Реферат: Изучение эффективности гидрофитов, как биофильтраторов сточных вод
Реферат: Изучение эффективности гидрофитов, как биофильтраторов сточных вод
Министерство просвещения ПМР
Приднестровский государственный
университет им. Т.Г. Шевченко
Кафедра: ботаники и экологии
Допустить
к защите
Зав. кафедрой
д.с.-х.н.
профессор
_________ В.Ф. Хлебников
«_____»
_______________ 2003 г.
Дипломная работА
Изучение эффективности гидрофитов,
как биофильтраторов сточных вод
|
Научные руководители:
канд.тех.наук, доцент
В.В. Минкин
_____________________
Зав.произв.химико-бак.
лабор. очистных
сооружений
А.Ф. Голубова
_____________________
|
|
Исполнитель:
Студент
502 группы
Кравченко
О.П.
Тирасполь – 2003 г.
Содержание:
Введение. 2
I. Литературный
обзор. 2
II. Общая
технологическая схема очистки сточных вод на комплексе очистных сооружений. 2
2.1. Назначение канализации и виды сточных вод. 2
Общие сведения об очистке сточных вод. 2
Состав и свойства сточных вод и осадков. 2
Методы очистки городских сточных вод. 2
2.2. Сооружения для механической очистки сточных вод. 2
2.3. Биологическая очистка производственных сточных вод. 2
2.4. Дезинфекция сточных вод. 2
III.
Экспериментальная часть. 2
3.1. Исследование условий содержания водного гиацинта для
очистки сточных вод в условиях Приднестровья. 2
3.2. Применение эйхорнии для очистки сточных вод. 2
3.3. Исследования по содержанию и размножению эйхорнии на
прудах очистных сооружений. 2
3.4. Использование зеленой массы эйхорнии после очистки
сточных вод. 2
3.5. Применение тростника обыкновенного и рогоза
узколистного для очистки сточных вод 2
Заключение. 2
Список литературы: 2
Приложение:
таблицы и рисунки
Неустойчивый
рост народонаселения Земли, улучшение его культурно-бытового обслуживания,
развития промышленности и сельского хозяйства связаны с потреблением огромного
количества пресной воды, которая, будучи использованной, через определенный
период вновь сбрасывается в водоемы.
В
любом технологическом процессе используемая вода в большей или меньшей степени
загрязняется и не может быть использованной ни в одном производстве, ни для
утоления жажды, пищевых и технических целей без восстановления ее прежнего
качества чистой природной воды. Очистка сточных вод представляет трудную
технологическую и методическую задачу по разработке эффективных способов
регенерации, то есть восстановления отработанных производственных и
хозяйственно-бытовых стоков. Состояние и поведение различных примесей в водной
среде определяются не только их химической природой, но и размерами частиц, а
также способностью образовывать с водой либо однообразную (гетерогенную) смесь
или систему. Поэтому удаление какого-либо загрязняющего вещества требует в
каждом конкретном случае индивидуального подхода.
В
настоящее время для лучшей доочистки сточных вод все больше начинают обращать
внимание на использование для этой цели биологических объектов.
В
процессе литературного изучения технической литературы установлено, что высшей
водной растительности под силу конкурировать с современными инженерными
сооружениями по очистке сточных вод.
Актуальность
проблемы
 Очистка сточных вод по
известным на сегодняшний день технологиям – дело не только непростое, но и
экономически невыгодное.
Исследователи
продолжают искать новые, возможно менее дорогие методы переработки стоков.
Одним из решений проблемы, надеемся станет применение высшей водной
растительности.
Исследования
возможности применения высшей водной растительности для очистки сточных вод в
условиях ПМР может позволить нам утверждать, что эти растения действительно
могут служить в качестве «биофильтра» и использоваться для очистки сточных вод
различных хозяйственных объектов республики, где имеются биологические пруды,
емкости-накопители, локальная очистка дачных домиков, пионерских лагерей.
Цели
и задачи
-
изучение возможности акклиматизации растений к местным условиям, сохранение и
размножение растений в холодный период года;
-
применение высшей водной растительности для очистки сточных вод;
-
изучение свойств растений применительно к использованию их в качестве добавки к
кормам для животных.
Апробация
работы
Результаты
исследований докладывались на научной студенческой конференции Приднестровского
государственного университета им. Т.Г. Шевченко 17 апреля 2003 года.
I. Литературный обзор
В
процессе изучения литературы было обнаружено и изучено свыше 20 источников.
В
последнее время стали уделять внимание строительству очистных сооружений, в
основу которых положены физические и физико-химические процессы, а также
использование микроорганизмов. [13]
Лет
30-40 назад, когда основными загрязнителями среды были бытовые и хозяйственные
отходы, стоки пропускали через специальные поля фильтрации и орошения, где
почвенные микроорганизмы разрушали органические вещества, загрязняющие среду.
Потом появились окислительные пруды, аэротенки, биофильтры, в которых очищение
стоков ведут сообщества микроорганизмов, образующие так называемый активный ил.
Теперь по мере развития химической промышленности и родственных ей отраслей,
особенно синтетической химии, в промышленные стоки попадают такие вещества,
которые губят микроорганизмы активного ила, тем самым прерывая процесс
биологической очистки. [15]
Сточные
воды можно очищать и с помощью таких высших растений, как водный гиацинт,
рогоз, тростник.
Во
многих тропических странах ведется беспощадная борьба с водным гиацинтом как с
опасным сорняком. Но ученым США удалось установить, что водный гиацинт способен
удалять вредные примеси из воды. Подобные «ботанические» отстойники внедряются
в практику. [13]
В
Румынии в местечке Мартинешти специалисты межкооперативной ассоциации
попробовали разводить водный гиацинт в бассейнах уездных станций водоочистки.
Выяснилось, что гиацинт не только способствует биологической очистке воды, но и
дает возможность собирать до 2 тысяч тон зеленой массы, пригодной на корм
скоту. [19]
Также
эйхорния прекрасно адаптировалась на стоках целлюлозно-бумажной промышленности
в Сыктывкаре, справляясь не только с биогенными элементами, но и со
значительным количеством дубительных веществ. [18]
Так
что же это за растение, которое пришло к нам из глубины веков со столь
полезными качествами?
Ботаническое
название – эйхорния (crassipes),
семейства понтедериевых. Очень эффективное плавающее водное растение, надводная
часть которого состоит из листьев и цветка, напоминающего гиацинт (что
послужило причиной его второго названия – водный гиацинт). В воде находятся
нитевидные корни, опущенные ресничками, между которыми и происходит основной
процесс очистки. Произрастает эйхорния в естественных условиях в странах с
тропическим и субтропическим климатом. [19]
Высшая
водная растительность, особенно крупная вводно-воздушные макрофиты (тростник,
рогоз) в отличие от суходольных растений способные успешно расти и развиваться
при недостаче и даже полном отсутствии кислорода в почвенно-водной среде
благодаря аэренхименому строению тканей корней и других органов. [7]
Тростник
обыкновенный (Phragmites communis) многолетний гигантский злак. Побеги тонкостенные,
толщиной в палец, с центральной воздухоносной полостью, максимальная высота 5-7
метров заканчивающаяся метелкой. Побеги ежегодно отмирают осенью и отрастают
весной от полых трубчатых корневищ. [11]
Тростник
обыкновенный, рогоз узколистный способны эффективно поглощать как нитраты, так
и аммиачный азот.
Аммиачная
форма азота в значительных количествах всегда присутствует в
хозяйственно-бытовых городских сточных водах, а также многих промышленных и
сельскохозяйственных предприятиях. Для их очистки с большим успехом могут
применять тростник и рогоз. [7]
Рогоз
узколистный (Typha angustifolia) растет по всей Европе, Северной Америке и на Канарских
островах. Высота растения 100-180 см. Корневище толстое, ползучее. Стебель
простой без узлов. Листья двухрядные, собранные при основании стебля,
продолговато-линейные, 0,4-1 см. шириной, полуцилиндрические. Цветы очень
мелкие, собранные в мужские и женские соцветия на одном цветке. Женские цветы
образуют плотный пушистый початок в нижней части соцветия. Предпочитает
глинистые питательные почвы. Размножается делением корневищ (только концевыми
их отрезками) ранней весной, а также семенами. [11]
Анализ
имеющейся литературы показывает, что для лучшей доочистки сточных вод экологи
начинают обращать внимание на использование для этой цели биологических
объектов, таких как: водный гиацинт, тростник и рогоз.
II. Общая технологическая схема
очистки сточных вод на комплексе очистных сооружений
В
населенных пунктах и на промышленных предприятиях образуются загрязнения,
связанные с повседневной деятельностью человека. К загрязнениям относятся
физиологические отбросы, получающиеся в результате обменных процессов в
организме человека и животных, а также загрязненные воды от бань, прачечных,
душен, мытья продуктов питания, посуды, помещений, улиц и пр.
Загрязнения
по своему происхождению могут быть органические и минеральные. Органические
загрязнения способны разрушаться до конечного продукта распада, превращаясь в
минеральные соли. Органические вещества — хорошая питательная среда для
различных бактерий, в том числе болезнетворных (патогенных), вызывающих
инфекционные заболевания, поэтому нельзя допускать, чтобы отбросы органического
происхождения накапливались на поверхности или в глубине почвы и в водоемах.
Необходимо своевременно удалять эти отбросы с территории населенного пункта или
промышленного предприятия и обезвреживать их. Сточные воды перед спуском в
водоем следует очищать и обезвреживать, иначе водоем загрязняется на
значительном расстоянии от места их сброса.
Канализационные
сети и сооружения служат для приема, транспортирования, очистки сточных вод до
необходимой степени утилизации полезных веществ, содержащихся в них и в осадке
(получаемом при очистке сточных вод), и сброса очищенных вод в водоем.
Сточные
воды подразделяются на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные
(промышленные) и дождевые (атмосферные).
К
бытовым сточным водам относятся воды, поступающие от раковин, умывальников,
ванн, трапов и пр. (хозяйственные воды); из санитарных узлов, т. е.
загрязненные в основном физиологическими отбросами (фекальные воды); из бань,
прачечных, душевых помещений, после мытья помещений и т. д.
Бытовые
воды содержат крупные нерастворенные вещества – остатки пищи, овощей, тряпки,
песок, фекалии, загрязнения органического и минерального происхождения в
нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях, а также различные
бактерии, в том числе болезнетворные, поэтому они наиболее опасны с санитарной
точки зрения. Количество загрязнений, приходящееся на единицу объема бытовой
воды, зависит от степени их разбавления водопроводной водой: чем больше воды
расходует один житель, пользующийся канализацией, тем меньше концентрация загрязнений
сточных вод.
К
производственным сточным водам относятся воды, использованные в процессах
производства и загрязненные теми или иными примесями. По составу они могут быть
весьма разнообразными. В зависимости от вида обрабатываемого сырья и технологического
процесса производства количество загрязнений в этих водах резко изменяется.
Производственные сточные воды подразделяются на загрязненные и незагрязненные.
Загрязненные производственные сточные воды могут содержать примеси
органического или минерального происхождения; незагрязненные содержат мало
примесей, поэтому их можно без очистки спускать в водоемы или дождевую сеть
либо использовать повторно, если позволяют условия технологии производства.
Дождевые
воды образуются вследствие выпадения атмосферных осадков в виде дождя или
таяния снега, которые смывают загрязнения на территории города или
промышленного предприятия. Воды после поливки улиц и зеленых насаждений по
составу загрязнений близки к атмосферным и поэтому удаляются вместе с ними.
В
настоящее время от населенных пунктов и промышленных предприятий приходится
отводить смесь бытовых и производственных, а иногда и дождевых вод. Такие воды
называются городскими сточными водами.
В настоящее
время весьма серьезное внимание уделяется проблеме предотвращения загрязнения
водоемов сбрасываемыми в них бытовыми и производственными сточными водами. В
последние годы принят ряд постановлений правительства, направленных на
улучшение санитарного состояния водоемов.
К
качеству очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоемы, предъявляются все более
высокие требования. Намечено осуществить следующие основные мероприятия,
способствующие улучшению санитарного состояния водоемов:
1)
глубокая очистка сточных вод, обеспечивающая высокое их качество;
2)
максимальное повторное или многократное использование очищенных
производственных сточных вод в технологических процессах производств;
3)
создание полностью замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий
без сброса сточных вод в водоём;
4)
использование глубоко очищенных сточных вод для целей орошения и обводнения при
условии соблюдения санитарной безопасности;
5)
перевод водных технологических процессов на предприятиях на безводные.
В
канализационную сеть поступают загрязнения минерального, органического и
бактериального происхождения. К минеральным загрязнениям относятся: песок,
глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворенные в воде соли, кислоты,
щелочи и другие вещества.
Органические
загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным
относятся остатки растений, плодов, овощей и злаков, бумага, растительные
масла, гуминовые вещества и др. Основной химический элемент, входящий в состав
этих загрязнений, — углерод. К загрязнениям животного происхождения относятся
физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных,
органические кислоты и др. Основной химический элемент этих загрязнений – азот. В бытовых водах содержится примерно 60 % загрязнений
органического происхождения и 40 % минерального. В производственных сточных
водах это соотношение может быть иным и изменяется в зависимости от вида
обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.
К
бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы – дрожжевые и
плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся также
болезнетворные бактерии (патогенные) – возбудители заболеваний брюшного тифа,
паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др., а также яйца гельминтов и т.д.
Городские
сточные воды обрабатываются на сооружениях механической и биохимической
(биологической) очистки. Технология очистки сточных вод развивается в
направлении интенсификации процессов биохимической очистки, проведения
последовательно процессов биохимической и физико-химической очистки, конечной
целью которых является повторное использование глубоко очищенных сточных вод на
промышленных предприятиях.
При механической
очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней
главным образом в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. Крупные
отбросы, тряпки, бумага, остатки овощей и фруктов и различные производственные
отходы задерживаются решетками. Отбросы, задержанные на решетках, направляются
в дробилки. Применяют также решетки-дробилки, в которых одновременно
задерживаются и дробятся крупные отбросы.
Основная
масса загрязнений минерального происхождения (песок), удельный вес частиц
которых значительно выше удельного веса воды, осаждается в песколовках. Песок
из песколовок направляется обычно в виде песчаной пульпы на песковые площадки,
где он обезвоживается и периодически удаляется.
Основная
масса загрязнений органического происхождения, находящаяся во взвешенном
состоянии, выделяется из сточной жидкости в отстойниках. Вещества, удельный вес
которых больше удельного веса воды, падают на дно. Вещества более легкие, чем
вода (жиры, масла, нефть, смолы), всплывают на поверхность и их отделяют от
сточной жидкости. На некоторых станциях перед отстойниками устраивают
специальные сооружения – реаэраторы, в которых сточные воды кратковременно
аэрируют, чтобы повысить эффект осветления в отстойниках. Отстойники можно
заменять биокоагуляторами, в которых осуществляются кратковременная аэрация и
отстаивание. Применяются также осветлители с естественной аэрацией.
Биохимические
методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности
микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, находящиеся в сточных
водах в коллоидном и растворенном состояниях. Биохимическим методом удается
почти полностью освободиться от органических загрязнений, остающихся вводе
после механической очистки.
Сооружения
для биологической (биохимической) очистки сточных вод могут быть разделены на
два основных типа:
1)
сооружения, в которых биологическая очистка осуществляется в условиях, близких
к естественным (поля фильтрации и биологические пруды). Сточная жидкость
очищается на них довольно медленно за счет запаса кислорода в почве и в воде
биологических прудов, а также вследствие жизнедеятельности
микроорганизмов-минерализаторов, окисляющих попадающие в почву и воду
органические загрязнения;
2)
сооружения, в которых очистка сточных вод осуществляется в искусственно
созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки). В этих сооружениях
искусственно создаются условия, при которых процессы очистки сточных вод идут
значительно интенсивнее.
Очищенную
сточную воду для обезвреживания и уничтожения оставшихся болезнетворных
микроорганизмов перед спуском в водоем следует дезинфицировать. Так как
требования к степени очистки сточных вод повышаются, их подвергают доочистке.
Для этой цели применяют двух- и многослойные песчаные фильтры, контактные
осветлители, микрофильтры. Для доочистки используют также биологические пруды.
Для снижения ХПК биологически очищенных сточных вод можно применять сорбцию на
активированных углях или химическое окисление путем озонирования.
В
процессе очистки сточных вод в сооружениях механической и биологической очистки
скапливаются большие массы осадка. Осадок из первичных отстойников подвержен
гниению, поэтому в комплексе очистных сооружений предусматривают специальные
сооружения для обработки осадков (септики, двухъярусные отстойники и
осветлители-перегниватели, а также метантенки, в которых осадок только
перегнивает). Так как обработанный осадок имеет высокую влажность, его
подсушивают на иловых площадках. Осадки также обезвоживают механическими
способами на вакуум-фильтрах, центрифугах или фильтр-прессах, затем применяют
термическую сушку.
В
настоящее время наряду со сбраживанием осадка в метантенках все большее
распространение находит аэробная стабилизация осадков. Сброженные и
обезвоженные осадки применяют преимущественно в качестве органоминерального
удобрения в сельском хозяйстве. Имеется опыт использования таких осадков как
белково-витаминных добавок к рациону питания сельскохозяйственных животных.
Для
очистки производственных сточных вод применяют механическую, физико-химическую,
химическую и биохимическую очистку. Для извлечения из сточных вод главным
образом минеральных загрязнений, а также для предварительной очистки используют
механическую очистку (процеживание, отстаивание, осветление в гидроциклонах и
фильтрование). После механической очистки применяют биохимическую очистку для
извлечения или разрушения главным образом органических загрязнений.
Решетки
Решетки,
предназначенные для задержания крупных загрязнений в сточной воде,
устанавливают на пути движения жидкости. Решетка состоит из наклонно или
вертикально установленных параллельных металлических стержней, укрепленных на
металлической раме. Наклон решетки чаще всего составляет 60—80° к горизонту.
В
прозорах решетки движутся зубцы граблей, укрепляемых на подвижной
шарнирно-пластинчатой цепи. Цепь приводится в движение двигателем через привод
с, шестеренчатой передачей. Отбросы, снятые со стержней решетки поднятые
граблями на подвижную ленту, направляются в дробилку для их размельчения. По
действующим нормативам, механическую очистку решетки и дробление отбросов
требуется производить при количестве отходов более 0,1 м3/сут.
На
станциях для очистки городских сточных вод устанавливают решетки со стержнями,
расположенными на расстоянии 16 мм друг от друга. Стержни решетки обычно
выполняют из металлических полос круглой, квадратной, прямоугольной или другой
формы. Наибольшее распространение получили стержни прямоугольного сечения из
полосовой стали 60х10 мм, так как отбросы на них не заклиниваются и легко
снимаются граблями.
Решетки-дробилки,
которые одновременно задерживают твердые частицы, находящиеся в воде, и
перемалывают их. Принцип действия установки состоит в следующем.
Решетку-дробилку устанавливают в камере с круговым движением сточных вод или на
трубопроводе. Барабан, приводимый в движение электродвигателем через коробку
передач, задерживает отбросы в прозорах шириной 8-10 мм. Затем эти отбросы
подаются вращающимся барабаном к режущим гребням, которые и перемалывают
твердые частицы. Последние в измельченном виде поступают снова в сточную воду.
Песколовки
Песколовки
предназначены для задержания минеральных примесей, содержащихся в сточной воде.
Необходимость предварительного выделения минеральных примесей обусловливается
тем, что при раздельном выделении из сточной жидкости минеральных и
органических загрязнений облегчаются условия эксплуатации сооружений,
предназначенных для дальнейшей обработки воды и осадка – отстойников,
метантенков и др.
Принцип
действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы,
удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, по мере движения их вместе
с водой в резервуаре выпадают на дно. Песколовки должны быть рассчитаны на
такую скорость движения воды, при которой выпадают только наиболее тяжелые
минеральные загрязнения, мелкие же органические частицы не должны осесть.
Песколовки обычно рассчитываются на задержание песка крупностью 0,25 мм и
более. Установлено, что при горизонтальном движении воды в песколовке скорость
должна быть не более 0,3 и не менее 0,15 м/с. При скорости движения более 0,3
м/с песок не будет успевать осаждаться в песколовке, при скорости менее 0,15
м/с в песколовке будут осаждаться органические примеси, что крайне нежелательно.
Горизонтальные
песколовки в которых вода движется в горизонтальном направлении, с
прямолинейным или круговым движением воды.
Горизонтальная
песколовка состоит из рабочей части, где движется поток, и осадочной,
назначение которой – собирать и хранить выпавший песок до его удаления.
Как
показал опыт, в хорошо работающих горизонтальных песколовках можно задержать 65-75
% всех минеральных загрязнений, содержащихся в сточной воде.
При
поступлении в песколовку городских сточных вод, в составе которых находятся
преимущественно бытовые воды, количество задержанного в песколовке песка на
одного человека составляет 0,02 л/сут. при влажности осадка 60% и объемной
массе его 1,5 т/м3.
Песколовки
очищают различными способами. При незначительных расходах сточных вод, поступающих
на станцию, песколовки можно очищать насосом, который откачивает песок с водой
из приямка, расположенного в головной части песколовки. На очистных станциях
песок из песколовки обычно удаляют с помощью гидроэлеваторов и специальных
механизмов – шнеков, скребков и др.
Страницы: 1, 2
|
