Динамика изменения содержания органических веществ в воде при биосорбции



Фитотехнологии — это метод процессов очистки сточных вод, основанный на использовании естественной самоочищения водоемов с высшей водной растительностью, водной растительностью и микроорганизмами, который широко применяется в мире. Эксперимент установил, что спираль Vallisneria является одним из наиболее эффективных и технологичных водных растений, является своего рода «биологическим фильтром» и может использоваться для очистки сточных вод с использованием нескольких сорбентов, отличающихся очисткой аммонийного азота, нитритов и фосфатов. Мы рекомендуем использовать спираль на биоплато Vallisneria spiralis с керамзитом или вермикулит для очистки сточных вод.

Ключевые слова: фитотехнологии, сточная вода, Vallisneria spiralis.

К бытовым сточным водам относятся воды, поступающие в водоотводящую сеть от санитарных приборов, установленных в жилых, административных и коммунальных зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий. Их также называют хозяйственно-фекальными сточными водами. Фекальные сточные воды загрязнены физиологическими выделениями людей, а хозяйственные — загрязнениями, образующимися от мытья полов, сухими остатками, синтетическими моющими средствами и др. Бытовые сточные воды содержат крупные нерастворенные вещества — остатки пищи, овощей, тряпки, песок, фекалии, загрязнения органического и минерального происхождения в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. Также в них присутствуют различные бактерии, в том числе болезнетворные, поэтому они наиболее опасны с санитарной точки зрения. На 60 % бытовые сточные воды состоят из органических веществ: белков, жиров, углеводов. Органическому загрязнению этих вод соответствует БПК_полн: 100–500 мг/л. 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 [1].

Нами начато исследование систем гидрофитной очистки сточных вод жилищно-коммунальных хозяйств (ЖКХ) и птицефабрик (ПФ) Курской области, играющих значительную роль в загрязнении водоемов органическими и биогенными веществами. Несмотря на высокую степень загрязнения, стоки большинства этих предприятий (ок. 60 %) сбрасываются в биопруды или на рельеф практически без очистки.

Материалы иметоды

По нашим данным, в некоторых неочищенных стоках на входе в БП отмечены многократные отклонения от предельно допустимых концентраций по разным показателям: БПК₅ до 2500 мг/дм3, аммонийный азот 15–20 мг/дм³, взвешенных веществ до 1000 мг/дм3, растворенный кислород < 1 мг/дм³.

К таким водным растениям относятся: рогоз, семейство рогозовые, два вида — рогоз широколистый (Typha latyfolia) и рогоз узколистый (Typha angystyfolia); камыш, семейство осоковые, два вида — камыш озерный (Scyrpus lacustris) и клубнекамыш приморский (Bolboschoenus maritimus), тростник, семейство злаковые, один вид — тростник обыкновенный (Phragmites australis) и некоторые водоросли [2]ю

Сорбентов: кирпичи, вермикулиты, песка, керамзиты.

Оределение концентрации ионов аммония: В мерных колбах на 50 мл готовят несколько стандартных растворов сравнения из рабочего стандарта юОбъём доводят бидистиллятом до 50 мл. В стандартные растворы прибавляют по 1–2 капли 50- % раствора сегнетовой соли и 1 мл реактива Несслера. Через 15–20 мин определяют оптическую плотность растворов при помощи фотометра КФК — 3 с λ=400–425нм.

Оределение концентрации нитрит — ионов: В мерных колбах на 100 мл готовят несколько стандартных растворов сравнения. До 100 мл доливают дистиллированной водой. К стандартным растворам добавляют 0,3 мг сухого порошка реактива Грисса и перемешивают. Через 10–15 мин определяют оптическую плотность растворов при помощи фотометра КФК — 3 с λ=536 нм.

Оределение концентрации фосфат — ионов: В мерных колбах на 100 мл готовят несколько стандартных растворов сравнения. Добавляют 2 мл молибденовокислого аммония. До 100 мл доливают дистиллированной водой. К стандартным растворам добавляют по 3–5 капель SnCl₂ и перемешивают. Через 5 мин определяют оптическую плотность растворов при помощи фотометра КФК — 3 с λ=630 нм [3].

Результаты исследования

При одновременном содержании в ёмкости с водой и тростником аммонийного азота и нитритов можно наблюдать в течение 14 суток снижение концентрации аммонийного азота и рост концентрации нитритов. Это обусловлено окислением аммонийного азота до нитритов. Как видно из графика 3, по прошествии трёх недель концентрация этих загрязняющих веществ всё же становится ниже ПДК.

Рис. 1. Кинетика изменения концентрации нитритов при очистке воды

По данным из представленных графиков можно заключить о том, что через 7 суток лучше всего очищено содержимое банки с водорослями и вермикулитами, хуже — содержимое банки с водорослями 2. Через 14 суток улусшился состав в банке с водорослямии с вермикулитами и просто водорослями. Хуже — в банке, где был помещен тростник с керамзитом. Через 21 день практики нитритов нет, но остаточное количество нитритов наблюдается в пробах «водоросли+песок» (банка 7) и «тростник+керамзит» (банка 1).

Рис. 2. Кинетика изменения концентрации аммонийного азота при очистке воды

Еще мы смотрим эффект очистки от аммония азота. Первые 7 суток лучше в емкости с тростником и хуже в емкости с водорослями и песком. Через 14 суток лучшие показатели в емкости с водорослями и водорослямии с вермикулитом, а хуже — водоросли с песком. Через 21 день ионов аммония не обнаружено.

Рис. 3. Кинетика изменения концентрации фосфатов при очистке воды

При отчистке от фосфатов получим результат (рис. 3). Через 14 суток лучше состав емкости «водоросли с крошками» и хуже — водоросли (банка 6). Через 28 суток улучшился состав емкости «водоросли с вермикулитом», хуже — «водоросли» (банка 3).

Заключение

Проведенные исследования показывают, что высшая водная растительность может использоваться для очистки бытовых сточных вод. Наиболее эффективно применение высшей водной растительности в сочетании с сорбентами на сооружениях типа биоплато.

Эффект очищения сточных вод валлиснерией спиральной Vallisneria spiralis:

– По аммонийному азоту через 14 день очищен в 100 %

– По нитриту через 14 день эффект очищение в 100 %

– По фосфату через 28 день очищен в среднем 94 %

По результатам исследования мы рекомендуем использовать на биоплато валлиснерию спиральную Vallisneria spiralis.

Литература:

1. Черемина, М. А. Использование тростника обыкновенного в очистке и доочистке сточных вод / М. А. Черемина // Сборник трудов V Международной научно — практической конференции. — Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат», 2008. — С. 498–500
2. Пат. 82696 Россия, Заявка № 2008130793. Тростниковый фильтр для очистки бытовых сточных вод. Золотокопова С. В.; Черемина М. А. Опбл 10.05.2009
3. Пат. 92006 Россия, заявка № 2009139430/22. Фильтр для очистки бытовых сточных вод. Золотокопова С. В.; Егоров И. С. Опбл. 12.11.2009