2.3 в.а в

В.А Волосухин, Т.Н. Меркулова
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЗАЛПОВЫХ СБРОСОВ
В ЛОКАЛИЗОВАННЫХ ЗОНАХ
ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»
Подводя итог характеристики основных факторов, влияющих на интенсивность
процессов улучшения качества воды в водных объектах, следует еще раз подчеркнуть их
теснейшую взаимосвязь и взаимозависимость. Так, водная растительность, с одной
стороны, влияет на кислородный режим, насыщая воду кислородом в процессе
фотосинтеза, является носителем бактериального ценоза, активно участвующего в
деструкции загрязнений, а, с другой стороны - воздействует на гидравлический режим
водной среды, создавая дополнительные сопротивления движению воды.
Совокупность всех рассмотренных выше факторов образует сложную,
динамическую систему, конечным результатом деятельности которой
становится
постепенное улучшение экологической обстановки в водном объекте. В связи с этим,
важнейшей природоохранной задачей является поиск методов
интенсификации
различных факторов, влияющими на протекание процессов самоочищения.
Биопруды, как и водоемы, работают в проточном режиме и постоянном притоке
питательных веществ и кислорода, непрерывном удалении продуктов метаболизма
биоценоза и выравнивания температурного режима, способствуют развитию водных
организмов, осуществляющих удаление загрязнений из сточных вод, где центральными
технологическими элементами являются наплавные конструкции из тканевых материалов,
обеспечивающие деление пруда на локализованные зоны и плавающий биомодуль с ВВР.
Выделение локализованных зон способствует изучению глубинного распределения
растворенного кислорода и концентрации активного ила в различное время года, что
позволяет выбрать места расположения в проточном пруду биомодулей с плавающими
растениями с обеспечением аэробных условий [1].
Проведенные исследования показали, что средневзвешенные концентрации при
температуре 7ºС соответствовали зимнему периоду, 23 ºС – летнему, а 12 ºС и 18 ºС –
характеризовали весенне-осенний период. Пробы воды брались у поверхности и на
глубине 0,2, 0,5 и 1,2 м с помощью пробоотборника.
Зависимости содержания взвешенных веществ и концентрации растворенного
кислорода в проточном биологическом пруду приведены на рис. 1, 2.
Рис. 1. Зависимость содержания взвешенных веществ от температуры сточных вод
в проточном биологическом пруду на различных глубинах: 0; 0,2; 0,5 и 1,2 м
Рис. 2. Зависимость содержания растворенного кислорода от температуры сточных вод
в проточном биологическом пруду на различных глубинах: 0; 0,2; 0,5 и 1,2 м
Анализ полученных зависимостей показал, что ближе к поверхности воды
наблюдается максимальная реаэрация кислорода через поверхность зеркала воды. В то же
время в верхних слоях проточного биологического пруда из-за свободного осаждения
взвеси, отмечена минимальная концентрация активного ила.
Таким образом, в любое время года насыщенность растворенным кислородом в
верхних слоях биологического пруда позволяет повысить в них концентрацию
взвешенных веществ и, следовательно, увеличить скорость деструкции загрязняющих
веществ. Использование в этом случае плавающих водных растений, в частности
эйхорнии, дает двойной эффект – увеличивает концентрацию активного ила и
аккумулирует загрязняющие вещества непосредственно в теле растения [2].
Натурные наблюдения за развитием эйхорнии в контактных условиях в течение
нескольких лет дали следующие результаты (табл. 1).
Таблица 1
Экологические характеристики плавающих растений эйхорнии в контактных условиях
Условие
Мелководье
Глубина до 1м
Глубина более 1м
Плотность
растений,
шт/м2
24
38
40
Высота
растений, м
0,4
0,8
0,8
Вес сырых растений, кг
на 1м2
т/га
48
140
150
480
1400
1500
Для повышения функциональной эффективности биологических прудов разработана
оптимальная структура биоценотических взаимосвязей с использованием высшей водной
растительности, позволяющая включить органические вещества и биогенные элементы
сточных вод в кругооборот веществ и энергии процесса жизнедеятельности гидробионтов
[3].
Использование в технологических схемах тканевых наплавных конструкций в
гидравлическом отношении обеспечивает насыщение водной среды плановым
перемешиванием потока, где тканевые наплавные конструкции выполняют функции
дополнительных преград на пути прохождения потока воды через биологический пруд. В
технологической схеме тканевые наплавные конструкции устанавливается стационарно и
системы поверхностных поплавков практически не меняют своего положения (отметки)
относительно уровня воды в биологическом пруду.
Следующая задача заключается в выборе места расположения в проточном пруду
биомодулей с плавающими растениями с обеспечением аэробных условий. Ближе к
поверхности воды наблюдается максимальная реаэрация кислорода через поверхность
зеркала воды. В то же время в верхних слоях проточного биологического пруда из-за
свободного осаждения взвеси, отмечена минимальная концентрация активного ила.
На основании полученных результатов были разработаны биологические модули из
растений эйхорнии (рис. 3), представляющие собой поперечные сетчатые перегородки на
поплавках с глубиной погружения не более 40 см, между которыми высаживались
материнские особи растения эйхорнии. Ширина биомодуля составляла 1,5 – 2,0 м.
Расстояние между отдельными биомодулями -15-20 м.
Такие переносные, легкособираемые конструкции можно оперативно устраивать в
зонах локализации загрязнений при залповых сбросах недоочищенных сточных вод.
3
15-20 м
50
см
1
10
40
см
см
2
Рис. 3. Схема биомодуля из растений эйхорнии
1 – поплавок; 2 – сетчатые перегородки; 3 – материнские особи эйхорнии
Эффективность использования предложенных конструкций приведена в табл. 2.
Таблица 2
Эффективность очистки сточных вод в биологическом пруду
Показатель качества воды
Вход
ХПК, мг/л
БПК5, мг/л
Азот N-NH4+, мг/л
Азот N-NО2-, мг/л
Азот N-NО3-, мг/л
Фосфаты, мг/л
Взвешенные вещества, мг/л
Окислительная мощность (ОМ), ХПК/м3сут.
Окислительная мощность (ОМ), гN/м3сут.
Окислительно-восстановительная мощность
(ОВМ), гN/м3сут.
65
14
2,0
0,005
5,4
3,4
12
Выход
Биомодули
Контроль
29
49
3,0
4,5
0,26
0,40
0,40
0,60
5,69
7,.90
1,20
1,50
6,7
12,0
158
142
49,8
43,4
52,4
30,9
Эффективность нитрификации составила около 90 %, что свидетельствует о
практическом завершении процесса. При этом окислительно-восстановительная мощность
(ОВМ) сооружений по азоту (характеризующая количество восстановленного азота из
окисленного в процессе нитрификации с учетом его ассимиляции микроорганизмами на
ростовые нужды 12 %) возросла в 1,7 раза, с 30,9 до 52,4 гN/м3сут.
Повышение эффективности совместного процесса «окисления органических веществ
– нитрификации-денитрификации» позволяет предположить, что существенным фактором
воздействия на систему является не только увеличение концентрации ила, но и появление
медленнорастущих
групп
микроорганизмов,
то
есть
повышение
возраста
иммобилизованной
микрофлоры
на
контактных
носителях,
обусловленное
составляющими субстрата.
Повысилась средневзвешенная концентрация ила с учетом его иммобилизации.
Отмечено улучшение седиментационных свойств активного ила, при повышении
концентрации ила в 1,8 раза вынос взвешенных веществ составил, соответственно, 6,7 и
12,0 мг/л.
Экологической характеристикой стабильности работы биологического пруда или
локализованной зоны деструкции залповых загрязнений может служить и суммарный
индекс видового разнообразия азоттрансформирующего биоценоза, сравнение которого
приведено на рис. 4.
Рис. 4. Динамика изменения суммарного индекса видового разнообразия
азоттрансформирующих микроорганизмов
Таким образом, увеличение времени пребывания смешанного, в том числе и
азоттрансформирующего биоценоза в биологическом пруду, соответствующее
увеличению его суммарного разнообразия, обнаруживает тенденцию к снижению
отрицательных видов взаимодействий, за счет положительных, повышающих
устойчивость экосистемы в целом. Следовательно, высокое видовое разнообразие
смешанного биоценоза активного ила свидетельствует о повышении стабильности
системы.
Библиографический список
1. Бондаренко В.Л., Волосухин В.А. Технологические схемы управления качеством воды
на водных объектах: Монография. Новочеркасск: НГМА. 1995. 104 с.
2. Долженко Л.А. Кинетика биохимической деструкции загрязнений сточных вод
лесопромышленного комплекса //Очистка природных и сточных вод: Межвузовский
сборник научных трудов – Ростов-на-Дону: РГАС. 1997. С. 56-58.
3. Долженко Л.А. Реализация задач управления водными объектами //Проблемы
использования водных ресурсов и экологии гидросферы: Материалы Международной
научно-практической конференции. Пенза. 2001. С.16-18.