Меню

Очистка сточных вод высшими водными растениями

Удивительный мир растений

Значение растительного мира в жизни человека и животных

Очистка сточных вод с помощью высших растений

Сточные воды можно очищать также благодаря таким высшим растениям, как водный гиацинт, пистия, арундо . Во многих тропических странах ведется беспощадная борьба с водным гиацинтом как с опасным сорняком. Всего за несколько недель это растение может разрастись по всему водоему, принести урон рыбному хозяйству, и вывести из строя электростанции. Но ученым США удалось установить, что водный гиацинт способен удалять вредные примеси из воды, предназначенной для промышленных и хозяйственных нужд. Подобные «ботанические» отстойники внедряются в практику. Скошенная зеленая масса водного гиацинта может служить хорошим удобрением или применяться в производстве биогаза.

В Румынии в местечке Мартинешти (уезд Вранча) специалисты межкооперативной ассоциации попробовали разводить водный гиацинт в бассейнах уездных станций водоочистки. Экзотические растения прижились и в короткий срок заполнили 8 тыс. м 2 отведенных под эксперимент бассейнов. Выяснилось, что гиацинт не только способствует биологической очистке воды, но и дает возможность кооператорам собирать до 2 тыс. т. зеленой массы, пригодной на корм скоту (обильная листовая масса содержит около 25 % белка). В будущем это растение может сыграть важную роль в освоении космоса, так как пригодно для регенерации воды и получения кислорода на крупных космических станциях.

Группа сотрудников Института микробиологии АН Узбекской ССР, изучая экзотическое растение пистию телорезовидную (в народе — водный салат), обратила внимание на то, что она хорошо развивается в воде, насыщенной органикой. Возникла идея использовать это свойство для практических нужд. Идею реализовали в свиноводческом промкомплексе «Сергели». В результате его очистные сооружения превратились в изумрудные поля. Вода стала совершенно прозрачной, утратила специфический запах и, что самое главное, избавилась от содержащихся в, ней ранее аммиака, фосфатов, нитратов и взвешенных частиц.

На юге Закавказья и Средней Азии встречается удивительное растение арундо , которое называют гигантским тростником (стебли достигают шестиметровой высоты). Растет по берегам рек, арыков, каналов, хорошо переносит кратковременное поверхностное затопление. Арундо растет везде, где зимой температура не опускается ниже -15°С (при более низких температурах на корневищах вымерзают почки возобновления). Как показали эксперименты, проведенные в дельте Волги, разводить арундо сравнительно несложно. Размножать можно и отрезками корневищ, и делением куста, и стеблевыми черенками, и целыми стеблями. К почвам растение не: требовательно, хорошо переносит засоление, хорошо адаптируется к неочищенным промышленным сточным водам целлюлозно-бумажной и гидролизно-дрожжевой промышленности. В почве, на которой произрастает арундо, увеличивается видовой и количественный состав микрофлоры, ускоряется процесс минерализации органического вещества сточных вод, что в целом влияет на повышение плодородия почвы, продуктивность растения и на процессы самоочищения и утилизации сточных вод. Это очень важно, так как даже после полной биологической очистки на локальных очистных сооружениях сточные воды не освобождаются от биогенных элементов, что впоследствии приводит к эвтрофикации водоемов в местах их сброса.

Стебли арундо можно использовать в строительстве, в музыкальной промышленности для изготовления флейт, фаготов, мундштуков для кларнетов и саксофонов. Для производства тростей, удилищ, солнцезащитных штор и даже лыжных палок также подходят стебли арундо. В них содержится более 40 % целлюлозы — столько же, сколько в древесине сосны и ели, и гораздо больше, чем в древесине тополя и березы. С гектара площади, занятой арундо, можно ежегодно получать по 10 … 16 т целлюлозы. Он может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности на юге страны и тем самым сохранить гектары леса.

В практике водоочистки известны поля орошения. Это поля, занятые различными сельскохозяйственными культурами и орошаемые водой из канализационных стоков после первичной очистки. Жизнедеятельность растений и почва очищают воду, а растения при этом дают повышенный урожай. В последнее время появляются «леса орошения». Опыты по использованию леса для очистки сточных вод проводятся в США и Польше. В одном из районов США был заложен такой опыт: после очистки от твердых осадков и предварительной биологической обработки бактериями и водорослями вода из канализации, практически утратившая запах, но еще далеко не чистая, направляется по трубе на специально отведенный участок леса площадью около 1 тыс. га. Вода разбрызгивается через 18 тыс. форсунок раз в неделю в течение 12 часов. Содержащиеся в воде патогенные организмы гибнут в почве и на ее поверхности под действием ультрафиолетовых лучей, солнца, кислорода и почвенных микроорганизмов. Канализационные воды содержат повышенные концентрации азота и минеральных солей, поэтому деревья в таком лесу растут в 2 … 4 раза быстрее, чем в обычном. Исследования экологов показали, что животный мир леса не страдает.

Аналогичные данные получены и в Польше. Оводнение городскими сточными водами плантаций тополей на легких почвах обеспечивает ежегодный прирост древесины до 20 м 3 /га. Причем тополя на песках и легких суглинках при орошении сточными водами дают прирост по высоте в 2 … 3 раза больше, чем на богатых почвах, а сосна и лиственница в возрасте восьми лет достигают запаса, превышающего контрольный на 110 … 210 %. Сточные воды полностью теряют токсичность, в почвах отмечен значительный рост численности микроорганизмов, участвующих в обмене азотных соединений, интенсивное разложение целлюлозы, заметное увеличение биологической активности почвы.

Источник

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ ПРИ ОЧИСТКЕ ВОД

Вода является необходимым условием жизни на планете. Главная роль воды состоит в том, что она является средой и источником водорода для жизненных процессов [3, с. 471], а кроме того соединением, принимающим участие в процессах терморегуляции, осмоса, корневого давления и других у живых организмов, средой – растворителем в которой осуществляются химические реакции, переносчиком веществ в ходе гидролитического цикла и многое другое. Огромное значение для живых существ имеют пресные воды. Запасы пресной воды на Земле составляют очень малую часть всей гидросферы, особенно учитывая то, что основная часть их находится в полярных льдах.

В настоящее время одной из наиболее актуальных является проблема загрязнения вод, следствием чего является снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей [3, с.318].

По данным Российскогого научного-исследовательского центра экологической безопасности, на одного человека в России приходится в год более 500 м 3 сточных вод, из которых 370 м 3 загрязнены [4, с. 493]. Наиболее загрязнёнными являются воды городских агломераций. Так, например, среднемноголетний расход современного суммарного стока с территории Москвы составляет 18,1 м³/с.В этот расход входят следующие компоненты:

поверхностный сток от атмосферных осадков;

грунтовый сток от атмосферных осадков;

дренажный сток, формирующийся из потерь в водонесущих коммуникациях, аварийных и технологических сбросов, а также расходов на пожаротушение и т. п.;

промышленные нормативно-чистые сбросы (в том числе моечные стоки);

По данным ГУП «Мосводосток» более половины водовыпусков не имеют никаких устройств очистки сбрасываемых вод. Существующие сооружения представлены тремя основными видами: прудами-отстойниками, щитовыми заграждениями, сооружениями камерного типа.

Результаты измерений проведенных лабораторией ГУП «Мосводосток» показывают, что из 21 показателя загрязнений, по которым проводились измерения, случаи превышения значений над допустимыми концентрациями (ПДК) наблюдались по следующим 7 показателям: взвешенные вещества, нефтепродукты, марганец, железо, азот аммиака, ХПК (химическое потребление кислорода), БПК (биологическое потребление кислорода).

Различные загрязняющие вещества, находящиеся в водах приносят вред живым организмам вследствие интоксикации, провоцируют развитие хронических заболеваний. Биологические агенты (бактерии, вирусы) вызывают инфекционные заболевания.

Прежде чем решать проблему с загрязнением водоемов, необходимо определить источники загрязнения, так как важно понимать, от каких именно вредных веществ необходимо избавиться, или каким-либо образом уменьшить их количество. Существуют различные источники загрязнения водоемов. Прежде всего, это промышленные и коммунально-бытовые сточные воды. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности. Например, предприятия легкой промышленности загрязняют сточные воды поверхно-активными веществами и синтетическими моющими средствами. В настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. Коммунально-бытовые сточные воды в больших количествах поступают из жилых и общественных зданий, прачечных, столовых, больниц и т.д. В сточных водах этого типа преобладают различные органические вещества, а также микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение.

Огромное количество таких опасных загрязняющих веществ, как пестициды, аммонийный и нитратный азот, фосфор, калий и другие, смываются с сельскохозяйственных территорий, включая площади, занимаемые животноводческими комплексами [3, с. 322-323]. Один из способов попадания данных веществ в водоемы заключается в том, что после выпадения осадков в виде дождя, они просачиваются в почву, откуда могут попасть в находящиеся рядом реки, озера, пруды, и т.д. По данным санитарно-эпидемиологической службы, разбрызгиваемые колесами транспортных средств поверхностные сточные воды образуют аэрозоли, которые, находясь в атмосферном воздухе, наносят значительный ущерб населению и растительности города.

Так же большую роль в загрязнении вод играют нефть и нефтепродукты. При аварии нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод в морские и пресноводные экосистемы попадают миллионы тонн нефти.

Кроме вышеперечисленных источников загрязнения воды, существуют и другие. Но, главное, что все эти источники ведут к появлению такой глобальной экологической проблемы, которая представляет огромную опасность для всех живых организмов.

Строительство сооружений для отведения с застроенных территорий атмосферных осадков и сброса загрязненных бытовых вод началось в глубокой древности. Археологические исследования показывают, что в Индии за 5000-6000 лет, а в Египте более чем за 2500 лет до нашей эры имелись выложенные из кирпича и камня каналы, по которым вода отводилась во рвы, обычно окружавшие города. Системы водостоков и водосточные каналы существовали в Древней Греции и Древнем Риме. Характерным примером служит главный водосточный канал «клоака максима», построенный в Риме в IV в. до н.э. и частично сохранившийся до настоящего времени. В Древней Руси подземные деревянные трубы и кирпичные желоба для сброса дождевых и талых вод во рвы найдены при раскопках Новгородского Кремля (XI в.). Начало работ по устройству водосточной сети в Москве относится к середине XIV в. В Московском Кремле трубопровод для отвода атмосферных вод в р. Москву с Ивановской площади был проложен в 1367 году.

Актуальность разработки и применения новых технологий очистки воды сегодня подтверждается усиливающимся влиянием на гидросферу. В наши дни существует такие способы очистки вод, как физико-химические, механические и биологические. Статистический анализ мирового опыта показывает, что из общего объема сточных вод механической очистке подвергается 68 %, биологической – 29 %, физико-химической — 3 %. Для повышения качества переработки стоков долю биологической очистки в перспективе предполагается повысить до 80 % [1, с. 31]. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод применяют их обеззараживание (дезинфекцию).

Механическая очистка производится для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем процеживания, отстаивания и фильтрования.

Физико-химические методы очистки заключаются в том, что в очищаемую воду вводят какое-либо вещество – реагент (коагулянт и флокулянт). Вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, эти вещества способствуют более полному выделению нерастворённых примесей, коллоидов и части растворённых соединений и тем самым уменьшают их концентрацию в сточной воде. Реагенты переводят растворимые соединения в нерастворимые или в растворимые, но безвредные, а также изменяют реакцию сточных вод, в частности нейтрализуют и обесцвечивают их.

Одним из способов биологической очистки вод является использование высших растений, так как они поглощают биогенные элементы и некоторые органические вещества, способны накапливать токсичные вещества и превращать в нетоксичные, способны накапливать некоторые металлы и органические вещества, которые трудно разлагаются, а так же они способствуют оседанию взвешенных веществ.

Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов в растворе, и являющихся для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений.

Биологические методы очистки водоемов с помощью высших водных растений хорошо себя зарекомендовали в системе очистки коммунально-бытовых стоков, как наиболее экологически и экономически выгодные, благодаря простоте технологии и низким эксплуатационным расходам. Они применяются для очистки сточных вод, окончательно формируя качество очищаемой воды, на предприятиях молочно-консервной, пищевой, нефтеперерабатывающей промышленности, в животноводстве и т.п.

При очистке сточных вод чаще всего используют такие виды высших водных растений, как камыш, тростник озерный, рогоз узколистый и широколистый, рдест гребенчатый и курчавый, спироделла многокоренная, элодея, водный гиацинт (эйхорния), касатик желтый, сусак, стрелолист обычный, гречиха земноводная, резуха морская, уруть, хара, ирис и прочие [2, с. 50-51].

Эйхорнис, или водный гиацинт, представляет собой плавающее на поверхности воды растение с блестящими темно-зелеными листьями. Данное растение высаживают в июне. В конце лета, в августе-сентябре, у эйхорниса в 30 см от воды появляются голубые, бледно-сиреневые или желтые цветки. Водный гиацинт не переносит заморозки и является неморозоустойчивым, поэтому перед началом холодов требуется перенести его в помещение. Также можно пересадить его во влажный песок или поместить в сосуд с теплой водой.

Ученые обнаружили, что на колоссальной поверхности корневой системы эйхорнии осаждаются взвеси, содержащиеся в воде. С фантастической скоростью перерабатываются разные органические загрязнители, то есть фактически, чем грязнее водоем, тем лучше чувствует себя растение.

Водный гиацинт является наилучшим природным фильтром водоёмов, он освобождает воду от вредных веществ, нитратов и излишней органики, поглощая их. В древние времена воины в дальних походах водной гиацинт использовали как мобильный фильтратор, они помещали его в непригодную для питья воду и эйхорния очищала ее через какое-то время.

Такое водное растение, как водный орех, также способен очищать воды, главным образом, от опасных нитратов. Листья у водного ореха тёмно-зелёные и глянцевые, а летом на них появляются белые цветочки. Для того, чтобы водный орех зацвел необходимо достаточное количество тепла и солнца. Одним из плюсов данного растения является то, что он способен пережить русские суровые зимы.

Камыш – прибрежное растение, частично погруженное в воду. Известно, что камыш имеет высокие адаптивные свойства и способен прорастать в очень загрязненных промышленными сточными водами водоемах. Он способен удалять из воды ряд органических соединений, в том числе фенолы, нафтолы, анилины и прочие органические вещества. В г. Бентон (США) с населением 4700 человек с 1985 года осуществляется очистка бытовых сточных вод в прудах с зарослями камыша и других водных растений. Подсчитано, что стоимость такой системы очистки в 10 раз меньше, чем стоимость традиционных систем при удовлетворительном качестве очистки воды от соединений азота, фосфора, взвешенных и органических веществ [2, с. 50-51].

Еще одним растением, чистящим воды, является пистия, которая собирает на корнях мутную воду и также очищает ее от различных органических соединений, например, от фосфатов. Для содержания пистии нужна только хорошо прогретая вода и яркий солнечный свет. При хороших условиях содержания растение образует на поверхности воды густые, практически непроницаемые для света, заросли, которые затеняют растущие в толще воды и у дна растения. Поэтому, если пистия хорошо растет, следует периодически прореживать его заросли.

Существуют и другие растения, которые способны очищать воду. В основном все эти высшие водные растения, используемые при биологической очистке вод, имеют небольшую стоимость и быстро размножаются, если за ними хорошо ухаживать, что делает данный способ очистки водоемов экономически выгодным.

Александров Б.Г. Гидробиологические основы управления состоянием прибрежных экосистем Черного моря. – Киев: НАУКОВА ДУМКА, 2008. – 344 с.

Галяс А.В. Высшие водные растения в системах биологической очистки сточных вод / А. В. Галяс, Е. П. Проценко // Молодежь. Наука. Производство: Материалы межвузовской научной конференции студентов и аспирантов, 2-4 марта 2009 года. – Курск, 2009. – 77 с.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. – 602 с.

Никольский А.Б., Суворов А.В. Химия. – Спб.:Химиздат, 2001. – 512 с.

Источник

Мир водоснабжения и канализации

все для проектирования

Роль высших водных растений в улучшении качества воды.

Биоплато— Управлять качеством воды в водоемах по содержанию в ней биогенных элементов можно с использованием высшей водной растительности (ВВР или макрофиты).
В формировании качества воды важную роль играют высшие водные растения: тростник, камыш, рогоз, рдест, сусак и др. Известно их применение для доочистки сточных вод предприятий легкой, металлургической, угольной промышленности, животноводческих комплексов, бытовых сточных вод. Поглощая значительное количество биогенных элементов, высшие водные растения снижают уровень эвтрофикации водоемов. Они усваивают и перерабатывают различные вещества (фенолы, ДЦТ), способствуя осаждению взвешенных и органических веществ; насыщают воду кислородом; создают благоприятные условия для нереста рыб и нагула молоди; интенсифицируют очистку воды от тяжелых металлов и нефтепродуктов за счет нефтеокисляющих бактерий.

В присутствии высших водных растений в 3-5 раз быстрее разлагается нефть. Жизнедеятельность макрофитов способствует всплыванию нефтепродуктов, осевших на дно, и их разрушению. Даже при непрерывном поступлении в водоем нефтепродуктов в зарослях высших водных растений они присутствуют в значительно меньших количествах, чем на открытых плесах. Наиболее перспективны для очистки воды от нефти — камыш озерный и рогоз узко- и широколистный. Камыш озерный интенсивно очищает воду и от фенолов. Одно растение камыша массой 100 г способно извлечь из воды до 4 мг фенола. Помимо фенола поглощаются и его производные (пирокатехин, резорцин, ксилол и др.

В процессах фотосинтетической аэрации макрофиты играют не меньшую роль, чем фитопланктон. Они способны накапливать в своем теле различные элементы. Так, сусак способен накапливать 7,52 мг фосфора на 1 г сухой массы. Камыш активно аккумулирует марганец, ирис — кальций, осока — железо, ряска — медь. В процессе минерального питания высшие водные растения в природных условиях поглощают и утилизируют в своих органах значительное количество веществ. Высшие водные растения способны аккумулировать радионуклиды (цезий — 137, стронций — 90, кобальт — 60). Высшие водные растения утилизируют азот сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений. Извлечение азота из сточных вод биологических прудов с помощью высших водных растений улучшает качество воды.

Не менее важна роль высших водных растений в регуляции «цветения» воды, поскольку заросшие макрофитами участки водоемов не «цветут». Это объясняется конкуренцией за биогенные элементы, поглощаемые высшими водными растениями. Известно, что тростник обогащает кислородом не только воду, но и почву, на которой растет, способствуя усилению процессов окисления. Кислород циркулирует по полым стеблям и проходит в корни по воздухопроводящим побегам, а густые мочковатые водно-воздушные корни растений, как своеобразный механический фильтр, задерживают взвешенные в воде частицы и очищают от них воду.

Очень ценна способность тканей тростника детоксицировать различные ядовитые соединения. Достаточно высокие концентрации аммиака, фенола, свинца, ртути, меди, кобальта, хрома не сказываются заметно на его росте и развитии. Тростник является также прекрасным субстратом для развития различных видов прикрепленных водорослей, участвующих в формировании качества природных вод. В обрастаниях высших водных растений в основном встречаются диатомовые, зеленые, в меньшей мере — синезеленые и другие водоросли. В большом количестве здесь обнаружены грибы, азотобактер, а также бактерии, способные разлагать крахмал и клетчатку. Вместе с водорослями эти микроорганизмы активно участвуют в самоочищении водоемов.

Доказано, что высшие водные растения способны извлекать из воды относительно большие количества урана, радия, тория. В растениях тростника, произрастающего на участках, которые подвергаются воздействию загрязненных вод, накапливается к концу вегетации примерно в 4 раза больше железа, кальция — в 100 раз, магния — в 1,2, азота — в 1,5, фосфора — в 1,3 раза больше, чем в растениях, не подвергающихся влиянию сточных вод. Большую роль в регуляции процессов размножения водорослей играет не только конкуренция за биогенные элементы, но и метаболиты высших водных растений, проявляющие фитонцидные свойства и угнетающие развитие водорослей.

Макрофиты в процессе фотосинтеза насыщают воду кислородом, а также затеняют нижележащие слои воды, создавая неблагоприятные условия для жизнедеятельности синезеленых водорослей и образования первичной продукции фитопланктона.. При этом заметно изменялся химический состав и физические свойства сточных вод: снижалась окисляемость, отсутствовали все формы азота, значительно уменьшалось содержание фосфатов, появлялся растворенный кислород. Сточная вода после культивирования на ней этого растения становилась прозрачной и без запаха.

Таким образом, высшие водные растения могут играть существенную роль в снижении численности водорослей, в первую очередь, в небольших водоемах, подверженных «цветению» при эвтрофировании.

Устройство Биоплато:

Биоплато обычно расположен в месте притока воды в оcновной пруд, вода подается фонтанными или прудовыми насосами из придонного слоя водоема и через напорные шланги поступает на вход биоплато.

Биоплато выполняется в виде продолговатого небольшого водоема (до 1/3 размера основного водоема) глубиной от нескольких сантиметров до метра, расположенного чуть выше основного водоема. Дно гидроизолируется с помощью пленки для пруда, сверху кладется слой геотекстиля. В качестве засыпного материала чаще всего используется гравий (из экономических соображений), в который пересаживаются тростник, камыш, рогоз, рдест, сусак, ирис. Часто используются варианты без наполнителя, с поверхностным течением, растения высаживаются вместе с грунтом.

Вода с придонными отложениями, поступающая из основного водоема с помощью насоса для грязной воды приносит с собой большое количество органики, которая является питательной средой для высших водных растений. Протекая через корневую систему растений, вода обогащается кислородом, очищается механически и попадет в водоем через излив.

Существует много вариантов исполнения очистного водоема:

  • с поверхностным течением через заросли растений;
  • c прокачиванием воды через наполнитель (лавагранулят, цеолит, гравий…) с высшими водными растениями снизу вверх;
  • c прокачиванием воды через наполнитель (лавагранулят, цеолит, гравий…) с растениями сверху вниз;

но результат использования всех вариантов один — вода в вашем пруду становится лучше

Пруд зимой
Зимой водоему угрожают промерзание и замор. Чтобы пруд со всеми обитателями не промерз до дна, он должен быть достаточно глубоким (в условиях средней полосы России — минимум 0,8 м). Из не столь глубоких водоемов растения и рыб на зиму следует занести в помещение. Замор в замерзшем пруду случается из-за нехватки кислорода и избыточного количества сероводорода, при этом вода приобретает характерный тухлый запах, и большинство животных погибает. Обычной проруби, как правило, не достаточно. Следует применять специальные аэраторы и компрессоры, дающие возможность снабжать придонные слои воды кислородом.

Экспериментальная часть
Исследование условий содержания водного гиацинта для очистки сточных вод в условиях Приднестровья:
Республиканским НИИ экологических исследований была составлена программа и начаты практические исследования по применению эйхорнии для глубокой очистки сточных вод.
Из литературных источников мы узнали, что эйхорния в естественных условиях произрастает в странах с тропическим климатом, то есть при температуре 16-32°С. Поэтому нам было интересно узнать, как она перенесет зиму в климатических условиях ПМР.
Для этой цели одна часть растений была помещена на вторичном отстойнике Тираспольских очистных сооружений МУП ТУВКХ г. Тирасполя. В ходе наблюдений было установлено, что растения не только успешно перезимовали, но и не прекратили своего вегетативного размножения. Заложили 200 дочерних растений, на 25 февраля растений было уже 400 штук, на 22 марта — 600 штук крупных особей.
Другая часть крупных растений, где осенью наблюдалось активное цветение и семяобразование была оставлена в открытой емкости. При понижении температуры атмосферного воздуха до -3°С все растения погибли.
Третью часть растений поместили в ваннах в лаборатории. Для эйхорнии необходимо яркое освещение (световой день должен быть продлен до 12 часов). Растение сохранилось, но такое сохранение растений экономически нецелесообразно.
Применение эйхорнии для очистки сточных вод:
За последние 10-летия исследователи, заинтересовавшиеся эйхорнией отмечали у этой древней представительницы высшей водной растительности (ВВР) совершенно неуемный аппетит и полное равнодушие к меню, просто маниакальная прожорливость: прекрасный реликт съедает любой загрязнитель. Появились данные, что эйхорнии под силу конкурировать с современными инженерными сооружениями по очистке сточных вод.
В связи с этим возникла актуальная возможность использования водного гиацинта для доочистки сточных вод различных хозяйственных объектов в ПМР.
С целью постановки экспериментов по очистке сточных вод, растения эйхорнии были перевезены из прудов г. Краснодара на очистные сооружения МУП ТУВКХ г. Тирасполя, где проводились исследования.
Исследования проводились в 2 этапа:
1 этап: с августа по сентябрь 2002 года;
2 этап: с марта по апрель 2003 года.
Отбор проб проводился ежедневно.
В целях определения эффективности очистки эйхорнией сточных вод различной степени загрязненности было рассажено по 50 растений в емкости с сточной водой с различным содержанием химических компонентов:
1. В сточные воды поступающие на очистные сооружения;
2. В сточные воды после механической очистки (первичные отстойники);
3. В сточные воды после биологической очистки (вторичные отстойники);
4. В избыточный активный ил и в сооружения с сырым осадком.
Наиболее важным этапом очистки сточных вод является аэрация кислородом воздуха и биологическая доочистка воды микроорганизмами активного ила. Эта стадия очистки требует наибольших финансовых и энергетических вложений. Наши исследования показали целесообразность применения водного гиацинта именно на этом этапе.
Поэтому для повторных экспериментов в 2003 году была использована вода идущая а аэротенк, то есть после механической очистки.
Поставленный нами эксперимент по очистке сточных вод на базе очистных сооружений МУП УВКХ г. Тирасполя показал, что после очистки сточных вод эйхорнией, содержание в воде ингредиентов, по которым проводился анализ значительно уменьшилось. 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.
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.

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.

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 (азот) — 167 кг, Р (фосфор) — 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.
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.
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.

Источник

Читайте также:  Растение с синими ягодами и колючими листьями

Растения © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Adblock
detector