Обезвреживание стоков свиноферм микроводорослями


           Стоки свиноводческих предприятий – это сложная полидисперсная система, основу которой составляют остатки трудноперевариваемых частичек корма, а также продукты конечного обмена белков, углеводов, аминокислот, гормонов, витаминов, макро- и микроэлементов организма животных. В жидкие отходы попадаются продуктивные стимуляторы, антиоксиданты, вкусовые добавки, красители, средства профилактики и лечения животных и т.п. Поэтому исследование химического состава физических и реологических свойств сопутствующих выбросов свиноводческих предприятий – необходимое условие для эффективной работы очистительных сооружений. При разных системах и способах содержания свиней эти показатели часто меняются, а способы очистки и обеззараживания стоков не всегда эффективные и нуждаются в усовершенствовании. Одним из перспективных решений при очищении и использовании сопутствующих отходов свинокомплексов, кроме отстаивания и разбавления их водой, есть стабилизация величины рН такой жидкости, аэрация воздухом, а также использованием микроводорослей.
           Цель работы – выявить особенности усвоения органического вещества, аммонийного азота и неорганического фосфора стоков свинокомплекса микроводорослями при условии стабилизации рН среды и аэрации. В процессе работы стоки свинокомплекса отбирали и освобождали от механических примесей и зависших веществ гравитационным отстаиванием со следующей фильтрацией фракции через сито с диаметром отверстий 0, 25 мм. В полученном таким образом сырье определяли содержимое органического вещества, аммонийного азота и неорганического фосфора за общепринятыми методами исследований и использовали для экспериментов. В первой серии исследований в стеклянную вместительность объемом 3,0 л вносили неразбавленные стоки (1,5 л) содержимое органического вещества в которых составлял 2,26 г/л, или же их разбавляли водой в соотношении 1:1; 1:2 или 1:4, прибавляли карбонатный буфер для стабилизации рН (0,1% конечная концентрация) и вносили поликультуру микроводорослей (6,93±0,6 млн.кл./мл). Последняя была представлена в основном такими видами как Сhlorella scenedesmus, Ankistrodesmus.
           Схема проведения исследований во второй серии была аналогичной первой, но дополнительно включала аэрацию среды культивирования воздухом из расчета 20 л за ч. В третьей серии исследований состав среды культивирования отличался от первой отсутствием предыдущей стабилизации его рН карбонатным буфером, однако исследуемые процессы проходили за аэрации смеси воздухом в количестве 20 л за час. Температура инкубационной среды во всех сериях исследований составляла 20°С, а освещенность колебалась в пределах 3,0-5,0 тыс. лк.
           В результате определения общего количества органического вещества (ОВ) в стоках свинокомплекса при условиях стабилизации величины рН карбонатным буфером (контроль) установлена тесная зависимость между интенсивностью использования этих соединений микроводорослями и их разбавлением водой. Выявлено, что культивирование микроводорослей на нативных стоках свинокомплекса в условиях стабилизации рН в течение 7-ми суток снижало содержимое ОВ в 6,9 раз. При их разбавлении водой вдвое этот показатель снизился в 8,2; втрое – в 10,1 и в 5 раз – 15,6 раз сравнительно с их содержимым в отходах в начале исследований. Отмечено также, что в неразбавленных стоках степень использования органического вещества за указанный период наблюдений менялся с 85,5 до 93,6%. Причем такой прием как разбавления, положительно влиял на эффективность использования ОВ стоков микроводорослями.
           Итак, эффективность использования органического вещества из сопутствующих отходов микроводорослями значительно увеличивается при их разбавлении водой за условий стабильного значения величины рН инкубационной смеси. Аэрация разбавленных стоков и стабилизация величины их рН оказались наиболее эффективными приемами стимуляции процессов использования микроводорослями ОВ среды их культивирования. Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать вывод, что эффективность использования ОВ микроводорослями при их культивировании на стоках свинокомплекса зависит от их разбавления водой, стабилизации рН среды и его аэрации. Целесообразность использования микроводорослей для очистки стоков свинокомплексов также определяется их способностью использовать для собственной жизнедеятельности аммонийный азот и неорганические фосфаты, как основные загрязняющие вещества отходов.
           Показано, что добавление микроводорослей к жидким выбросам стабилизированных карбонатным буфером, снижало уровень аммонийного азота на протяжении 7-ми суток культивирования в 1,7 раз сравнительно с данными в начале наблюдений. Действие микроводорослей было еще более эффективной при разбавлении стоков водой вдвое, что содействовало снижению содержимого аммонийного азота в среде их культивирование в 3, 0 раза. Разбавление стоков водой в 3 или 5 раз не стимулировало дальнейшее повышение эффективности использования аммонийного азота нативных стоков. Степень использования аммонийного азота микроводорослями в этот период колебался в пределах 67,0-68,0% от начального их содержимого в среде культивирования. Оказалось, что более эффективным подходом в использовании микроводорослями аммонийного азота является аэрация нативных стоков в комплексе со стабилизацией рН. При данных условиях содержимое аммонийного азота в нативных отходах через 7 суток уменьшился в 77,0 раз, а их разбавление в 3 или 5 раз снижало этот показатель до 38,5 и 27,8 раз соответственно сравнительно с аналогичными показателями в начале наблюдений. Однако, не считаясь с этим, степень использования аммонийного азота стоков микроводорослями при данных условиях колебался в пределах 96,4-98,7%.
           Использование аммонийного азота нативных стоков микроводорослями без стабилизации рН существенным образом снижалось даже при условиях их аэрации воздухом. Лишь разбавление стоков при данных условиях в 2; 3 или 5 раз водой создавало благоприятные условия для использования микроводорослями аммонийного азота. Уровень последнего при данных условиях в стоках через 7 дней культивирования уменьшился в 47,9; 32,3 и 23,8 раз при разбавлении отходов водой соответственно в 2, 3 и 5 раз.
           Итак, наиболее эффективное использование аммонийного азота стоков микроводорослями происходит при условии аэрации стоков воздухом и меньшей мерой зависит от величины рН среды. Подобная закономерность установлена и относительно использования микроводорослями неорганического фосфора нативных стоков свинокомплекса. При этом степень использования неорганического фосфора за 7 суток культивирования микроводорослей на нативных стоках при условиях стабилизации рН среды карбонатным буфером достигал 30,0% от начальной величины. Данный показатель в первой серии опытов возрастал к значениям 35,0;40,0 и 55,05% при разбавлении стоков водой соответственно в 2,3 и 5 раз. Аэрация, вместе с тем со стабилизацией рН, как нативных, так и разбавленных стоков, повышала показатель использования неорганического фосфора до 61,4-85,3%. Эти данные согласовываются со снижением содержимого неорганического фосфора в нативных отходах в 2,6 раз, а при разбавлении их водой в 3 раза – 2,7 раз, и в 5 раз – в 6,9 раз.
           Нужно также заметить, что отсутствие стабилизации рН стоков карбонатным буфером, включая их аэрацию воздухом не снижала показателей использования неорганического фосфора микроводорослями. В нативных стоках в третьей серии исследований степень использования неорганического фосфора стоков микроводорослями составлял 49,8%, а при разведении стоков водой в дважды – 79,3%, в трижды – 84,2% и у 5 раз – 84,0%. При этом общее содержимое неорганического фосфора в нативных стоках снизился в 2, 0 раза, при разбавлении стоков водой в 2 раза – 4,8 раз, в 3 раза – 6,3 и в 5 раз – в 6,2 сравнительно с аналогичными данными в начале наблюдений.
           Итак, результаты проведенных исследований указывают на то, что эффективность использования органических веществ и неорганических компонентов, – превосходящих загрязнителей в стоках свинокомплексов, – микроводорослями, в основном зависит от степени их разбавление и аэрации среды воздухом.


Автор:
О. ЯРЕМЧУК,
канд. с.-х. наук, доцент
Винницкий национальный аграрный университет