БИОТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ АЗОЛЛА (Azolla caroliniana)

АННОТАЦИЯ

В данной статье описаны результаты научных исследований, проведенных с целью биологической очистки сточных вод птицеводческих предприятий под воздействием растения Азолла (Azolla caroliniana) в Хорезмской области (Узбекистан). В результате исследований установлено, что при выращивании азоллы в сточных водах птицеводческих предприятий она накапливает биомассу от 100-150 до 403-750 г на поверхности 1 м² воды, а уровень очистки сточных вод от органо-минеральных веществ достигает 88-92%.

ABSTRACT

In this article, the results of the scientific research carried out for the purpose of biological treatment of wastewater of poultry enterprises under the influence of Azolla (Azolla caroliniana) plant in Khorezm region (Uzbekistan) are described. As a result of the research, it was found that when Azolla is grown in wastewater from poultry enterprises, it accumulates biomass from 100-150 to 403-750 g on the surface 1 m² of water, and the level of purification of wastewater from organic-mineral substances reaches 88-92%.

Ключевые слова: азолла, сточные воды, биофильтр, биологический метод, эйхорния, пистия, ряска, динамика развития.

Keywords: azolla, sewage, biofilter, biological method, eichorniya, pistachio,  ryaska,  developmental dynamics.

Введение. Вода является одной из первых необходимых вещей в процессе жизнедеятельности человека, помимо ее потребления, человек ещё и готовит в воде необходимые продукты питания, вода занимает первостепенное значение в очистке и санитарии. Кроме того, вода играет ключевую роль в росте и развитии растений [1, c. 128-131].

На сегодняшний день вода является одним из самых дефицитных ресурсов в мире  и ее истощение связано не только с распределением водных ресурсов, но и с загрязнением используемой воды и отсутствием эффективной очистки. Несмотря на создание новых современных водоочистных сооружений, в ряде мест всевозможные сточные воды промышленных предприятий, коллективных хозяйств, сельскохозяйственных предприятий и жилых массивов без очистки сбрасываются в реки, естественные и искусственные водоемы с мелководьем. Это приводит к увеличению количества загрязненных сточных вод. Такие воды содержат много вредных веществ и болезнетворных бактерий и считаются крайне опасными для здоровья населения. Самое печальное, что таких сточных вод с каждым годом становится все больше, более того, такие сточные воды загрязняют природу и тратятся впустую [1, c. 128-131].

 Одной из актуальных задач современности является усовершенствование очистки сточных вод простыми, дешевыми, удобными, экологически безопасными биологическими методами, а также создание и внедрение системы эффективного использования таких вод. Хорезмская область также имеет проблемы в этом отношении. На основании этого были проведены научные исследования с целью биологической очистки сточных вод птицеводческих предприятий под воздействием высших растений, повторного использования очищенной воды, использования растительной биомассы в качестве подкормки в птицеводстве.  При биологической очистке сточных вод могут быть использованы, акклиматизированные к условиям Узбекистана высшие водные растения, такие как пистия (Pistia stratiotes), ряска (lemna minor), эйхорния (Eichhornia crassipes) и азолла (Azolla caroliniana), обладающие выраженными биофильтрационными свойствами. Доказано учеными, что эти растения очищают сточные воды различных производственных предприятий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных предприятий [6, с. 11-116].

Для проведения научных исследований в условиях Хорезмской области  было выбрано растение азолла (Azolla caroliniana), учитывая его быструю адаптацию к различным климатическим условиям, относительную солеустойчивость, быстрое размножение в короткие сроки и, что наиболее важно, высокие показатели очистки сточных вод, а также превосходство над другими водными растениями.

Материалы и методы. Эксперименты проводились с растением азолла (Azolla caroliniana) которое, наряду с быстрым размножением, обладает высокими биофильтрационными и питательными свойствами, обогащает воду кислородом и азотом [5, с. 305-307].

Азолла хорошо растет в естественных условиях в водах Северной Америки, Западной и Центральной Европы, Южной Америки и на Галапагосских островах, акклиматизирована к условиям Узбекистана [7, с. 39-41]. Это растение в основном размножают с целью биологической очистки загрязненных вод и для использования в качестве корма [8, с. 29-34].

Азолла представляет собой небольшую, красивую, спорообразующую, плавающую листовую пластинку с водной поверхностью, длиной 2,5 см и толщиной 1 мм  [6, с. 111-116].

В сточных водах птицефабрики «Турсинбой оглы Жамолбек», расположенной в селе Кипчак Багатского района Хорезмской области, с целью очистки сточных вод биологическими методами и их повторного использования в народном хозяйстве была высажена Азолла (Azolla caroliniana) и научные исследования проводились в лабораторных условиях.  

Опыты проводились в научно-исследовательской лаборатории Хорезмской академии Маъмуна в квадратных пластиковых аквариумах и искусственно подготовленных биологических прудах. Для определения продуктивности растения использованы рекомендации Таубаева Т.Т., Катанской В.М. и при фенологическом мониторинге растений использовали рекомендации И. Н. Бейдемана [2, с. 187].

Рост и развитие азоллы в сточных водах определяли путем измерения полученной биомассы на весах. Физико-химический состав сточных вод, состав до посева и после посева определяли на основании общих гидрохимических методов Ю. Ю. Луре и Н. С. Строгонова [3, с. 446], [4, с. 195].

Результаты исследования.  Рост, развитие и размножение растения азоллы в сточных водах птицеводческих предприятий определяли ежедневно в течение 8 дней. В ходе экспериментов было зафиксировано, что первый вариант произвел 750 г биомассы на поверхности сточных вод, второй вариант произвел 610 г биомассы в 25% разбавленных сточных водах, и третий вариант произвел 403 г биомассы в 50% разбавленных сточных водах. На основании полученных данных установлено, что растение азолла быстро развивается в сточных водах птицеводческих предприятий в течение 8 суток и дает биомассу от 100 г до 750 г по первому варианту на 1 м² поверхности воды, от 100 г до 610 г по второму варианту, и от 100 г до 403 г в третьем варианте.

Эксперименты проводились в лабораторных условиях (1. Неразбавленные сточные воды; 2. Сточные воды 75% + 25% водопроводной воды; 3. Сточные воды 50% + 50% водопроводной воды) в 3-х различных вариантах. Определен состав сточных вод по всем вариантам, по 100 г/м по каждому варианту (Таблица 1).

Таблица 1.

Динамика развития растения Азолла (Azolla caroliniana)в сточных водах птицеводческих предприятий, г/м²

Физико-химический состав сточных вод птицефабрики определяли перед посадкой азоллы (Azolla caroliniana). При этом параметры сточных вод были следующими: температура 27 ⁰С, рН среды 6,5, цвет желтый, запах 5 баллов, растворенного кислорода отсутствует. Биохимическое потребление кислорода 168,4 мг О₂/л, степень окисления 174,5 мг О₂/л, аммиак 8,9 мг/л, нитриты 0,08 мг/л, нитраты 7,5 мг/л, хлориды 95,0 мг/л, сульфаты 105,5 мг/л, фосфаты 7,5 мг/л и взвешенных веществ 55,4 мг/л. В разбавленных вариантах сточных вод сумма вышеперечисленных показателей уменьшалась в зависимости от степени разбавления (табл. 2).

После посева азоллы в сточные воды птицефабрики на 8-й день было отмечено изменение состава воды. (Таблица 3).

Таблица 2.

Физико-химический состав сточных вод птицеводческих предприятий перед посевом Азоллы (Azolla caroliniana) (в лабораторных условиях)

Таблица 3.

Изменение физико-химического состава сточных вод птицеводческих предприятий после посева Азоллы (8 сут) (в лабораторных условиях)

Вывод

При оценке результатов было установлено, что при выращивании азоллы в сточных водах птицеводческих предприятий на 1 м² собиралось от 100-150 до 403-750 г биомассы на поверхности воды, а уровень очистки сточных вод от органо-минеральных веществ достигал 88-92%. Это чрезвычайно эффективный результат. Таких результатов при очистке сточных вод с помощью низших и высших растений в региональных условиях не наблюдалось. Это показывает, что биотехнология очистки сточных вод под воздействием растения азолла (Azolla caroliniana) предпочтительнее других химических и биологических технологий, используемых в Республике Узбекистан, поскольку она проста, удобна, недорога, экономична и наиболее экологична. В то же время в результате использования биомассы азоллы, произрастающей в сточных водах, в качестве подкормки в рыбоводстве и птицеводстве удается сэкономить       25-30 % корма.

Список литературы:

1. Ёрматова Д. Ё., Самандаров Э. И. Экология ва табиатни муҳофаза қилиш. − Тошкент, 2018. − С.128-131.
2. Катанская В. М. Высшая водная растительность континентальных водоемов (Методы изучения) − Л.: Наука, 1981. − С.187.
3. Луьре Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. − М.: “Химия”,1984. – С. 446.
4. Строгонов Н. С. Практическое руководство по гидрохимии. – М.,1980. − С. 195.
5. Шоякубов Р. Ш., Муминова Р. Н., Хасанов О. Х., Абдуллаев А. А. Доочистка сточных вод гидролизных производств путем культивирования азоллы каролинской (AZOLLA CAROLINIANA WILLD.,CEM. AZOLLACEAE) // Развитие ботанической науки в централъной Азии и её интеграция в производство. − Ташкент, 2004. − С. 305-307.
6. Холмуродова Т. Н. Юксак сув ўсимликлари ва улардан фойдаланиш истиқболлари // Микроскопик сувўтлари ва юксак сув ўсимликларни кўпайтириш, уларни халқ хўжалигида қўллаш // Рес. конф. Бухоро, 2018. – Б. 111-116.
7. Юнусов Э. Э., Қўчқорова М. А., Рахимова С. Т. Азоллани Ўзбекистонда ўстириш // Ўзб. биол. журн. 1991. −  С. 39-41.
8. Biplob Basak,Ahsan Habib Pramanik, Muhammad Siddiqur Raxman, Sharif Uddin Tarafdar,Bimol Chandra Roy. Azolla(Azolla pinnata) as a Feed Ingredient in Broyler Ration // International Journal of Poltry Science. 2002.Vol. 1(1). P. 29-34. Asian Network for Scientific Information 2002.