Анотація до роботи:

Попенко В.М. Гігієнічна оцінка третинного очищення стічних вод у біологічних ставах з вищою водяною рослинністю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.02.01 – гігієна. – Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, Київ, 2008.

Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню умов третинного очищення і зменшення вмісту біологічних, органічних і мінеральних забруднень у промислових стічних водах.

Дослідженнями в дослідно-експериментальних та промислових біоставах у складі очисних каналізаційних споруд Криворізького гірничо-збагачувального комбінату окислених руд м. Долинська Кіровоградської обл. встановлені оптимальні параметри третинного очищення та зменшення вмісту патогенної мікрофлори в стічних водах за рахунок антагоністичних взаємовідносин у біоценозі при гідравлічному навантаженні на біостав не більше 3 000 м³/га площі/добу стічних вод, органічному навантаженні 0,578 г БСК₅/ добу/м³ поступаючих стоків і терміні перебування стоків у споруді впродовж 5-7 діб. Показано, що серед вивчених вищих водяних рослин (ВВР) існують види, що ефективно впливають на процеси доочищення стічних вод від органічних і мінеральних забруднень та здатні виділяти біологічно-активні речовини, які згубно впливають на патогенну мікрофлору. Доведена можливість широкого використання біоставів з ВВР, як альтернативного способу третинного очищення промислових стічних вод підприємств металопереробної галузі в порівнянні з іншими фізико-хімічними методами доочищення.

В дисертаційній роботі розв’язано актуальну науково-практичну задачу – проведено гігієнічну оцінку і вивчені закономірності третинного очищення стічних вод у біологічних ставах з вищими водяними рослинами від біологічних, органічних і мінеральних забруднень. Доведено, що використання в очисних каналізаційних спорудах біологічних ставів з вищими водяними рослинами значно покращує якість третинного очищення промислових стічних вод металопереробної галузі за різними критеріями, що має важливе практичне значення.

1. Запропоновані параметри гідравлічного навантаження біологічно очищеними стічними водами в кількості не більше 3 000 м³/га площі/добу на промисловий біостав з вищими водяними рослинами та тривалість перебу-вання їх у споруді терміном не менше 5 діб. Цим самим досягається ефек-тивне третинне очищення біологічно очищених промислових стічних вод від залишків розчинених органічних речовин за БСК₅ до 5-8 мг О₂/дм³ (ефектив-ність доочищення – 94,1%), ХСК до 30,57 мг О₂/дм³ (78%), азоту амонійного до 0,1 мг/дм³ (99,17%), фосфатів до 0,4 мг/дм³ (79,3%), завислих речовин до 3,3 мг/дм³ (93,52%). Вміст розчиненого кисню у воді відкритої водойми після скиду доочищених стічних вод становив від 6 до 8,5 мг О₂/дм³ (за норми не менше 4 мг О₂/дм³) упродовж всього періоду експлуатації біоставів.

2. На третинне очищення доцільно направляти такі промислові стічні води металопереробної галузі, що мають показники органічного забруднення за БСК₅ не більше 50,0 мг О₂/дм³, за ХСК не більше 80,0 мг О₂/дм³; мінерального забруднення за азотом амонійним не більше 1,0-4,0 мг/дм³, азотом нітритним не більше 0,4 мг/дм³, азотом нітратним не більше 50,0 мг/дм³, фосфатами не більше 8,0-15 мг/дм³, жирів та масел не більше 0,7 мг/дм³, сухому залишку не більше 7,5-10 г/дм³ та іншими; біологічного забруднення за колі-індексом не більше 3,010⁴ КУО/дм³, загальним мікробним числом не більше 8,010³ КУО/см³.

3. Вперше встановлено, що в екстрактах вищих водяних рослин присутні біологічно-активні речовини з антимікробними властивостями, дія яких на віруси є більш виражена, аніж на бактерії групи кишкової палички. Найактивнішою виявилася лепеха болотяна, екстракти якої у воді при 0,5-1% концентрації інактивували віруси поліомієліту на 99,8-99,9% при 30 хв експозиції.

4. Доведено згубну дію біологічно-активних речовин із вищих водяних рослин на кишкові бактерії та віруси. В біологічно очищених стічних водах при проходженні останніх через зарості очерету звичайного, рогозу широколистого й вузьколистого та лепехи болотяної значно зменшувалася кількість санітарно-показових мікроорганізмів, за рахунок антагоністичних взаємовідносин у біоценозі. Зокрема, індекс бактерій групи кишкової палички з 1,110⁴ КУО/дм³ зменшувався до 3,010² КУО/дм³ (на 96,61-99,36%) та ентеровірусів з (1,0±0,2)10³ БУО/дм³ до їх відсутності (ефективність видалення – 98,03-100%) незалежно від пори року експлуатації біоставів.

5. Показано, що в біоставу з вищими водяними рослинами крім ефективного природного біологічного третинного доочищення стічних вод від залишків розчинених органічних речовин і санітарно-показових мікроорганізмів відбувається також демінералізація складу води, при якій зменшується сухий залишок та вміст інших мінеральних речовин (хлоридів, сульфатів, кальцію, натрію, магнію, солей важких металів та радіонуклідів) на виході з біостава, що дає можливість використання глибоко доочищеної води в сільському господарстві.

6. Доведено, що скид третинно очищених промислових стічних вод у біоставу з вищими водяними рослинами в поверхневу водойму – р. Березівку не веде до евтрофікації останньої і порушення гідрологічних, гідрохімічних та інших режимів. Крім того, покращується якість поверхневої водойми за санітарно-хімічними та санітарно-бактеріологічними показниками. За деякими санітарно-хімічними показниками (рН, завислими речовинами, сухим залишком, жорсткістю, вмістом заліза, бікарбонатів, кальцію, магнію та ін.) також відбувалося покращення якості річкової води вниз за течією в результаті розбавлення більш чистою водою із біостава з вищими водяними рослинами.

7. Показано, що ефективне третинне очищення промислових стічних вод у біоставу з вищими водяними рослинами Криворізького гірничо-збагачувального комбінату окислених руд при дотриманні оптимальних технологічних параметрів роботи очисної споруди дозволяє досягти таких показників її якості, що дозволяють повернути до 40% води у зворотне, закрите технічне водопостачання. Це зменшить забір води поверхневих водойм на потреби технологічного процесу і сприятиме раціональному використанню водних ресурсів. Отримано акти впровадження.

8. Впровадження в практику третинного очищення промислових стічних вод у біоставах з вищими водяними рослинами є одним із природних, надійних та рентабельних способів охорони поверхневих водойм від потрапляння біологічних забруднень, розчинених органічних речовин та мінеральних сполук, що сприяє збереженню останніх для господарсько-питного водопостачання. Така технологія доочищення стічних вод сприятиме запобіганню інфекційних і неінфекційних хвороб серед населення, що розповсюджуються водним шляхом.

Публікації автора:

У періодичних фахових виданнях, затверджених ВАК України:

(* – особистий внесок здобувача):

1. Гаркавий С.І., Кравець В.В., Попенко В.М., Грищенко Н.В., Гузь В.Г. Інтенсифікація процесів доочищення та знезараження стічних вод за допомогою вищих водяних рослин // Гігієна населених місць. – 2002.
– Випуск 39. – С. 80-86. (* провів аналіз даних сучасної літератури відносно даного питання, виконав експериментальну частину роботи, провів аналіз одержаних результатів, та підготував матеріали для публікації).

2. Кравець В.В., Шаповал О.Є., Гаркавий С.І., Попенко В.М., Бойко І.І., Дзюблик І.В., Гузь В.Г. Доочищення та безреагентне знезаражування стічних вод у біоставку, засадженому вищими водяними рослинами // Довкілля та здоров’я. – 2005. – №2 (33). – С. 13-18. (* виконав частину експериментальних досліджень, провів аналіз одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).

3. Гончарук В.В., Кравець В.В., Попенко В.М., Шаповал О.Є., Бойко І.І., Самсоній-Тодоров О.О. До питання знезаражування стічних вод інфекційних лікарень від вірусів ультрафіолетовим опроміненням // Довкілля та здоров’я. – 2005. – №4 (35). – С. 14-18. (* виконав експериментальну роботу, провів дослідження виживання ентеровірусів, провів статистичну обробку одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).

4. Попенко В.М., Гаркавий С.І., Бойко І.І. Дослідження та гігієнічна оцінка відведення третинно очищених стічних вод з біостава, засадженого вищими водяними рослинами, у поверхневу водойму // Довкілля та здоров’я. – 2007. – №4 (43). – С. 41-45. (* виконав частину експериментальних досліджень, провів аналіз одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).

Патенти:

1. Патент України №68252 А, МКИ 7 СО2F3/32. Спосіб знезараження води / Гончарук Є.Г., Шаповал О.Є., Попенко В.М. – Заявл. 28.11.03. Опубл. 15.07.04. Бюл. – №7. (* здійснив патентно-інформаційний пошук відносно даної проблеми, удосконалив методику знезаражування стічних вод від патогенної мікрофлори в біологічних ставах з вищими водяними рослинами впродовж всього періоду їх експлуатації).

В інших наукових виданнях:

1. Кравець В.В., Грищенко Н.В., Гаркавий С.І., Попенко В.М., Гузь В.Г. До питання знезараження води в біоставках, засаджених вищими водяними рослинами (ВВР) // Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій: IV Всеукраїнська науково-методична конференція з міжнародною участю. – Дніпродзержинськ, 2002. – С. 170-171.

2. Попенко В.М. Віруліцидна активність зелених водоростей та деяких видів вищих водяних рослин // Водні ресурси на рубежі ХХІ ст. Проблеми раціонального використання, охорони та відтворення: Міжнародна науково-практична конференція. – Київ, 2003. – С. 17.

3. Попенко В.М. До питання знезаражування очищених стічних вод від ентеровірусів // Актуальні проблеми сучасної медицини: 58 Науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О. Богомольця з міжнародною участю.
– Київ, 2003. – С. 64.

4. Попенко В.М. Ефективність третинного доочищення стічних вод у біоставках, засаджених вищими водяними рослинами // Охорона водного басейну та контроль якості води: Наукова конференція молодих учених.
– Київ, 2004. – С. 81-84.

5. Гончарук Є.Г., Гаркавий С.І., Попенко В.М. Гігієнічне обґрунтування параметрів ефективної роботи нових типів очисних каналізаційних споруд // Гігієнічна наука та практика на рубежі століття: Матеріали ХІV з’їзду гігієністів України. – Дніпропетровськ, 2004. – Т. І. – С. 123-125.

6. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И. Попенко В.М., Кравец В.В., Бойко И.И. Доочистка и обеззараживание сточных вод в биопруду с высшими водными растениями // Химия и технология воды. – Киев, 2004.
– Т. 26, №5. – С. 479-484.

7. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И., Попенко В.Н. Биологическая очистка сточных вод в комплексе мероприятий по уменьшению риска водных эпидемий кишечных инфекций среди населения // Проблемы оценки риска здоровью населения от воздействия факторов окружающей среды.
– Москва, 2004. – С. 341-343.

8. Попенко В.М. Гігієнічна оцінка біологічних ставків із вищими водяними рослинами для доочищення та знезаражування стічних вод // Актуальні проблеми сучасної медицини / 59 Науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О. Богомольця з міжнародною участю. – Київ, 2005. – С. 68.

9. Проведення державного санітарного нагляду за експлуатацією біологічних ставів з вищими водяними рослинами: / Метод. рекомендації / уклад. Гаркавий С.І., Войцеховський В.Г., Попенко В.М., Бойко І.І., Кравець В.В., Грищенко Н.В., Шаповал О.Є., Кислиця О.С. Гузь В.Г.; Міністерство охорони здоров’я України – Київ, 2006. – 28 с.