlorides - 90,6 %; phosphates - by 44,8 % (P<0.001). The amount of ammonia in waste water with a significant excess of this indicator in the starting material after filtration decreased by 2,5 times (P<0.001).
