Известно, что уже в настоящее время обширные регионы земли, в том числе в Центральной Азии, испытывают острый дефицит в чистой воде. По долгосрочным прогнозным данным мониторинга всемирных экологических организаций, нарастают темпы загрязнения окружающей среды и прежде всего, водных ресурсов на поверхности земного шара.
Постепенное снижение уровня воды в бассейнах рек Амударья и Сырдарья приводит к увеличению площади засушливых земель особенно в Кашкадарьинской, Бухарской, Навоийской, Хорезмской областях и зоне при Арале. По сведениям ООН, с высохшего дня Арала ежегодно выносится 700 тысяч тонн вредных солей в радиусе более одной тысячи километров, из которых более 500кг осаждается на каждый гектар почвы в дельте реки Амударьи. Проблема охраны и рационального использования водных ресурсов требует глубокого научно обоснованного ведения водного хозяйства страны. Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Применение оборотного водоснабжения в производстве настоящее время республики позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление природной воды [3].
Большую опасность представляют кислые производственные стоки, которые встречаются к тому же значительно, чем щелочные. Концентрация кислот в сточных водах обычно не превышает 3%. Нами разработан биоинженерная сооружения очистка кислых сточных вод, включают себя следующие процессы: механической, физической, химическое и биологическое. На рис.1 приведен технологическая схема очистки кислых сточных вод.
Рис.1. Биоинженерная очистка сточных вод
1- коллектор, 2- ручная решетка, 3- мешалка, 4-дозатор,5-центральная труба для подачи раствора, 6- нейтрализатор,7; 10; 12-промежуточное отстойники, 8- сеть трубы для подачи сточных вод, 9- поверхностное биоплато, 11- биопруд, 13- резервуар для очищенных вод,14-насосная станция, 15-труба для подачи очищенных вод .
Предварительная очистка сточных вод проводиться в коллекторе (1) при помощи ВВР. Коллектор изготовляется из Гиссарской горного известняка с длиной L= 50 м и шириной B=0,5м. В коллекторе и (9) биоплато для очистки сточных вод круглогодично мы использовали один из видов высших водных растений семейство сальвиния (Salviniaceae) “шилтаут” гидрофит на рис-2. Растут водно-болотных условие близко горных районов, южны части Узбекистана (Кашкадарьинской области), сведений о нем в литературе почти нет.
Рис-2. “Шилтаўт”
Его можно культивировать во всех загрязненных водах. Размножается вегетативным путем (корневищами) прямо в водах. Корневища поверхностные, расположены горизонтально густые и мощные заросли образует в условиях загрязненных органическими сбросовых прудах, озерках и каналах. Мы установили, что много взвешенных веществ осаждается в зарослях растений с полупогруженными листьями, покрывая поверхность воды листьями, создают защитные условия, способствующие быстрому осаждению взвешенных веществ водной среды. Очищение воды от различных примесей зависит от густоты травостоя ширина зарослей, через которые проходит текучая вода. Вегетативные процессы в зимнее время не снижаются.
По нашем наблюдениям, мутная сточная вода Шахрисябзкой шелкомотальной фабрики с резким неприятным запахом, быстро загнивающую с выделением сероводорода, содержащая 350мг/л взвеси, протекая по коллектору на расстоянии 12 м через заросли “шилтаут” (степень покрытие 95-100%) очищалась от цвета и мутности на 100% (измерение при помощи шрифта). После очистки остаток взвеси 0,24 мг/л и запах воды < 2 балл.
Учитывая быстро течение в коллекторе, для культивирования ВВР использовали приспособление на рис 3,4.
Рис-3. Приспособления для культивирования ВВР в коллекторе
Рис-4. Общий вид ВВР
Перед глубокой очистки сточные воды процеживают через решетки (2) и целью извлечения из них крупных примесей. Решетки изготовляются из металлических стержней и устанавливают на пути движения сточных вод под углом 60-700 . Ширина прозоров в решетки равна 16-19 мм. Скорость сточной воды между стержнями 0,5-1 м/с. Очистка решеток от задержанных ими отбросов производится можно в ручную способом.
После этого сточная вода поступают в отстойник-нейтрализатор (6) наклонного типа. В большинстве кислых стоков содержатся соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять из сточных вод. Активная реакция воды играет важнейший роль оказывая влияние на биологические процессе. Замечено, что в среде где происходить сложные биологические процессе, активная реакции отличается постоянством.
Для нейтрализации кислых вод используется 5-10% дешевые растворы известковая вода из Гиссарская горная порода, который в составе содержит, в % CaО- до 52,0; MgO-5,0; SiO2-28,0; CrO3-5,5; Al2О3-6,0; Fe2О3+FeO-3,5 ( Образующие шламы используется для известковых удобрений ). Угол наклона стенок нижней части отстойника создают благоприятные условия для осаждений, не растворенные примеси представляют собой массу частиц, различных по величине, форме и весу. Достоинством этого метода является простоя технологическая схема, низкие эксплуатационные затраты, доступность и дешевизна реагентов. Они готовится в виде суспензии, раствора и возможно сухое дозирование с таким расчётом, чтобы на биологическую очистку поступал сток с активной реакции воды в пределах pH=6,5-7,5 Раствор приготовляется в мешалки (3) и подаётся через (4) дозатор. Cкорость реакции нейтрализации зависит от размеров частиц и растворимости реагента. Для интенсификации приготовления растворов, мы выбрали мешалка с зубчатой кромкой для перемешивания растворов, содержащих твердую фазу.
Для дополнительной отстаивание сточная вода после нейтрализации пропускается через (7) промежуточной отстойник. Нейтральная сточная вода поступают в поверхностное биоплато (9) (h=0,3м) где культивируется ВВР. Основная технологическая функция ВВР в прудах выделение в процессы фотосинтеза большого количество кислорода для обогащения водной среды. Наряду с этим качество воды улучшаются за счёт поглощения вод растением ряда растворенных и дисперсных веществ. На основе полученных результатов анализа здесь количество растворенного кислорода достигает 4-6 мг/л. Через промежуточный (10) отстойник, вода поступают (11) в биопруд, где вода насыщенным растворенным кислородом очищается при помощи водных организмов. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов (настоящее время в Узбекистане есть более 4000 видов водорослей).
Контактируя с органическим веществами, микроорганизмы частично разрушают их превращая в воду, диоксид углерода, нитрит и сульфат ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы. Нами разработанный метод в полнее аналогичны процессов которые проходят в аэротенке- смесителе. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле и биопленке. Наши наблюдения показали при перемешивание сточных вод в биопруд (11) водоросли развивались интенсивно. При котором активный ил находиться во взвешенное состояние, что обеспечивает равномерное распределение его сточной воде. Способствует распаду хлопьев активного ила на более мелкие и увеличивает скорость поступления питательных веществ и кислорода к микроорганизмам, что приводит к повышению скорости очистки. При этом ХПК воды не увеличивает и так называемое вторичное загрязнение не будет.
Для подачи очищаемых воды, используется пластмассовой трубы d=100 мм. Они стойкие к действию химических реагентов кислот и щелочей. Очень гладкой внутренней поверхности пластмассовых труб потери давления в них при подаче сточной воды на 10-30% уменьшается, в чем металлические. Значительной длины что позволяет резко сократить число соединений и следовательно, упрощает монтаж трубопроводов, снижает трудоемкость и стоимость монтажных работ. Пластмассовые трубы обладают очень высокой влагостойкие, что позволяет применять их в любой среде, без каких-либо антикоррозионных покрытий. Мы выбрали полиэтиленовые напорные трубы в 8-10 раз легче, чем стальных и обладают большой эластичностью, их можно соединить на сварке, а также с помощью фасонных частей и соединительных гаек с резиновыми кольцами. Для перемешивания сточных вод в биопруде снизу трубы открывается отверстие разные диаметрами, через которого сливают вода. Этот вид аэрации много экономично чем пневматические и механические. Для содержания растворенного кислорода очищаемых воды, в биопруд (11) трубы комплексно смонтируют 1-1,2 м над уровне воды в стойках, зазор между трубами 1,5-2 м. Это позволяют нам легко повышать содержание растворенного кислорода до 50% в зимнее время года. Вода не замерзнет зимние время в условиях республики и скорость окисления загрязнение не снижаются. Обеспечивает полное использование объемов прудов в течение года. При расчете биоплато и биопруда определяют их размеры, обеспечивающие необходимо продолжительность пребывания в них сточных вод. В основе расчете определение скорости окисления, которую оценивают по БПК и принимают для вещества, разлагающегося наиболее медленно. Их располагают ступенями имеющий уклон,(0,005) чтобы вод из самотеком направлялась в ниже расположенного. Очищенной вода поступают в отстойник (12) для дополнительного отстаивания после этого собираются в резервуар (13) и направляется при помощи (14) насосов для повторного использования.
Результаты анализов показали, очищенная вода отвечает всем требованием для повторного использования в технической целей промышленности.
Бактериальная загрязненность снижается на 87-99,6% и по микробному числу, по коли индексу 99,9%. Концентрация общего азота снижается до 95%; БПК5 = 0,5-5,0 мг/л; ХПК = 0,3-0,5 мг/л; рН = 6,5-7,5; количества растворенного кислорода 4÷6 мг/л; количества взвешенного вещества 0,25 мг/л; общей жёсткость воды < 7 мг экв/л и запах воды < 2 балл.
Для контроля качество очищенных вод использовали живые индикаторы: Ручейники, карпы, лягушки и пресноводные моллюски. Они моментально регулируют на изменения водной среды. Индикатором чистоты воды, например ручейники, личинки которых в грязной воде погибают.
На дне биопруда со временем накапливается осадок, представляет собой полуразложившееся органическое вещество. Органическое вещество активного ила в основном состоит 37-52% белков, 20-35% аминокислот. Мы из осадка приготовили компост и её использовали в качестве удобрения. Действие этого компоста при разнообразные выращиваемые на полях сельскохозяйственные продукты в течение 5-6 год. Очищать биопруда в зависимости от количества накопившиеся осадок, один раз в 5-7 лет.
Протекающая сточная вода через трубы по общей периметрам биопруда и постоянная перемешивания в зимние время в условиях Узбекистана не позволяет понижение температуры воды ниже +80С. Гарантируются работоспособность всех групп микроорганизмов активного ила. Нами разработанный метод очищения сточных вод можно пользоваться круглогодично, построение таких сооружений экономически целесообразно. Достоинство этого метода заключается в небольших капитальных затратах, возможности изготовления технологического оборудования из некислотоупорных материалов, простота и надежность технологии.
-
- Литература:
1. Гарин В.М., Клёнова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. Учеб.пособие для ВУЗов. -М.: Высшее образование , 2003.- 384с
2. Попов А. М., Румянцев И. С. Природоохранные сооружения. Учеб.пособие для ВУЗов.- М.- Колос, 2005.-520 С
3. Умаров Н.М. Сведения отражающие качественные показатели состояния атмосферного воздуха, земельных и водных ресурсов на территории страны с 2005- 2011 годы// Журнал Экологический вестник. -Тошкент, 2011.- N 8.- С. 6-54.
