Оценка воздействия сточных вод очистных сооружений на реке Волга методом биотестирования

 

Технологическая схема очистки  сточных вод на очистных сооружениях 

Стоки поступают в приемную камеру, где установлена решетка с шириной прозоров 40 мм. Приемная камера служит для гашения напора сточной воды, поступающей по пяти трубопроводам. Из приемной камеры поток направляется в песколовки, где стоят еще две решетки с шириной прозоров 20 мм. Решетки служат для задержания крупных механических примесей. Горизонтальные песколовки с круговым движением воды предназначены для задержания крупных взвешенных веществ, песка. Пропускная способность 500 л/ сут. В них задерживаются фракции песка диаметром более 0,25 мм. Общее задержание песка составляет 80%.

Сточная вода, пройдя песколовки, поступает  в первичные отстойники. Жидкость подводится к первичным отстойникам  и отводится от них лотками. Вертикальный первичный отстойник представляет собой круглый резервуар с  коническим днищем. Осветленная в отстойнике вода переливается через кромку в периферийный кольцевой лоток и далее поступает в отводящий лоток. Выпуск осадка из отстойника производится один раз в сутки. Количество первичных отстойников-8.

Осветленная сточная вода по трубопроводам подается в аэротенки. Аэротенки-двухсекционные, четырехкоридорные, с регенерацией, с размерами 5/3/53 м., с подачей воздуха через фильтросные трубы. Объем аэротенка =3180 м³. Аэротенки предназначены для биохимического окисления загрязнений стоков при помощи микроорганизмов. Время пребывания стоков в аэротенке 6-8 часов. В каждой точке аэротенка количество растворенного кислорода должно быть не менее 4-6 мг/л. В аэрационных сооружениях окисление органических веществ идет в две стадии:

1. Окисление углеродсодержащих веществ до СО₂ и воды,

2. Окисление азотсодержащих веществ  до нитритов и нитратов.

Кислород  идет на окисление углеродсодержащих  веществ и на окисление азота  аммонийных солей в нитриты и  нитраты.

 Биологически очищенные стоки  из аэротенков поступает во вторичные отстойники. Жидкость подводится ко вторичным отстойникам и отводится от них лотками. Вторичные отстойники предназначены для отделения очищенной жидкости от активного ила и для окончательного отстаивания биологически очищенных стоков перед сбросом в водоем. Вертикальный вторичный отстойник представляет собой круглый резервуар с коническим днищем. Осветленная в отстойнике вода переливается через кромку в перефирийный кольцевой лоток и далее поступает в отводящий лоток. Продолжительность отстаивания сточных вод 1,5-2 часа. Очищенные стоки после вторичных отстойников должны содержать взвешенные вещества не более 15 мг/л. Осветленная сточная вода из вторичных отстойников поступает в контактные резервуары - хлораторную. Они предназначены для обеззараживания очищенных стоков хлорной водой перед сбросом в водоем(в летний период).

Очищенная и обеззараженная вода из контактных резервуаров по двум ниткам трубо-провода рассеивающего выпуска  протяженностью 800 и 1500 м сбрасывается в реку Волгу.

 

 

 

 

 

3. Материалы  и методы

 

Исследование проводилось методом  биотестирования по методике Л.А.Лесникова (1971)

В качестве тест - объекта использовали культуру низшего ракообразного Daphnia magna. Тело овальной формы, сжато с  боков, заключено в прозрачный хитиновый панцирь. Со спинной стороны вытянут в длинный щит. Створки на брюшной стороне соединены, образуют цепь. Тело нечетко сегментировано на головной, грудной и брюшной отделы.

На голове щит с раструмом, на нем – 2 антенны с осязательными  щетинками, сильнее они развиты у самцов. В основании головы расположены 2 задние сильно развитые антенны, служащие для скачкообразного движения в толще воды. Рот, кишечник, печеночные выросты, пищеварительный тракт заканчиваются задней кишкой. В грудном (торакальном) отделе расположено 5 пар грудных ножек. Они сильно расчленены, снабжены многочисленными щетинками, которые образуют сито. Функции ножек – это фильтрация воды для питания и дыхания, (частота движения ножек – 150-170 ударов в минуту) зависит от качества воды, температуры, состояния рачков. Сердце сокращается до 200-290 ударов в минуту. Половая система самки- яичники, самца – семенники, они расположены по обеим сторонам кишечника. В выводковой камере происходит эмбриональное развитие рачков. Благодаря прозрачному панцирю хорошо просматриваются окраска тела, внутренние органы: кишечник, жировые капли, выводковая камера с эмбрионами и т.д., что позволяет полнее оценить состояние дафний.

 Культура дафний для проведения  опытов выращивалась следующим  образом. У наиболее плодовитой дафнии отбиралась молодь одного помета и помещалась в аквариум. В опыте использовали однопометную молодь второго поколения, после подращивания ее в течение 6 суток. Подращивание происходило в банках объемом 3 литра с плотностью посадки 50 мл на одну особь. Для культивирования рачков использовали отстоянную, биологизированную водопроводную воду. В качестве корма использовалась не стерильная культура одноклеточной протококковой водоросли Chlorella vulgaris. По методу дозировки корма для дафний из расчета 2 мл/л суспензии водорослей хлореллы с плотностью 25-35млн кл/мл.

Оптимальный режим для выращивания  водорослей создается при соблюдении следующих условий: питательная  среда Тамийя (таблица 2), круглосуточное освещение лампами дневного света  и постоянное продувание атмосферным воздухом[13].

 

Таблица №2

Состав питательной среды для  культивирования зеленых водорослей.

Соли	Среда Тамийя, г/л дист. воды	Среда Успенского №1
KNO3	5.000	0.025
KH2PO4	1.250	0.025
MgSO4*7H2O	2.500	0.025
FeSO4*7H2O	0.003	-----
ЭДТА (Трилон Б)	0,037	-----
CaCl2	-----	0.100
K2CO3	-----	0.037
Микроэлементы*  А3 , В2 (мл)	1,0	1,0

*Состав раствора микроэлементов:

А₃(г/л дистиллированной воды) – Н₃ВО₃ 2,86; МnСl₂*4Н₂О 1,80; ZnSO₄*7Н₂О 0,222;NH₄MoO₄ 0.23; NH₄VO₃ 0,023

В₂(мг/л дистиллированной воды) - Н₃ВО₃ 17,64; МnСl₂*4Н₂О 22,96.

 Опыты ставились в 3 повторностях  в банках емкостью 300 мл, после  выравнивания температур в пробе  воды и маточной культуре дафний. В каждый сосуд помещалось  по 10 дафний, и затем (не реже  одного раза в двое суток) регистрировалось состояние дафний под микроскопом. В ходе опыта воду не заменяли. При просмотрах у дафний регистрировались: окраска тела, наполненность кишечника, состояние фильтровального аппарата, количество линек (Таблицы №3, 4).

 У погибших и иммобилизованных дафний регистрировались симптомы гибели. Время гибели рачков отмечалось по наступлению неподвижности: дафнии лежат на дне, плавательные движения отсутствуют и не возобновляются при покачивании. Длительность хронического опыта по методике более 10 суток.   

Таблица 3

Окраска содержимого кишечника  и ее обозначение для сокращенной  записи

Окраска содержимого кишечника	Образо-вание	Окраска содержимого кишечника	Образование
Оливковая (буровато-зеленая)           Зеленая                                                  Охристо-желтая («песчаная»)	О З Ох	Коричневая Серая Черная	К С Ч

 

Таблица 4

Шкала для оценки степени наполнения кишечника дафний и характера  его содержимого.

Характеристика содержимого  кишечника Отсутствует (кишечник пуст) Содержимое заполняет меньше половины кишечника, часто не прилегает к  его стенкам  Содержимое рыхло заполняет  кишечник, от 1\2 до 3\4 его протяжения Кишечник заполнен более, чем на 3\4 или весь, но когда местами отстает  от стенок, или если его содержимое просвечивает (передняя часть кишечника может просвечивать и при следующем балле). Кишечник весь забит пищей, которая  может просвечивать только в его  передней части. Кишечник заполнен весь или почти  весь, но очень прозрачным, едва заметным содержимым. Содержимое заполняет кишечник сплошь, оно явно окрашено, но просвечивает на всем протяжении кишечника. Примечание: Балл к1а не дается из-за малого различия с баллом к1

Балл к 1   к2 к3     к4   к5   к2а   к3а

.  

При просмотрах у дафний регистрируются: размеры (в делениях окулярмикрометра), состояние гонад и эмбрионов в выводковых камерах, их число, окраска тела, наличие и цвет капель жира, наполненность кишечника и цвет содержимого. У погибших и иммобилизованных дафний регистрируются симптомы гибели (тетаническое сокращение мышц туловища, судорожное опорожнение кишечника, побеление участков тела, яиц или эмбрионов и т.п.).

 Результаты опытов позволяют  в основном качественно судить  о характере изменения условий  в водоеме. В качестве руководства  при оценке воздействия токсических веществ на гидробионты используется определительная таблица, которая составлена на основании анализа результатов опытов с разными веществами.

Определительная таблица токсического действия веществ и физиологического состояния дафний.

1(2,3) Дафнии гибнут все в течение  первых 4 суток. Острое летальное  действие.................................................................…………………………………..................4

2(1,3) Дафнии постепенно гибнут  все или частично в сроки  от 4 до 15 суток. Хроническое летальное действие................………………………………………................14

3(1,2) Дафнии не гибнут за срок  до 15 дней или гибнут отдельные  особи. Явной закономерности в  сроках их гибели не обнаруживается......................................................19

4(5,6,7) У иммобилизованных дафний  исчезают капли жира, окраска  тела снижается до 1 балла, наблюдаются  (сохраняются) следы перистальтики  кишечника, подергивание мышц  плавательных антенн, иногда редкие  сокращения сердца..................................……………………………………………………………….........8

5(4,6,7) Дафнии скапливаются у поверхности  воды в сосуде, окраска тела  становится 3м-5м (наблюдается помутнение), погибшие особи либо остаются  у поверхностной пленки, либо  падают на дно; отдельные мышцы  погибших дафний вздрагивают у почти разложившихся особей, туловище у погибших дафний выдвинуто далеко вниз через щель раковины. Гибель наступала от резкого дефицита кислорода (меньше 0,5 мг/л).

6(4,5,7) Наблюдается помутнение плазмы  клеток сначала в жаберных  отростках ног, затем всего туловища............................………………………………………………....12

7(4,5,6) У дафний наблюдается судорожное  сокращение мышц туловища, сопровождающееся  выдавливанием части яиц или  эмбрионов из выводковой камеры. Иногда при этом наблюдается  судорожное опорожнение кишечника. Действие органических токсичных веществ с раздражающим типом действия: ряд циклических соединений, например фенолы, и другие, как формалин, нефтепродукты и т. п.

8(9) Дафнии сначала роятся в  одном углу сосуда, кувыркаются,  затем становятся вялыми и все чаще ложатся на дно. Фильтровальный аппарат их ничем не забит, кишечник либо пуст, либо имеет следы содержимого (баллы 1 и 2). Число яиц в выводковой камере сокращается вплоть до нуля. Развитие отложенных яиц протекает нормально. Дафнии голодают. Действие воды, взятой с олигосапробного участка водоема.

9(8) Фильтровальный аппарат дафний  забит сгустками или слизью, животные  ложаться на дно. При искусственном  осторожном освобождении от такого  засорения (препарировальной иглой)  и перенесении в хорошие условия дафния может восстановить жизнедеятельность полностью и нормально размножаться. Часто сгустки или нити наблюдаются и на плавательных антенах и на каудальной игле.........................……...........10

10(11) Забит только фильтровальный аппарат. В среде содержаться взвеси в количествах делающих невозможным функционирование фильтровального аппарата дафний.

11(10) Забит только фильтровальный  аппарат, слизистые комки или  нити на плавательных антеннах  и на каудальной игле. Вода  для опыта взята с полисапробно - a мезосапробного участка водоема. Внесено слишком много корма, особенно когда кормят дрожжами.

12(13) Помутнение плазмы наблюдаетя  у иммобилизованных дафний. Действие  хлоридов и сульфатов натрия  и кальция и смесей этих  солей.

13(12) Помутнение плазмы жабр наблюдаетя у еще плавающих дафний, которые часто ложаться на дно, а затем судорожно всплывают и снова падают на дно. Часто у таких дафний уже прекращено дрожжание глаза и сокращение сердца. Действие солей калия, магния аммония и тяжелых металлов.

14(15,16,17,18) Дафнии постепенно бледнеют, у них исчезают капли жира, число яиц в выводковых камерах   сокращается до 1-2, многие самки  становятся бесплодными. Гибель  наступает через 5-10 дней, но отдельные  особи живут и дольше. Дафнии  скучиваются в одном углу сосуда и кувыркаются. Вода для опыта взята с олигосапробного участка водоема. Внесено в опыт очень мало корма.

15(14,16,17,18) У дафний резко повышается  балл окраски тела (4-5), которое  часто становится несколько мутным, животные поднимаются к поверхности сосуда. Дефицит кислорода в среде порядка 1,5 мг/л.

16(14,15,17,18) У дафний в плавательных  антеннах и каудальной игле  бактериальные обрастания, балл  окраски тела часто повышается; все яйца и эмбрионы в выводковых  камерах погибают, часто разлагаются до превращения в сплошную пенистую массу. Вода для опыта взята из a - мезосапробного участка водоема. Резкий перекорм дафний.

17(14,15,16,18) У части дафний через  разные сроки от начала опыта  наблюдается судорожное сокращение  мышц туловища и выдавливание части яиц из выводковой камеры. Одни яйца развиваются неправильно, другие яйца гибнут и сбрасываются при линьке со шкуркой (эквузием). Действие хронических доз ряда циклических соединений типа фенолов, нефтепродуктов, инсектицидов и т. п.

18(14,15,16,17) У дафний отмирает часть яиц в выводковой камере. Значительная часть выметанной молоди тут же погибает. Перед гибелью несколько снижается интенсивность окраски тела. Действие солей тяжелых металлов.