Біологічне очищення стічних вод різного походження

Abstract

Дисертація присвячена вивченню біологічного очищення з використанням гідробіонтів виду Eichornia crassipes, дослідженню цієї технології для визначення оптимальних показників роботи та удосконаленню способу очищення. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що полягає у відсутності ефективної та екологічно виправданої технології очищення стічних вод. Наукове завдання полягало в обгрунтуван ні ефективної технології очищення стічних вод, яке вирішене шляхом експериментальних досліджень процесів трансформації забруднень у стоках. У дисертаційній роботі наведені результати спостережень за екологічними особливостями рослин виду E.crassipes, оцінена можливість культивування їх для очистки стічних вод, визначені оптимальні умови утримання та розмноження рослин в умовах штучного клімату та в умовах реальних очисних споруд. Визначені особливості росту рослин виду E.crassipes у різних за забрудненням водних середовищах за такими показниками: приріст надводної та підводної частин, приріст фітомаси. Визначена залежність розмірів та ваги рослин від щільності їх зростання. Отримані дані щодо впливу температур водного та повітряного середовища на ефект очистки стічних вод, досліджено залежності інтенсивності очистки від гідравлічного навантаження на біофільтр та кількості біомаси рослин у біофільтрі. Основні результати досліджень знайшли відображення в рекомендаціях виробництву щодо оптимізації умов культивування рослин, запропоновано спосіб у вигляді технологічної схеми очистки стічних вод.

The thesis covers the research related to the biological purification with the use of Eichornia crassipes genus hydrobionts, as well as to styding this technology for determining the optimal indices of work and improving the purification technique. The thesis presents the theoretical generalization and a new way of solving the scientific problem which lies in the absence of the efficient and ecologically justified technology of the sewage purification. The research was aimed at substantiating an afficient technology of the sewage purification. The above problem was solved through carrying out the experimental investigation into the processes of transforming the sewage pollution/ The thesis also highlights the results of the observation about the ecological peculiarities of E.crassipes genus plants. The author presents the evaluation of the possibility of cultivating the plant for the sewage purification, Determines the optimal condition for keeping and reproducing the plant under the condition of the artifical climate and real purification structures. The author also determines the peculiarities of E. crassipes genus plant growth in various (as to the level of pollution) water environments according to the following indices: the gain in the surface parts and the gain of fitomass. The dependence of the plant size and weight on their growth density is determined. The data related to the effects of the temperature of the aquatic and aerial environment on the sewage purification efficiency are obtained, the dependence of the purification intensity on the hydraulic load on the biofilter and on the plant biomass quantity in the biofilter is investigated. The basic results obtained are reflected in the recommendation for the production as to the optimization of the plant cultivation conditions. A technological scheme of the sewage purification is suggested.

Диссертация посвящена изучению биологической очистки с использованием гидробионтов вида Eichornia crassipes, а также исследованию этой технологии для определения оптимальных показателей ее работы. В диссертационной работе представлены результаты наблюдений за экологическими особенностями растений вида E.crassipes и оценена возможность практического их культивирования для очистки сточных вод, определены оптимальные условия содержания, интенсивного размножения и размещения растений, поддержания их численности в течение вегетации в условиях искусственного климата и реальных очистных сооружений. Установлено, что растения вида E.crassipes успешно адаптировалось к местным экологическим условиям. Период вегетации эйхорнии в условиях Полесья может продолжаться 4…7 месяцев. Наиболее активная вегетация наблюдается у растений, находящихся в отстойниках, куда постоянно поступают сточные воды с повышенной концентрацией исследуемых ингредиентов стока. Среднемесячный прирост фитомассы Е.crassipes составляет 39,2 г. С повышением среднесуточной температуры воздуха и продолжительности светового дня интенсивность извлечения ингредиентов из водного раствора возрастает и достигает максимума в теплые летние месяцы – июль и август, минимума – в апреле. Оценка гидроботанической очистки стока по показателям извлечения из водного раствора ингредиентов свидетельствует о высокой эффективности использования E.crassipes. Оптимальным режимом проведения процесса очистки сточных вод является очистка при температуре водной среды 35±2 оС. Сточные воды, очищенные при такой температуре, имели наилучшие показатели извлечения содержания таких ингредиентов как ХПК – 1940 мгО2/л, БПК5 – 1008 мгО2/л, фосфатов – 0,07 мг/л; железа – 0,00 мг/л; сульфатов – 102,24 мг/л. Стоки, очищенные при температуре 40±2 оС, по некоторым показателям имели лучше результаты, чем при очистке сточных вод с температурным режимом 35±2 оС (ХПК – 190 мгО2/л; взвешенные вещества – 61,48 мг/л). При термофильном режиме (при 45+2оС) происходит минимальное извлечение веществ из воды за максимальное время. Определено оптимальную скорость протока воды в биофильтре. При скорости протока воды в биофильтре 004 м3/м2·час – глубина очистки наивысшая и составляет 58%. С повышением скорости течения воды – качество очистки стока падает, однако при незначительном повышении скорости протока воды до 0,008 – 0,01 м3/м2·час качество очистки уменьшается всего на 6–8 %. Доочистка сточных вод, обработанных при разных концентрациях растений E.crassipes показала, что при концентрации растений 12 г/л по сравнению с 6 г/л и 8 г/л была достигнута наивысшая степень очистки стоков от взвешенных частиц, аммонийного азота, фосфатов, сульфатов,хлоридов, железа. Значения рН, жесткости воды и растворенного кислорода по всем вариантам улучшились. Технология очистки сточных вод с использованием растений вида E.crassipes показывает, что качество очищенных стоков (степень очистки 80– 90 %), отвечают требованиям к качеству стоков. На основании результатов экспериментальных исследований разработаны рекомендации по проектированию сооружений биологической очистки сточных вод.