Быстрый поиск

Реферат: Изучение эффективности гидрофитов, как биофильтраторов сточных вод

Результаты очистки воды было видно «невооруженным глазом»: вода стала прозрачной, специфический запах нечистот исчез. Причем эффективность очистки выше, чем при использовании обычных технологий.

Как видно из таблицы 1 наиболее эффективно эйхорния очищает воду от фосфатов, их содержание уменьшается в 5 раз; нитратов – в 25 раз; азота аммонийного – в 7 раз; поточных микроорганизмов – в 4 раза.

В меньшей степени эйхорния поглощает хлориды и сульфаты (степень очистки до 60%), а также соли жесткости (степень очистки до 37%).

Одновременно ХПК уменьшается на 80%, а БПК – на 53%.

При сравнении результатов испытаний эйхорнии на I этапе (летне-осеннее время) и на II этапе (весеннее время) видно, что во втором случае эффективность очистки заметно (на 10-20%) ниже, что можно объяснить снижением эффективности фотосинтеза и низкими температурами воздуха в весеннее время.

3.3. Исследования по содержанию и размножению эйхорнии на прудах очистных сооружений

Эксперимент начавшийся 2 августа 2002 года проходил в нормальных условиях, так как темпера воды и воздуха была оптимальной для роста и размножения эйхорнии.

В отстойниках, где вода была значительно чище и меньше ила, растения чувствовали себя хуже. Поэтому пришлось их пересадить в более загрязненный I отстойник. Следовательно, для нормальной вегетации эйхорнии необходим не только подходящий температурный режим, но и обильная питательная среда (активный ил и др.). Интересно, что эйхорния, в зависимости от степени загрязненности сточных вод, в которых она произрастает, различается по внешним морфологическим признакам. Так, эйхорния, растущая на прудах в относительно чисто воде, имеет более развитую корневую систему, с помощью которой она перерабатывает ил.

На основе визуальных наблюдений было видно, что растение успешно адаптировались к данным условиям, так как оно хорошо росло и размножалось.

Последующее похолодание вызвало необходимость часть растений перенести в камерные условия, а часть оставить в отстойниках и накрыть их пленкой (типа теплица плавающая).

Эйхорния, оставшаяся в камерных условиях развивалась достаточно хорошо. Как следует из результатов эксперимента, содержание эйхорнии в камерных условиях при температуре воды 20-30°С, воздуха 20-36°С, регулярной подкормке растений через каждые два дня активным илом, является оптимальным для успешной вегетации и размножения эйхорнии.

3.4. Использование зеленой массы эйхорнии после очистки сточных вод

Кроме сточной воды исследовали растения одно-, двух- и трехмесячного возраста с целью определения их качества в виде кормов травяных по ГОСТ 18691-88. Было установлено содержание сырого протеина от 30 до 40%, сырой клетчатки от 8,3 до 11,4%, что соответствует нормам 1-го класса. Растения при проверке на токсичность показали содержание ниже ПДК, что позволяет сделать вывод о возможности применения растений после сушки и соответствующей обработки в качестве добавки к кормам животным и птицам при разработке рациона их питания.

Таблица 2. Результаты анализов по определению качества эйхорнии.

Показатели качества	Результаты анализов
Показатели качества	№1	№2	№3
Влажность, %	26,0	26,9	22,0
Сырой протеин, %	33,7	33,98	29,83
Фосфор, %	1,31	1,38	1,11
Кальций, %	1,53	1,69	1,61
Сырая зола, %	20,11	23,10	20,76
Минеральная примесь, нерастворимая в НCl, %	1,07	2,57	2,20
Каротин, мг/кг	10,41	24,60	59,06
Сырая клетчатка, %	8,31	11,24	11,39
Нитраты, мг/кг	89,40	82,80	79,20
Сырой жир, %	1,73	1,70	1,47

Исследования проводились на образцах, предварительно высушенных до сухого состояния – результаты анализов даны на сухое вещество.

Возраст растений в образцах №1 – 1 месяц; №2 – 2 месяца; №3 – 3 месяца.

3.5. Применение тростника обыкновенного и рогоза узколистного для очистки сточных вод

Крупные гидрофиты тростник и рогоз и др. способны извлекать из воды в больших количествах биогенные элементы – N, P, Ca, K, Na, S, Fe – и этим значительно снижать степень эвтрофикации водоемов. [1]

Густая зрелая заросль тростника может аккумулировать в урожае биомассы на 1 га до 6 т различных минеральных веществ, в том числе К – 859 кг, N – 167 кг, Р – 122 кг, Na – 451 кг, S – 277 кг и кремния – 3672 кг, что указывает на специфическую потребность тростника в этих элементах, придающих прочность стеблю и другим тканям.

Таблица 3. Химические элементы, аккумулируемые водными растениями (по Черникову В.А., 2000г.).

Растение	Орган растения	Химический элемент
Тростник обыкновенный	листья	N, K, Cl, Si, Ca, Mg, Mn
Рогоз узколистный	листья	N, Ca, Cl, K, P, Mg, Mn, Na

Методика эксперимента

Загрязненные сточные воды после механической очистки, идущие на аэротэнки, закачивались в пруд-отстойник обсаженный совместно тростником и рогозом (исследование проводилось в августе 2002 года). Предварительно делали химический анализ сточной воды на наиболее важные химические элементы: хлориды, сульфаты, взвешенные вещества, фосфаты, нитраты и патогенные микроорганизмы (Coli-индекс)

Через 10 дней брали пробы воды из пруда-отстойника и делали соответствующие химические анализы после отчистки. Затем рассчитывали эффективность очистки по формуле, указанной в п. 3.2. (а).

Результаты исследований и их обсуждение

Полученные результаты по очистке воды тростником и рогозом иллюстрируются в таблицей 4.

Таблица 4. Эффективность очистки сточной воды тростником и рогозом.

Контролируемый показатель	Содержание до очистки, мг/л	Содержание после очистки, мг/л	Эффективность очистки, %
Взвешенные вещества	172	8,3	95,2
Хлориды	38,5	19,2	50,1
Сульфаты	99,3	48,1	51,5
Фосфаты	1,6	0,83	48,1
Нитраты	8,4	4,2	50,0
Coli-индекс	1480	740	50,0

Как видно из таблицы 4 наиболее эффективно тростник и рогоз при совместном присутствии очищают воду от взвешенных веществ, их содержание уменьшается в 21 раз. Эффективность очистки от хлоридов, сульфатов, фосфатов, нитратов и патогенных микроорганизмов составляет в среднем 50%.

Выводы:

1) Применение эйхорнии в климатических условиях ПМР возможно только в безморозный период при температуре воды от 20 до 27 °С;

2) Морфологические признаки растений эйхорнии различаются в зависимости от степени загрязнения воды, вероятно образуются различные экотипы вида;

3) Эффективность очистки воды эйхорнией в летне-осенний период значительно выше, чем в весенний период, что можно объяснить более высокой степенью вегетации растения;

4) Оптимальными условиями для успешной вегетации и размножения эйхорнии являются камерные условия (вторичный отстойник) при температуре воды от 20 до 31°С, воздуха от 20 до 36 °С и регулярной подпитки растений через 2 дня активным илом;

5) Наиболее эффективно эйхорния очищает сточную воду от хлоридов, сульфатов, нитратов, азота аммонийного и патогенных микроорганизмов, одновременно значительно (в 5 раз) снижается ХПК и в 2 раза снижается БПК.

6) Эйхорния нейтрализует поглощенные токсичные ингредиенты, ее зеленая масса после очистки содержит ценные питательные вещества и пригодна на корм сельскохозяйственным животным и птице.

7) Тростник и рогоз при совместном присутствии в водоеме наиболее эффективно очищают воду от взвешенных веществ (степень очистки – 95%), а также различных солей: хлоридов, сульфатов, фосфатов, нитратов и патогенных микроорганизмов (степень очистки примерно 50%).

Заключение

В данной работе изложены современные научные взгляды и данные о роли высших водных растений в очистке воды. Освящены научные и практические основы фитофильтрационного способа очистки и доочистки промышленных, сельскохозяйственных вод, поступающих в водоемы с помощью водных растений.

Особое значение имеет деминерализация (обессоливание) сточных вод благодаря жизнедеятельности высших водных растений, так как наиболее распространенные биохимические способы очистки сточных вод практически не способны осуществлять этот процесс. А без обессоливания трудно решить задачу замкнутых бессточных систем водообеспечения промышленных предприятий.

Частичная деминерализация воды, достигаемая при помощи растений, - наиболее доступный и наиболее дешевый прием, так как другие способы обессоливания (дестиляция, ультрофильтрация и т.п.) связаны с затратой большого количества энергии, очень дороги, экономически невыгодны и могут применяться лишь в некоторых случаях при сравнительно небольших объемах регенерируемой воды.

Многочисленные литературные данные о возможностях применения ВВР в отчистке сточных вод полностью подтвердились нашими исследованиями в условиях Приднестровья.

Уничтожение эйхорнией практически всех болезнетворных микроорганизмов позволит отказаться от неизбежной на последнем этапе обработки стоков хлорной водой. Рабочие не будут травить себя вредными испарениями хлора. А его токсичные соединения не попадут в реку Днестр, на берегах которой любят отдыхать горожане.

Санатории, дома отдыха, детские лагеря возле запущенных прудов и озер (плавательные бассейны и другие водоемы) имеют прекрасную перспективу привести их в порядок за весенние месяцы. Еще до наступления лета эйхорния способна любую загрязненную воду довести до санитарных норм качества водоемов I категории.

Список литературы:

1. Агроэкология. Черников В.А., М.: Каюс, 2000 г.

2. Борщ З.Т. Химический состав массовых видов водных растений Кучурганского лимана. Кишинев.: Биологические ресурсы водоемов Молдавии, 1974г.

3. Волеваха М.М. Вода и воздух нашей планеты. Киев: Наукова душка, 1974 г.

4. Горский Н.Н. Вода – чудо природы. М.: АН СССР, 1962 г.

5. Жуков А.И. Методы очистки производственных сточных вод. М.: Наука, 1977г.

6. Катанская В.М. Растительность водохранилищ – охладителей тепловых электростанций Советского Союза. Ленинград.: Наука, 1979 г.

7. Кроткевич П.Г. Роль растений в охране водоемов. М.: Наука, 1982 г.

8. Кульский Л.А., Даль В.В. Проблема чистой воды. Киев.: Наукова душка, 1974г.

9. Мережко А.И. Роль высших водных растений в самоочищении водоемов. Биологический журнал. т.9 №4, 1973 г.

10. Паутова В.Н., Гамемулин М.Г. Высшие водные прибрежно-водные растения. Киев.: Наука, 1977 г.

11. Пашкевич В.Ю., Юдин Б.С. Водные растения и жизнь животных. Новгород.: Наука, 1978 г.

12. Смирнова-Гараева Н.В. Прибрежно-водная растительность низовьев Днестра. АН СССР, Серия биол. и хим. наук., 1972 г.

13. Тышкевич Г.Л. Растения и проблемы века. М.: Наука, 1989 г.

14. Федченко Б.А. Биология водных растений. Ленинград-Москва.: Наука, 1925 г.

15. Хаммер М. Технология обработки природных и сточных вод. М.: Наука, 1977 г.

16. Эйхер В. Яды в нашей пище. М.: Мир, 1985 г.

17. Яковлев С.В., Носков Ю.М. Канализация. М.: Наука, 1978 г.

18. http://www.rusmet.ru/ecology/articles

19. http://ecaposelok.narod.ru/eihorn.htm

20. http://www.esstel.ru/~fito