Технологические решения по оптимизации процесса очистки сточных вод с использованием высшей водной растительности

Глава 1. Обзор литературных источников 7
1.1 Роль растений в очистке сточных вод 7
1.2 Элементы группы ТМ в водной среде и их аккумуляция водными растениями 11
1.3 Аккумулирующая способность растений в отношении тяжёлых металлов 27
1.4 Степень загрязнения водных объектов Самарской области 39
Глава 2. Экспериментальные исследования по извлечению ионов тяжелых металлов из сточных вод 50
2.1Поглотительная способность ВВР по отношению к бензолу 50
2.2 Поглотительная способность ВВР по отношению к ионам железа 52
2.3 Поглотительная способность ВВР по отношению к сульфат-ионам 54
2.4 Поглотительная способность ВВР по отношению к ионам хрома 54
2.5 Поглотительная способность ВВР по отношению к фосфатам 55
2.6 Поглотительная способность ВВР по отношению к ионам никеля 56
2.7 Поглотительная способность ВВР по отношению к ионам меди 58
2.8 Поглотительная способность ВВР по отношению к ионам цинка 60
Глава 3 Обсуждение результатов экспериментальных данных 62
3.1 Определение сорбционной активности ВВР 64
Глава 4. Технологические особенности организации процесса фиторемедиации 72
4.1 Организация процесса фиторемедиации в лабораторных условиях 72
4.2 Организация процесса фиторемедиации в промышленных условиях 72
4.3 Разработанные технологические решения по модернизации ОС 74
Список используемой литературы 76

Весь текст будет доступен после покупки

Одна из самых важных проблем экологии в настоящее время – это очистка сточных вод, загрязненных различными ионами тяжелых металлов. Одним из способов решения подобной проблемы является использование методов очистки сточных вод с применением высших водных растений (ВВР).
Биологические методы очистки с использованием ВВР рекомендуются для системы очистки коммунальных стоков, так как имеют следующие достоинства: небольшие расходы на эксплуатацию, низкие затраты на техническое обслуживание, отсутствие необходимости вывоза осадка, минимальная численность персонала, отсутствие необходимости в реагентах.
Цель – проанализировать возможности использования ВВР в фиторемедиационных экспериментальных исследованиях в отношении содержания ИТМ в водных объектах, на основе полученных результатов разработать технологические решения по модернизации действующих фитофильтров. Для достижения цели были решены следующие задачи:
– проведение экспериментальных исследований для уменьшения уровня загрязнения СВ от ИТМ с использованием ВВР;
– определение видов ВВР и их эффективности в отношении ионов тяжёлых металлов (ИТМ);
– обработка полученных экспериментальных данных и разработка модели для наиболее оптимальной методики определения очистки сточных вод от ИТМ;
- разработка алгоритма модернизации работы очистных сооружений с использованием ВВР.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Роль растений в очистке сточных вод
Растения играют важную роль в очистке сточных вод. Одним из методов очистки является фиторемедиация, при которой растения используются для удаления загрязнений из воды. ВВР обитают преимущественно на берегах озер и рек, где они могут эффективно очищать сточные воды. Они способны удалять металлы тяжелые, такие как свинец и кадмий, а также другие загрязнители, такие как нефтепродукты и пестициды. ПДК для каждого из загрязнителей зависит от его типа и концентрации в СВ.
Водные и прибрежно-водные растения являются важными фильтрами, способными поглощать различные химические соединения из ОС. Данный объект исследования изучается в работах, как российских, так и зарубежных авторов с начала 20-го века.
Способность водных систем к самоочистке детально рассматриваются в работах советского ученого С.Н. Строганова, в трудах которого, приведены санитарные характеристики сточных вод более 130 предприятий металлургической, бумажно-целлюлозной, пищевой и химической промышленности. Ученым с соавторами впервые поднимался вопрос о возможности биологической очистки стоков. На основе полученных данных составлены условия и критерии спуска стоков в водные объекты, в частности водохранилища [46].
В последние годы биопруды, основанные на принципах фиторемедиации, стали популярны и в России. Это связано с тем, что такой метод очистки сточных вод является более экологически чистым и эффективным, чем другие методы очистки [62]. Высшие водные растения, выращенные в специальных бассейнах, позволяют удалять из сточных вод тяжелые металлы и другие загрязнители до предельно-допустимой концентрации. Биопруды могут быть использованы как для очистки стоков промышленных предприятий, так и для очистки бытовых стоков в жилых районах [44].
Фотосинтезирующие организмы, такие как водные растения и микроводоросли, могут быть использованы для очистки сточных вод [13]. Этот процесс, называемый альголизацией биопрудов, ускоряет процесс очистки от биологических и органических загрязнений. Фиторемедиация может быть использована для уменьшения концентрации тяжелых металлов и других загрязняющих веществ в сточной воде до ПДК. В результате этого процесса сточная вода может быть переработана и повторно использована без негативного воздействия на окружающую среду [2].
Исследования показали, что возможность ВВР литоральной зоны обладают высокой фильтрационной способностью и могут использоваться для очистки вод от взвеси минеральных веществ и тяжелых металлов. Кроме того, данная биомасса может быть использована для производства биотоплива или удобрений [56].
Многие исследования показывают, что качество питьевой воды напрямую влияет на здоровье людей, особенно на работников промышленных предприятий, живущих рядом с загрязненными реками и озерами. Поэтому необходимо проводить систематические и комплексные исследования в области экологии водных объектов для сохранения здоровья человека и природы в целом.
Загрязнение вод биогенными элементами является одной из наиболее актуальных проблем экологии. Оно вызывает рост содержания азот- и фосфорпроизводных органических веществ, что может привести к развитию водной флоры и фауны, а также к образованию зеленых водорослей. Ученые активно изучают эту проблему и ищут способы снижения загрязнения вод биогенными элементами. Метод доочистки стоков с использованием специальных фильтров и оборудования является эффективным способом снижения концентрации азота, фосфатов, индексов ХПК и БПК в СВ. Этот метод позволяет уменьшить количество загрязняющих веществ, которые попадают в природные водоемы и оказывают негативное воздействие на экосистему. Применение метода доочистки стоков является одним из ключевых мероприятий по охране окружающей среды и сохранению природных ресурсов. Доказано снижение концентрации азота, фосфатов, а также индексов ХПК и БПК при применении метода доочистки стоков с использованием Pistia stratiotes (L.), Vallisneria spiralis (L.), Lemna minor (L.), Eichornia crassipes (L.) [47, 63].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абакумов, В. А. Гидробиологический мониторинг пресноводных экосистем и пути его совершенствования / В.А. Абакумов, Л. М. Сушеня // Экологические модификации и критерии экологического нормирования: Труды межд. симп. Л., 1991. - С.41- 61.
2. Альмунейфи, А.А. Очистка сточных вод в биологических прудах в условиях Йемена: Дисс. …канд.техн.наук / А.А. Альмунейфи. - М., 1999. - 181 с.
3. Абрамов, H.A. Роль высших водных растений в интенсификации бактериального разложения нефти путем метаболических выделений / Н. А. Абрамов // Тез. докл. Всесоюз. конф. по современным проблемам самоочищения и регулирования качества воды. - Таллин, 1972. - С. 47-51.
4. Бактыбаева, З. Б. Использование водной и прибрежно-водной растительности реки Таналык для создания биологических очистных прудов 162 на горнорудных объектах Зауралья: Дис. канд. биол. Наук / Бактыбаева Зульфия Булатовна. - Уфа, 2009. - 282 с.
5. Биочино, А. А. К изучению первичной продукции высших водных растений/ А. А. Биочино // Первая Всес. конф. по высш. водн. и прибрежноводн. растениям: Тез. докл. – Борок, 1977. – С. 48 - 50
6. Болотов, В.П. Оценка содержания и миграция тяжелых металлов в экосистемах волгоградского водохранилища: Дисс…. канд. биол. наук / В.П. Болотов. – М., 2015. - 122 с.

Весь текст будет доступен после покупки