Дослід 1. Визначення активного хлору.

Якщо очікуваний вміст активного хлору менше 1 мг/л, для аналізу беруть 500-1000 мл проби; якщо вміст його від 1 до 10 мг/л – 250-500 мл і т.д. (витрата натрій тіосульфату на титрування не повинна перевищувати 20 мл).

Додають до проби 5 мл оцтової кислоти і близько 1 г твердого калій йодиду. Титрування проводять на білому тлі розчином натрій тіосульфату (С_екв = 0,01 моль/л) до отримання світло-жовтого забарвлення. Потім додають близько 1 мл розчину крохмалю і продовжують титрування до зникнення синього забарвлення. Не можна титрувати на прямому сонячному світлі. Так само знаходять витрату реактиву на холостий дослід з дистильованою водою.

Обчислення результатів вимірювання:

Вміст активного хлору (С_Cl) в мг/л обчислюють за формулою:

де V₁ – об’єм розчину натрій тіосульфату (С_екв = 0,01 моль/л), витраченого на титрування проби, мл; V₂ – об’єм розчину натрій тіосульфату (С_екв = 0,01 моль/л), витраченого на титрування в холостому досліді, мл; V_В – об’єм проби, що аналізується, мл; 35,45 – молярна маса еквівалента хлору, г/моль.

Дослід 2. Визначення хлоропоглинання

У п’ять конічних колб наливають по 1 л досліджуваної води. Під час аналізу питних вод вносять 2,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 мл розбавленої хлорної води (тобто 0,2 –1,0 мг хлору); під час аналізу поверхневих вод кількість введеного хлору збільшують у десять разів. (Для аналізу питної водії можна відбирати по 100-200 мл досліджуваної води в конічні колби на 250 см³ і додавати 0,5; 1,0; 1,5 мл і т.д. хлорної води). Після перемішування колби ставлять у темне місце на 30 хвилин при 20°С. Після чого вміст колб знову перемішують і визначають хлор у пробах йодометричним методом.

Обчислення результатів вимірювання:

Хлоропоглинання розраховують за формулою: X= а – b,

де а – кількість хлору, добавленого у воду, мг/л; b – вміст залишкового хлору у тій же пробі, мг/л. За отриманими даними будують графік в координатах «доза введеного хлору – вміст залишкового хлору», за яким визначають дозу введеного хлору (D), що забезпечує концентрацію залишкового хлору 0,5 мг/л і вираховують показник хлорованості води:

O_x =

Крім того, будують графічну залежність хлоропоглинання води в координатах «доза поглинутого хлору – доза введеного хлору» і визначають мінімальну дозу введеного хлору, яка забезпечує максимальне хлоропоглинання води.

Результати визначення записують у вигляді таблиці:

Номер колби	Доза хлору, мг/л			Показник хлорованості води	Примітка
	введеного	залишкового	поглинутого
					(вказати місце відбору проби та час контакту води з хлором)

Лабораторна робота № 5 Дослідження складу активного мулу

Мета роботи: Освоїти методику мікробіологічного аналізу активного мулу; ознайомитись з організмами біоценозів активного мулу і біоплівки; оцінити стан активного мулу і його очисну здатність; ознайомитись з мето­дом біологічного контролю санітарного стану водойми.

Порядок виконання роботи:

1. Вивчення ролі і значення окремих організмів, що беруть участь у біохімічному очищені стічної води.

2. Приготування препаратів.

3. Вивчення загальної картини активного мулу, визначення морфологічних ознак мікроорганізмів, виявлених у ньому.

4. Визначення швидкості осідання активного мулу, його зовнішнього вигляду, якості води над мулом.

5. Оцінка стану активного мулу.

Матеріальне забезпечення: чашки, циліндри, скляні палички, предметні скельця, мікроскопи.

Методичні вказівки.

До лабораторної роботи студенти самостійно опрацьовують теоретич­ний матеріал щодо росту, ро звитку і впливу різних факторів на ріст мікроорганізмів [9, с.219] , [10, с. 283] , [11, с. 85], морфології і систе­матики найпростіших [9, с. 207] , [10, с. 273] , [11, с. 14] .

Застосування біологічних методів для очищення стічної води ґрунтується на здатності багатьох груп мікроорганізмів використовувати компоненти цих вод у якості джерела енергії і матеріалу для побудови свого тіла.

В аеробних умовах стічні води очищають у спорудах двох типів: з активною біомасою, завислою у воді, або з прикріпленою до матеріалу інертного завантаження.

Споруди, призначені для біологічного очищення, являють собою екологічну систему з характерним для неї біоценозом. Біоценоз споруд першого типу – аеротенків має назву активного мулу. Його підтримують у завислому стані за допомогою повітря, яке подають у аеротенки спеціальними пристроями. Повітря, крім того, є джерелом кисню. Другий тип споруд – біофільтри – має засипку (гравій, керамзит, пластмаса і т.п.), на якій утримується біоценоз, так звана біоплівка. Проходячи крізь біофільтр, вода обтікає засипку, контактуючи таким чином з біоплівкою.

Зовні активний мул являє собою пластівчасту масу світло-сірого, бурого або коричневого кольору. Здатність активного мулу утворювати пластівці, які добре осідають – дуже важлива його властивість, оскільки ефективність біологічного очищення залежить і від процесу відокремлення активного мулу від очищеної води. Серед бактерій активного мулу переважають форми з слизовою капсулою та іншими пристосуваннями, які сприя­ють утворенню пластівця. Здатність утворювати пластівці притаманна бактеріям з родів Zoogloca, Bacillus, Pseudomonas і іншим. На поверхні пластівців адсорбуються колоїдні і завислі частинки, тому крім мікроорганізмів пластівці містять у собі і інші речовини, утворюючи складний комплекс.

Біонаселення активного мулу і біоплівки представлене не лише бактеріями, а й найпростішими, грибами, водоростями, деякими багатоклітинними організмами: коловертками, червами, личинками комах, кліщами, рачками.

Біоценози формуються під впливом різних факторів, до яких в першу пергу відносяться: хімічний склад і концентрація стічної води, концентрація розчиненого кисню, температура, рН та інші.

Бактерії відіграють основну роль у вилученні і окисленні органічних і деяких неорганічних домішок стічних вод. Розчинені органічні речовини переносяться ферментами до бактеріальних клітин, де вони розкладаються. Макромолекули органічних речовин під дією екзоферментів розкладаються до більш простих речовин, доступних клітині.

Склад бактерій активного мулу різноманітний і залежить від умов процесу очищення. В активному мулі міських очисних споруд часто зустрічаються гетеротрофні і бактерії родів Pseudomonas, Bacillus, Bacterium, Alcaligenes, Achromobacter, Flavobacterium, Enterobacter, актиноміцети, а також автотрофи, серед яких слід відмітити нітрифікуючі та сульфобактерії. Іноді зміна умов призводить до так званого «спухання» мулу. Це явище пов’язане з розвитком ниткоподібних бактерій, головним чином Sphaerotilus natas. Пластівці спухлого мулу збільшені в розмірі, пухкі, мул погано осідає, спричиняючи тим самим вторинне забруднення води. Причиною спухання мулу може бути і зменшення концентрації розчиненого кисню, і надлишок вуглеводів у стічній воді, і нестача біогенних елементів, і різка зміна складу стічної води, тощо. І хоча спухлий мул має більш розвинену поверхню і значно більшу очисну здатність ніж зви­чайний, нормальна експлуатація очисних споруд з спухлим мулом неможлива через відсутність технічного вирішення проблеми відокремлення такого мулу від води.

В активному мулі, що очищає стічні води змішаного складу, практично завжди розвиваються найпростіші і більш складні організми – коловерт­ки та інші.

Роль найпростіших різнопланова. По-перше, найпростіші живляться бактеріями і тим самим з одного боку підтримують бактеріальну рівнова­гу в активному мулі, а з другого боку, поїдаючи разом з сапрофітами і патогенні бактерії, сприяють очищенню води від бактеріального забруднення. По-друге, найпростіші сприяють проясненню води, поїдаючи завислі у воді частинки. По-третє, найпростіші виконують роль індикаторних орга­нізмів: за їх чисельністю і зовнішнім станом можна оцінювати умови роботи аеротенків.

Найчисленнішими серед фауни активного мулу є найпростіші (Protozoa), які представлені двома типами: саркомастігофорами (Sarcomastigophora) та інфузоріями (Ciliophora). Характеристика систематичних ознак найпростіших наведена у додатку 1.

Крім найпростіших фауна активного мулу представлена коловертками, іноді в мулі розвиваються хробаки. Коловертки живляться в основному бактеріями і дрібними найпростішими.

Оскільки мікрофауна активного мулу є більш чутливою до порушень технологічного режиму і пов'язаних з ними погіршень якості очищеної води, то саме найпростіші є показовими організмами, які дозволяють не лише оцінити умови, що викликали розвиток тих чи інших організмів, а й вказати на причини порушень нормальної роботи біоокисників.

При погіршенні якості очищення в активному мулі зменшується кількість видів найпростіших, збільшується число форм, які живляться роз­чиненими речовинами, тобто в основному бактерій і джгутикових. Переважно розвиваються форми найпростіших, що не мають спеціальних пристосувань для седиментації їжі, такі, як дрібні рівновійчасті інфузорії, дрібні амеби, джгутикові.

Характеристика мулу.

Задовільно працюючий (хороший) мул характеризується великою різноманітністю найпростіших з незначною перевагою одного-двох видів, постійною наявністю черевовійчастих (Aspidisca) і круговійчастих інфузорій, бактерії – переважно в зооглейних скупченнях (Zooglea). Усі організми досить рухомі, жваві. Мул має щільний компактний пластівець, завдяки чому швидко осідає. Вода над мулом прозора.

«Голодуючий» мул спостерігають за низької концентрації органічних речовин у стічній воді. Цей мул має такі ознаки: найпростіші дрібнішають, стають прозорими, їх травні вакуолі зникають, частково інфузорії перетворюються на цисти. Коловертки утворюють цисти пізніше за інфузорій. З’являються смоктальні інфузорії. Зооглеї та пластівці мулу прозорі. Вода над мулом мутна.

Якщо стічна вода має в своєму складі солі амонію, або органіку, що містить азот, розвивається нітрифікуючий мул. В такому мулі багато різних видів коловерток. Серед найпростіших кількісна перевага прикріплених інфузорій, таких як Vorticella convallaria, Carchesium, крупних амеб (Arcella). Можлива присутність хробаків, Aelosoma. Мул пухкий, часто спливає після осідання.

«Перевантажений» мул спостерігають, коли концентрація забруднень, що надходять в аеротенк, надто велика. Він характеризується малою кількістю різновидів найпростіших з перевагою двох-трьох. Велика кількість безбарвних джгутикових, дрібних амеб, Zitonotus, дрібних інфузорій. Іноді в достатній кількості присутні Podophrya, Chilodon, Vorticella microstoma, Opercularia, а також нитчасті бактерії Sphaerotilus. Мул містить різні домішки: органічні частинки, м’язові волокна, сміття і т.п. Пластівці мулу темні, щільні. Вода над мулом із опалесценцією.

Мул за нестачі кисню: Vorticella роздуваються, мають вигляд кулі, деякі лопають і зникають; Opercularia – із замкненим війчастим диском, нерухома; коловертки нерухомі, відмираючі; велика кількість джгутикових; з інфузорій майже виключна перевага Paramecium caudatum, оскільки вона досить витривала до нестачі кисню. Пластівці мулу розпа­даються. Вода над мулом мутна.

Умови існування мікроорганізмів у біофільтрах відрізняються від умов в аеротенках, хоча видовий склад бактерій, за умови очищення однакової стічної води, однаковий.

Основна частина бактерій зосереджена у верхньому шарі біофільтра, де кількість органічної речовини максимальна, тут же інтенсивно розмножуються гриби, нитчасті, безбарвні джгутикові, тобто організми, які здатні інтенсивно поглинати з води органічні речовини. З інфузорій часто зустрічаються Paramecium caudatum, Paramecium putrinum, Colpidium colpoda, тобто види, стійкі до нестачі кисню. Поверхня біофільтра часто вкрита шаром водоростей.

У середній зоні біофільтра зменшується кількість поживних речовин, що зумовлює зменшення чисельності гетеротрофів – грибів, бактерій, особливо нитчастих. Збільшується кількість видів мікроорганізмів. Серед найпростіших переважають рівновійчасті та черевовійчасті інфузорії, почи­нають з'являтись окремі види круговійчастих і коловертки.

Нижня зона біофільтра характеризується великою кількістю видів. Найпростіші представлені головним чином черево- та круговійчастими інфузоріями.

Небактеріальне населення активного мулу і біоплівки суттєво відрізняється одне від одного. Якщо в активному мулі хробаки заявляються періодично і в невеликій кількості, то в біофільтрах вони присутні завж­ди. Крім того, біоплівка містить личинки та лялечки комах, можуть роз­виватись кліщі та рачки.

Гідробіологічний аналіз активного мулу.

Суть гідробіологічного аналізу полягає у виявленні та оцінці кількості індикаторних організмів, їх фізіологічного стану. Ґрунтуючись на цьому, роблять висновок про стан активного мулу та його здатність очищати воду. Гідробіологічний аналіз доповнює технологічний контроль роботи біоокисників.

Основним методом аналізу організмів активного мулу (найпростіших, коловерток та інших) є мікроскопія їх в живому стані.

Краплину свіжого мулу наносять на предметне скло і розглядають під мікроскопом. Рекомендується розглядати по 10-15 крапель.

Крім визначення видів мікроорганізмів відмічають їх фізіологічний стан, структуру мулу, наявність зооглей, вміст мінеральних та органічних частинок, м'язових волокон, сміття і т.п. Щоб визначити вид організму, треба детально розглянути його будову, тому їх роблять нерухомими. Найпростішим способом, щоб зупинити або уповільнити рух організмів, є підсушування краплі, накритої покривним склом, при температурі 40-45°С. Коловертки можна зупинити, підмішуючи на предметному скельці до краплі води краплину гліцерину.

В результаті дослідження активного мулу з’ясовують такі його характеристики:

- найменування споруди, звідки взято пробу;

- об'єм осаду за 30 хвилин відстоювання;

- зовнішній вигляд осаду;

- зовнішній вигляд води над осадом;

- визначення видів найпростіших, коловерток, нитчастих і зооглейних скупчень бактерій;

- зауваження про стан організмів (рухливість війок, забарвлення, наявність травних вакуолей і т.п.).

На основі характерних організмів-індикаторів роблять висновок про якість очищення. З метою полегшення визначення організмів активного му­лу див. додаток 2.

Гідробіологічний аналіз води поверхневих водойм наведений у додатку 3.

Зміст звіту.

1. Описати роль мікроорганізмів в процесах очищення стічної води.

2. Описати виявлені мікроорганізми, їх стан, розміри.

3. Замалювати основних представників активного мулу.

4. Оцінити стан мулу і зробити висновок щодо ефективності роботи аеротенка.