Влияние абиотических факторов на биоценоз активного

УДК 628.355.2
ВЛИЯНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
НА БИОЦЕНОЗ АКТИВНОГО ИЛА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
А. Ф. Сокольский, О. В. Тюменцева
Рассматриваются основные факторы, отрицательно влияющие на биоценоз ила
очистных сооружений, и оценка их воздействия на работу сооружений.
Ключевые слова: биоценоз, активный ил, очистные сооружения, альгофлора.
The major factors which are negatively influencing a biocenosis of silt of treatment facilities, and assessment of their impact on work of constructions are considered.
Keywords: biocenosis, active silt, treatment facilities, algoflor.
Немаловажными факторами, отрицательно влияющими на формирование активного ила в аэротенках, являются несбалансированность в соотношении биогенных элементов в сточных водах, колебание показателей рН,
влияние света, аэрации, изменение концентрации моноэтаноламина на
жизнедеятельность биоценоза активного ила в аэротенках цеха очистных
сооружений.
При значительном превышении ПДК по азоту и фосфору (в 4, 6, 8
раз) резко снижается общая численность микроорганизмов, уменьшается
видовое разнообразие, некоторые особенно чувствительные виды элиминируются из состава активного ила; воздействие азота и фосфора на группу сидячих инфузорий следует рассматривать как комплексное воздействие – для них одинаково губительны повышенные концентрации и того и
другого элемента, но общее количество организмов зависит от количественного соотношения между этими элементами. Свободноплавающие инфузории более устойчивы к влиянию этих факторов, в ответ на повышение
содержания азота они снижают свою численность, а увеличение содержания
фосфора лишь незначительно ингибирует их развитие. Это, возможно, обусловлено тем, что свободноплавающие инфузории мобильны и могут использовать в качестве пищевого субстрата большее количество организмов.
Таким образом, в результате «стресса» активного ила резко меняется соотношение между сидячими и свободноплавающими инфузориями, что может
служить индикационным признаком при оценке работы аэротенков; группа
зеленых водорослей остро и негативно реагирует на повышение концентрации фосфора, в то время как увеличение содержания азота положительно
сказывается на приросте их биомассы, особенно бурно развивается Chlorellavulgaris и некоторые другие виды; резко снижается численность коловраток при повышении содержания аммонийного азота, а при повышенной
концентрации полифосфатов увеличивают свою численность Collidinasp. В
качестве организма – индикатора повышенного содержания фосфора может
быть использована инфузория Euplotespatella.
121
Изучение изменения показателей рН сточных вод в азротенках в течение длительного времени показало, что в ряде аварийных ситуаций отклонения рН от нормативных показателей имеют место. При значениях
рН от 1 до 5 организмы активного ила погибают. Ил приобретает светлокоричневую окраску, хлопья ила становятся мелкими и раздробленными.
Среди всех организмов активного ила наиболее устойчивыми к низким
значениям рН оказались корненожки и синезеленые водоросли Oscillatoriachlorma. В слабокислой среде (рН 6) могут нормально функционировать
многие представители микрофауны активного ила. В этих условиях
у представителей вида Vorticellaalba отмечено отсутствие активной работы ресничного аппарата. Такие виды свободноплавающих инфузорий, как
Aspidiscacostata, Colepshirtus, Litonotumcignus, Parameciumcaudatum, замедляют свободное движение в воде, многие из них инцистируются. На
группы зеленых, диатомовых и синезеленых водорослей рН не оказывает
заметного негативного воздействия. При данном рН выявлены представители малощетинковых червей Aelosomatenebrarum. В соответствии
с рис. 1, наиболее оптимальным значением рН для развития активного
ила следует считать интервал рН 6–8. В такой среде гидробионты присутствуют в полном составе, наблюдается фагоцитарная и пиноцитарная
активность, клетки организмов подвижные, упитанные, работа ресничного аппарата у инфузорий в пределах нормы.
30
Количество видов
25
20
15
Ряд 1 протозофауна
10
Ряд 2 альгофлора
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Значение pH
Рис. 1. Влияние различных значений рН на организмы-гидробионты активного ила
При рН9 из биоценоза активного ила выпадают некоторые чувствительные виды организмов микрофауны и микрофлоры, такие как Scenedesmusopolyensis, Stylonychiamytilus, Bursaria, Eosphoratrumcatelia, Carchesiumpolypimtm, Eosphomnajas, Rotariacitrina, Tokophryalemnarum, Chilodonellauncinata. Коловратки, веслоногие рачки и многие инфузории также не
122
выживают в этих условиях. При данном уровне рН среды наблюдается
большое количество цист, образованных различными организмами. Малощетинковые черви Aelosomatenebrarum на изменение щелочности среды не
отреагировали. Следует отметить, что изменение рН среды в сторону увеличения щелочности организмы активного ила переносят легче, чем повышение кислотности той же среды. Критическими показателями для гидробионтов являются значения рН 10–11, при которых исчезают все протозойные формы. В целом, оптимальным для развития организмов активного ила
является рН 7. Наиболее чувствительны к изменению рН виды Bursariatrunscatella, Euplotespatella, Carchesiumpolypinum и Stylonychiamytilus. Водоросли оказались более устойчивыми к колебаниям рН, чем представители
протозоофауны активного ила. Наиболее устойчивыми среди них являются
Spirogyraporticalis, Chlorellavulgaris, Chlorococcumbotridium. Среди зоопланктона довольно устойчивыми являются организмы группы корненожек.
Таблица 1
Результаты по изучению влияния света
Виды организмов
Aspidisca costata
Glaucoma scintillans
Coleps hirtus
Litonotus cignus
Pleuronemacoronatum
Tachisomapelionella
Podofriafixa
Vorticella convalaria
Vorticella microastoma
Vaginicotastriata
Vaginicotacristalina
Campanellaumbellaria
Chilodonella incinata
Euglifasiliata
Bodo lens
Eusforanagas
Habrotricha recluse
Notommatoonsato
Aelosoma tenebrarum
Haetonotusmaximus
Scenedesmusquadricaudo
Scenedesmus bigugatos
Stigeoconiumtenue
Chlorella vulgaris
Ankistrodesmusfalcatus
Естественное
освещение
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Примечание: + обнаружены; – не обнаружены
123
Круглосуточное
освещение
+
–
+
–
–
–
+
+
–
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
+
+
+
–
+
+
Отсутствие
света
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
–
–
–
–
–
–
+
+
–
–
–
На изменения в уровне освещенности, в первую очередь, реагируют представители протозоофауны. Полная гибель или инцистирование при
отсутствии света могут привести к выпадению их как экологической ниши
в пищевой пирамиде биоценоза активного ила, что, как следствие, может
стать причиной нарушения нормальной работы аэротенка.
Изучение сезонной динамики численности отдельных групп водорослей в сточных водах, прошедших стадию биологической очистки, показало,
что их видовое разнообразие находится в тесной зависимости от продолжительности светового дня (табл. 1). Установлено, что в осенне-зимний период
года преобладают, в основном, диатомовые водоросли, в весенне-летний
период – синезеленые и зеленые водоросли.
К абиотическим факторам, которые могут создать стрессовую ситуацию для организмов активного ила, можно отнести ряд реагентов, используемых в технологической схеме переработки нефти. Одним из таких реагентов является моноэтаноламин, который используется для поглощения
кислых газов и серосодержащих органических соединений. ПДК на моноэтаноламин в воде и в воздухе – 0,5 мг/л. Моноэтаноламин является фактором, достаточно сильно действующим на гидробиологический состав активного ила даже при незначительном превышении ПДК (табл. 2). Превышение ПДК в четыре раза, при концентрации моноэтаноламина в воде
2 мг/л, приводит к гибели 45 % организмов, превышение ПДК в шесть раз
приводит к полной гибели организмов активного ила. При концентрации
моноэтаноламина, равной 1 мг/л, погибают наиболее чувствительные организмы активного ила: инфузории Amphyleptusclaparedei, Litonotuscignus,
Scepanotricharubra, Euplotespatella и малощетинковые черви вида Aelosomatenebratum. Свободноплавающие инфузории замедляют движение, наблюдается незначительное посветление растительных клеток. При увеличении концентрации моноэтаноламина до 2 мг/л многие инфузории теряют
двигательную активность, клетки инцистируются, водоросли становятся
бесцветными. Погибают многие организмы: Embatacammensa, Carchesiumpolypinum, Vorticellacampanulla, Vorticellamicrostoma. При микроскопировании проб воды, содержащей 3 мг/л моноэтаноламина, обнаруживаются
только безжизненные останки гидробионтов с незначительным количеством цист.
124
Таблица 2
Изменение состава активного ила
в зависимости от концентрации моноэтаноламина
Концентрация моноэтаноламина, мг/л
Гидробиологический состав
сточных вод
Scepanotricharubra
Campanellaumbelaria
Euplotes patella
Vorticella campanulla
Amoeba proteus
Eusphora najas
Aelosoma tenebratum
Ulothrixtennerima
Litonotus cignus
Euglipha cilliata
Embatacammensa
Carchesium polypinum
Stentorpolymorphum
Vorticella microstoma
Aspidisca costata
Oscillatoria chlorina
Amphyleptusclaparedei
Naviculagracilis
Actinophrys sol
Chlorella vulgaris
Примечание: + присутствуют; – отсутствуют.
1,0
–
+
–
+
+
+
–
+
–
+
+
+
+
+
+
+
–
+
+
+
2,0
–
+
–
–
+
+
–
+
–
+
–
–
+
–
+
+
–
+
+
+
3,0
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
контроль
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Таким образом, изучение влияния абиотических факторов на биоценоз активного ила показывает его большую инерционную емкость, способную «гасить» кратковременные токсические воздействия. Однако длительные стрессы являются серьезной нагрузкой для организмовгидробионтов, вследствие чего резко ухудшается качество и интенсивность биоочистки.
125