CC BY
72
ПАУКОВ И Й ШСНИК
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro Ha^OHaibHoro ymBepcurery BeTepHHapHoi' MegnuUHH Ta 6i0TexH0iroriH iMeHi C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
ISSN 2518-7554 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 631.82
Вмкт штрифшуючих MiKpoopraHi3MiB у водi реактора бтфшьтра установки замкнутого водопостачання за використання pi3H^
тишв наповнювача
Н.С. Гриневич gnatbc@ukr.net
Бшоцерювсъкий нацюналъний аграрний ушверситет, пл. Соборна, 8/1,м. Бша Церква, 09117, Укра'на
Проведено монторинг вмкту штрифгкуючих мгкрооргатзмгв у водг реактора бгофыътра установки замкнутого водопостачання за використання ргзних наповнювачгв. Пгд час аналгзу штрифгкуючих мжрооргашзмгв визначали кглъкгснг змти штрифгкуючих мжрооргатзмгв у водг реактора бгофыътра з керамзитовим наповнювачем, з наповнювачем RK PLAST, з наповнювачем KALDNER К1П, з наповнювачем AQ-25 за введення 'ix в експлуатащю.
Аналгзували середню кглъкгстъ штрифгкуючих мжрооргашзмгв у водг реактора бюфтътра з ргзними видами наповнювача за тривалостг дослгду 30 дтв
Резулътат монторингу юлъюсних змт штрифгкуючих мгкрооргашзмгв важливо враховувати тд час проектування т-дустргалъного форелевого господарства. Тип наповнювача реактора бюфыътра вгдгграе ключове значення в очищент води у системг замкнутого водопостачання, що за остант роки стае стандартним методом бюфыътрацй в аквакулътург. У поргвнянт з тшими способами бюочистка пропонуе виргшалъш переваги як, наприклад, високу ефективтстъ, компактне розмщення i легке обслуговування.
K.mnoei слова: ттриф^ючи мжрооргатзми, реактор бюфтътра, керамзит, пластиковий наповнювач, райдужна фо-релъ, установки замкнутого водопостачання.
Состав нитрифицирующих мшроорганизмов в воде реактора биофильтра установки замкнутого водоснабжения при использовании разных
типов наполнителя
Проведен мониторинг содержания нитрифицирующих микроорганизмов в воде реактора биофилътра установки замкнутого водоснабжения за исполъзование различных наполнителей. При анализе нитрифицирующих микроорганизмов определяли количественные изменения нитрифицирующих микроорганизмов в воде реактора биофилътра с керамзитовым наполнителем, с наполнителем RK PLAST, с наполнителем KALDNER К1П, с наполнителем AQ-25 по введение их в эксплуатацию.
Анализировали среднее количество нитрифицирующих микроорганизмов в воде реактора биофилътра с различными видами наполнителя по продолжителъности опыта 30 дней.
Резулътат мониторинга количественных изменений нитрифицирующих микроорганизмов важно учитыватъ при проектировании индустриалъного форелевого хозяйства. Тип наполнителя реактора биофилътра играет ключевое значение в
Citation:
Grynevych, N. (2017). The content of nitrifying microorganisms in the water of the biofilter reactor for closed water supply system during for the use of different types of filler. Scientific Messenger LNUVMB, 19(82), 184-187.
Н.Е. Гриневич gnatbc@ukr.net
Белоцерковский националъный аграрный ушверситет пл. Соборная, 8/1,м. Белая Церковъ, 09117, Украина
очистке воды в системе замкнутого водоснабжения, что за последние годы становится стандартным методом биофильтрации в аквакультуре. По сравнению с другими способами биоочистка предлагает решающие преимущества как, например, высокую эффективность, компактное размещение и легкое обслуживание.
Ключевые слова: нитрифицирующих микроорганизмы, реактор биофильтра, керамзит, пластиковый наполнитель, радужная форель, установки замкнутого водоснабжения.
The content of nitrifying microorganisms in the water of the biofilter reactor for closed water supply system during for the use of different types of filler
N. Grynevych gnatbc@ukr.net
Belotserkovskii national agrarian university.
Cathedral Pi., 8/1, Bila-Tserkva, 09117, Ukraine
The monitoring of the content of nitrifying microorganisms in the water of the reactor of the biofilter of the closed water supply system during use of various fillers has been carried out (RAS). During the analysis quantitative changes of nitrifying microorganisms in the water of a biofilter reactor with keramzite filler, with filler RK PLAST, with filler KALDNER K1P, with filler AQ-25 for their putting into operation were determined.
The average number of nitrifying microorganisms in the water of a biofilter reactor with different types of filler was analyzed for the duration of the experiment for 30 days.
The result of monitoring the quantitative changes of nitrifying microorganisms is important to consider when designing an industrial trout farm. The type of biofilter reactor filler plays a key role in the purification of water in the closed water supply system, which has become the standard method of biofiltration in aquaculture in recent years. Compared to other methods, bio-purification offers crucial benefits such as high efficiency, compact placement and easy maintenance.
Microorganisms-nicifiers quickly colonize the biofilter with RK PLAST filler, somewhat slower with the fillers AQ-25 and KALDNER K1P and the slowest with the expanded clay filler. At the same time, the amount of nitrifying microorganisms in the water of the biofilter reactor with RK PLAST filler was 8.91% higher, compared to the expanded clay expanded 6.88% and 4.45% higher than in water filled with AQ-25 and KALDNER K1P.
Key words: nitrifying microorganisms, biofilter reactor, keramzite, plastic filler, rainbow trout, system RAS.
Вступ
Належне функцюнування установок замкненого водопостачання (УЗВ) залежить як вш якосп води, що живить установку, так i вш зворотно! води, що цирку-люе в установщ. У процес експлуатацп у циркулюю-чш водi установок можуть накопичуватися амонш, нприти, нирати i зависл речовини, яш у рiзнiй Mipi впливають на здоров'я риб (Hrebeniuk and Konstantynenko, 2015; Hrynevych, 2016). Обов'язковими вузлами очищення й обробки цирку-люючо! води в УЗВ е мехашчш барабанн фшьтри, блок бюлопчного очищення, пристро! ультрафюлето-во! обробки води або озонування, блок терморегуляци та аератор або оксигенатор (Tyrin et al., 2010). Найе-фектившшими в УЗВ е мехашчш барабанш фшьтри, яш видаляють зави^ у водi речовини, i бюфшьтри, у яких очищення води вш шшдливих для риб речовин здшснюють ж^ мшрооргашзми шляхом бюлопчного окислення i окислювально-вшновних реакцш.
Актуальнiсть. Особливосп використання бюфшь-трiв в установках замкнутого водопостачання в аква-культурi показан у наших попередшх повшомленнях i свщчать, що наповнювачi бюфшш^в вщграють одну з ключових ролей для тдтримання оптимальних умов для роботи УЗВ (Shekk, 2015; Hrynevych, 2016; Hrynevych, 2017; Hrynevych and Kukhtyn, 2017). Разом з цим дослщжень, яш показують динамшу змши шль-косп нприфшуючих мiкроорганiзмiв у водi реактора бiофiльтра УЗВ за використання рiзних наповнювачiв ми не виявили у доступнiй нам лiтературi, а окремi повiдомлення не висвилюють поставлено! проблеми i
е розр1зненими (Feofanov and Golosuj, 1986; Ppockupenko, 2003; Shekk, 2015).
Метою i заеданиями до^джень було визначити шльшсть нприфшуючих м1кроорган1зм1в у вод1 реактора бюфшьтра з р1зними видами наповнювача за введения його в технолопчний процес i тривалосл дослшу 30 дшв
Матерiал i методи дослвджень
У дослщ використали чотири види наповнювачiв бiофiльтра: 1 - статичний керамзит; 2 - RK PLAST -який виготовлений iз пропшену, корисна (робоча поверхня) 635м2/м3, дiаметр 15/15, вага 175 кг/м3; 3 -AQ-25 - пол^опшен високо! щiльностi HDPE 312 м2/м3, корисна (робоча поверхня) 226 м2/м3, дiа-метр 25/25, вага 71 кг/м3; 4 KALDNER К1П - полш-ропiлен високо! щiльностi корисна (робоча поверхня) 450 м2/м3, дiаметр 16/10. Матерiалом для дослiдження служила вода УЗВ, яку вшбирали безпосередньо з бюфшьтра. Нiтрифiкуючi мiкрооргаиiзми видiляли зпдно методики описано! Spieck E.C., Hartwig I. та ш. (Altmann et al., 2003; Spieck et al., 2006).
Результата та ix обговорення
Бюфшьтри УЗВ можуть бути спроектоваш як фь льтри з плаваючим або нерухомим наповнювачем. На сьогоднiшнiй день вс бiофiльтри, що використовують у рециркуляцп, пiд час експлуатацп повнiстю зануре-нi у воду. Очищення води методом бюфшьтрацп, базуеться на здатносп мiкрооргаиiзмiв поселятися i
розмножуватися на поверхш наповнювача i перероб-ляти шкiдливi для риб речовини, з яких найбiльш небезпечними е нiтрити, у вiдносно нешкiдливi спо-луки. Результати дослiджень шлькосп нiтрифiкуючих мiкроорганiзмiв у водi реактора бюфттра, в якому наповнювачем е керамзит, показали (рис. 1), що най-бiльш iнтенсивно мiкроорганiзми заселяють досль джуваний наповнювач у першi п'ять днiв пiсля вве-дення бюфттра в експлуатацiю. У вказаний перiод кiлькiсть нiтрифiкуючих бактерiй становила в серед-ньому 2,85 logKyO/см3 води. У наступнi п'ятнадцять дiб к1льк1сть нiтрифiкуючих мiкроорганiзмiв у водi продовжувала зростати i на 20-й день експлуатацп зросла у 1,71 раза, порiвняно iз початком дослщу, та становила 4,87 logKyO/см3. Протягом 21-25 дня дос-лiду кшьшсть дослiджуваних мiкроорганiзмiв у водi бюфттра зросла у 1,38 рази, порiвняно iз 20-м днем дослщження, i досягла найвищого показника на 30-й день дослщу - 7,61 logKyO/см3 води. Саме цей факт може сввдчити про повне заселення керамзиту нпри-ф1куючими мшрооргашзмами i запуском бюфшьтра.
у водi реактора бiофiльтра, в якому наповнювачем е AQ-25.
|с1-5день с 6-10 сень н 11-15 де>н ь -16-20 день з21-25декь Е26-ЭОдень'
Рис. 2. Ki и.ккчм змiми штрифшуючих мжроорга-nb\iiii у вoдi реактора бюфшьтра з наповнювачем RK PLAST, за введення його в експлуатащю, logKyO/см3, M ± m, n = 12
При цьому максимальна шлькють нiтрифiкаторiв була у останш два перiоди дослiду i становила на 25-й день 7,61 i на 30-й день 7,84 нприфшуючих мшроор-ганiзмiв у водi реактора бюфшьтра, в якому наповнювачем е AQ-25. Це, ми вважаемо, свщчить про завершения колошзаци наповнювача бюф№тра нприфь куючими мжрооргашзмами.
4,32
| □ 1 -5 день U6-10 день ИЫЗдень к-16-20 день L-2 1-2S день 026^0 день
Рис. 1. Kiлькicмi змiми мiтpифiкуючих мжроорга-ннмш у вoдi реактора бioфiльтpa з керамзитовим наповнювачем, за введення його в експлуатащю, logKyO/см3, M ± m, n = 12
Результати дослщжень кiлькостi нiтрифiкуючих мiкроорганiзмiв у водi реактора бiофiльтра, в якому наповнювачем е RK PLAST, показали, що динамша заселення наповнювача була такою ж як i при заселеш мiкроорганiзмами керамзиту (рис. 2). Перюд адаптацй' нiтрифiкуючих мiкроорганiзмiв до наповнювача RK PLAST, який припадае на першi п'ять днiв дослщу, не вiдрiзнявся вщ перiоду адаптацп до керамзиту, на що вказуе майже однакова кшьшсть нiтрифiкаторiв у водi реактора бiофiльтра - 2,9 logKyO/см3. У наступнi три перiоди дослщу к1льк1сть нiтрифiкаторiв у водi бюфь льтра поступово зростала, вiдповiдно на 34,14%, 53,79% i на 20-й день виявилася вищою, порiвняно iз початком дослщу у 1,82 раза або на 2,38 logKyO/см3 води. Особливо! уваги заслуговуе перiод 21-25-й день, у який шлькють нiтрифiкаторiв у водi рiзко зросла, порiвняно iз попереднiм перiодом, i становила 7,77 logKyO/см3 води, що у 2,68 раза вище, порiвняно iз початком дослiду. у останнi п'ять дшв дослiду к1льк1сть нiтрифiкуючих мiкрооргаиiзмiв у водi бюфь льтра зростала незначно - на 2,44%, порiвняно iз 2125 днем, що свщчить про завершення колошзаци наповнювача RK PLAST нiтрифiкаторами.
Аналогiчно бюфшьтру з наповнювачем RK PLAST змiнювалася к1льк1сть нiтрифiкуючих мiкроорганiзмiв
--3,7-42,87 jm
4;imm
|д1-5день йв-10 день 111-15 день а 16-20 день 21-25 день ": 26-30 день
Рис. 3. Ki. и>кк'1м змiми мiтpифiкуючих мжроорга-iib\iiii у вoдi реактора бioфiльтpa з наповнювачем AQ-25, за введення його в експлуатащю, logKyO/см3, M ± m, n = 12
Подiбно до двох попереднiх пропiленових напов-нювачiв RK PLASTу i AQ-25, нирифжатори розмно-жувалися i у водi бiофiльтра з наповнювачем KALDNER K1n. Oсобливiстю цього наповнювача е те, що до 21 дня дослщу наростання кiлькостi нпри-фiкаторiв у водi бiофiльтра вщбувалося повшьшше, порiвияно iз iншими дослiджуваними полiпропiлено-вими наповнювачами, i на 20-й день 1х кiлькiсть становила лише 5,04 logKyO/см3 води.
Аналiз середньо! кiлькостi нiтрифiкуючих мжроо-рганiзмiв у водi реактора бiофiльтра з рiзними видами наповнювача за тривалосп дослiду 30 днiв (рис. 5) показав, що нприфшатори найшвидше колошзували бiофiльтр у якому наповнювачем був RK PLAST, дещо повiльнiше з наповнювачами AQ-25 i KALDNER K1n i найповiльнiше де наповнювачем був керамзит. При цьому вищою середня шлькють нириф^ючих мiкроорганiзмiв, порiвняно з керамзитом, на 8,91% була у водi реактора бюфшьтра з напо-внювачем RK PLAST, на 6,88% з наповнювачем AQ-25 i на 4,45% з наповнювачем KALDNER K1n.
7,43
|п1-5день гб-Юдень в11-15день з 16-20 день ?;21-25день Z2S-50день]
Рис. 4. Кшьккш змши нiтрифiкуючиx мжроорга-Hi3MiB у водi реактора бюфшьтра з наповнювачем KALDNER К1П, за введення його в експлуатащю, logKyO/см3, M ± m, n = 12
5,38
4.94
i
— I
5,16
_ J j
керамзит RK PLAST AQ -25
□ напоннганач бюфшьтра
Рис. 5. Середня кшьшсть нiтрифiкуючиx мшроор-ганiзмiв у водi реактора бiофiльтра з рiзними видами наповнювача за тривалосл дослiду 30 днiв, logKyO/см3, M ± m, n = 12
Отже, проведеними досл^дженнями встановлено, що шльшсть нприфшуючих мiкрооргаиiзмiв у водi реактора бiофiльтра була вищою за використання пропшенових наповнювачiв, порiвияно ¡з керамзито-вим наповнювачем за введення його в технолопчний процес i тривалостi дослiду 30 днiв
Висновки
Мшрооргашзми-штрифшатори найшвидше коло-нiзують бюфттр з наповнювачем RK PLAST, дещо повiльнiше з наповнювачами AQ-25 i KALDNER К1П i найповiльнiше з керамзитовим наповнювачем. При цьому шльшсть нприфшуючих мiкроорганiзмiв у водi реактора бюфшьтра з наповнювачем RK PLAST була на 8,91% бшьшою, порiвняно з керамзитом наповнювачем i на 6,88% та 4,45% бшьша, шж у водi з наповнювачем AQ-25 i KALDNER K1n.
Бiблiографiчнi посилання
Tyrin, D.V., Kovacheva, N.P., Nazartseva, M.Iu. (2010). Vplyv temperatury vody i typu napovniuvacha na zapusk biofiltra v kholodnovodnykh ustanovkakh iz zamknutym tsyklom vodovykorystannia dlia
utrymannia rakopodibnykh. Trudy «VNYRO». 148, 131-136 (in Ukrainian).
Hrebeniuk, T.V., Konstantynenko, H.V. (2015). Metody ochystky vody na rybovodnykh pidpryiemstvakh v umovakh vyroshchuvannia ryby v ustanovkakh zamknutoho vodopostachannia. Visnyk NTUU «KPI». 28, 110-114 (in Ukrainian).
Hrynevych, N.Ie. (2016). Osoblyvosti vykorystannia biofiltriv z riznymy typamy napovniuvacha v ustanovkakh zamknutoho vodopostachannia v akvakulturi. Naukovyi visnyk LNUVMBT imeni S.Z. Gzhytskoho. 18, 3(70), 57-61 (in Ukrainian).
Hrynevych, N.Ie. (2017). Vplyv mikrobiolohichnoho startera napovniuvacha biofiltra «Filtronorm - D» na intensyvnist nitryfikuiuchy protsesiv mikroflory reaktora biofiltra pid chas zapusku UZV dlia vyroshchuvannia raiduzhnoi foreli. Ahrarnyi visnyk Prychornomoria. 83, 33-38 (in Ukrainian).
Hrynevych, N.Ie., Kukhtyn, M.D. (2017). Mikrobiolohichnyi starter napovniuvacha biofiltra forelevoho inkubatora v ustanovkakh zamknenoho vodopostachannia «Filtronorm - D»: TU Ukrainy. 10.9-00493712-001:2017 (in Ukrainian).
Bogdanova, L.A., Perminova, E.B., Puhovskij, A.B., Asarova, M.H. (1988). Mineral'nyj sostav vodnoj sredy v zamknutyh rybovodnyh sistemah. Industrial'noe rybovodstvo v zamknutyh sistemah: sb. nauchn. trudov. M.: Izd-vo VNIIPRH, 18-23 (in Russian).
Ppockupenko, I.V. (2003). Zamknutye pybovodnye ustanovki. M.: Izdatel'ctvo VNIPO (in Russian).
Feofanov, Ju.A., Golosuj, V.P. (1986). K vyboru metodov ochistki oborotnoj vody industrial'nyh rybovodnyh hozjajstv s zamknutym ciklom vodoispol'zovanija. Tehnicheskie sredstva marikul'tury: sb. nauchn. trudov. M.: Izd-vo VNIRO, 152-158 (in Russian).
Shekk, P.P. (2015). Recirkuljacionnye sistemy dlja kul'tivirovanija kefalevih kambalovih ryb. Voprosy ribnogo hazjajstva Belarusi. 31, 117-126 (in Russian).
Spieck, E.C., Hartwig, I., McCormack, F., Maixner, M. (2006). Selective enrichment and molecular characterisation of a previously uncultured Nitrospira-like bacterium from activated sludge. Environ. Microbiol. 8, 405-415.
Altmann, D., Stief, P., Amann, R., De Beer, D., Schramm, A. (2003). In situ distribution and activity of nitrifying bacteria in freshwater sediment. Environ. Microbiol. 5, 798-803.
Received 9.10.2017 Received in revised form 3.11.2017 Accepted 7.11.2017
