Пристрій системи біологічної очистки
2. Технологія будівництва
Природна водойма є збалансовану екосистему, в якій діють механізми самоочищення. Самоочищення води у водних екосистемах відбувається в результаті протікають фізико-хімічних і біологічних процесів за участю гідробіонтів: рослин і живих організмів. Одними з досить ефективних методів поліпшення якості води в водоймах служить технологія биофильтрации. а також споруди рослинних біоплато.
Система биофильтрации - це зона в водоймі, заповнена гравієм або цеолітової крихтою, на яких природним чином утворюється біоплівка. При подачі за допомогою насосів через діффузорного трубки води і її проходженні через шар гравію або цеоліту, відбувається її очищення бактеріями, що знаходяться в біоплівки. Біофільтри забезпечують механічну та біологічну очистку води.
Заселення зони биофильтрации живими організмами-гідробіонтами виконується за результатами біотестування водойми. Також, підбір мікроорганізмів здійснюється з урахуванням всіх кліматичних і екологічних факторів зони розташування водойми (штучного озера).
Надходить у водойму вода не повинна бути джерелом забруднення. Для цього застосовуються системи біоплато. Біоплато являють собою блоки з грунтово-грунтової сумішшю і водоростями. Вони встановлюються в прибережній зоні в точках надходження у водойму поверхневого стоку і здійснюють очистку води, що поступає.
Біоплато виконує роль біогеохімічного бар'єру, в якому оптимізовані водний, тепловий і харчової режими, а рослини виконують роль біологічного концентрату. За рахунок втрати швидкості водного потоку в осад випадають зважені частинки, а за рахунок фільтрації через грунтово-рослинний шар з води видаляються підвищений вміст забруднюючих речовин.
- - екологічно чиста технологія;
- - незначні капітальні вкладення;
- - тривалий термін експлуатації;
- - відсутність експлуатаційних витрат;
- - підвищення якості води в штучних озерах
Технологія спорудження біоплато
Продуктивність біоплато залежить від якості попередньо очищених вод і їх обсягу. Навантаження на біоплато при цьому коливається від 1 до 4 м3 очищаються водам на 1 м2 площі на добу.
Всі системи трубопроводів (розподільні і збірні) виготовляються з полівінілхлоридних або поліетиленових труб.
Завантаження дренажного шару біоплато складається з інертного матеріалу (наприклад, митого щебеню) розміром 40-70 мм, куди вноситься біопрепарат з іммобілізованими на інертному носії (наприклад, торфі) мікроорганізмами-деструкторами нафтопродуктів, жирів, масел та інших органічних речовин (СПАР, пестицидів, гербіцидів і ін.). Біопрепарат (наприклад, «Еконадін», «Трофойл») сприяє сорбції та деструкції органічних речовин, поліпшення санітарних показників якості води; засипається безпосередньо в дренажний шар в місцях посадки вищих водних рослин, що сприяє їх росту.
Над розподільної системою дрен, покритих щебенем, укладається утеплювач (голкопробивний геотекстиль) щільністю 300 - 500 г / м.кв. який не перешкоджає проростанню вищих водяних рослин. Геотекстиль покривається шаром щебеню.
Висадка вищих водяних рослин здійснюється в дренажний шар щебеню на рівні і уздовж верхніх дрен. Для посадки використовують очерет звичайний, очерет озерний, рогіз вузьколистий, аїр болотний та ін.
На закритому біоплато вода очищається до таких показників (в залежності від вихідних концентрацій в забруднених водах):
Роль вищих водних рослин в поліпшенні якості води в біоплато
Управляти якістю води в водоймах за вмістом у ній біогенних елементів можна з використанням вищої водної рослинності (ВВР або макрофітів) - біоплато.
У формуванні якості води важливу роль відіграють вищі водні рослини: очерет, очерет, рогіз, рдест, сусак і ін. Відомо їх застосування для доочищення стічних вод підприємств легкої, металургійної, вугільної промисловості, тваринницьких комплексів, побутових стічних вод. Поглинаючи значна кількість біогенних елементів, вищі водні рослини знижують рівень евтрофікації водойм. Вони засвоюють і переробляють різні речовини (феноли, ДЦТ), сприяючи осадженню зважених і органічних речовин; насичують воду киснем; створюють сприятливі умови для нересту риб і нагулу молоді; інтенсифікують очищення води від важких металів і нафтопродуктів за рахунок нефтеокисляющих бактерій.
У присутності вищих водних рослин в 3-5 разів швидше розкладаються нафтопродукти. Життєдіяльність макрофитов сприяє Спливання нафтопродуктів, які осіли на дно, і їх руйнування. Навіть при безперервному надходженні у водойму нафтопродуктів в заростях вищих водних рослин вони присутні в значно менших кількостях, ніж на відкритих плесах. Найбільш перспективні для очищення води від нафти - очерет озерний і рогіз вузько- і широколистий. Камиш озерний інтенсивно очищає воду і від фенолів. Одна рослина очерету масою 100 г здатне витягнути з води до 4 мг фенолу. Крім фенолу поглинаються і його похідні (пирокатехин, резорцин, ксилол та ін.).
У процесах фотосинтетичної аерації макрофіти відіграють не меншу роль, ніж фітопланктон. Вони здатні накопичувати в своєму тілі різні елементи. Так, сусак здатний накопичувати 7,52 мг фосфору на 1 г сухої маси. Камиш активно акумулює марганець, ірис - кальцій, осока - залізо, ряска - мідь. В процесі мінерального живлення вищі водні рослини в природних умовах поглинають і утилізують в своїх органах значна кількість речовин. Вищі водні рослини здатні акумулювати радіонукліди (цезій - 137, стронцій - 90, кобальт - 60). Вищі водні рослини утилізують азот стічних вод підприємств з виробництва мінеральних добрив. Витяг азоту із стічних вод біологічних ставків за допомогою вищих водних рослин покращує якість води.
Не менш важлива роль вищих водних рослин в регуляції "цвітіння" води, оскільки зарослі макрофітами ділянки водойм не «цвітуть". Це пояснюється конкуренцією за біогенні елементи, що поглинаються вищими водними рослинами. Відомо, що очерет збагачує киснем не тільки воду, а й грунт, на якій росте, сприяючи посиленню процесів окислення. Кисень циркулює по порожнистим стеблах і проходить в корені по повітряпровідним паросткам, а густі мочкувате водно-повітряні коріння рослин, як своєрідний механічний фільтр, затримують зважені у воді частинки і очищають від них воду.
Дуже цінна здатність тканин очерету детоксіціровать різні отруйні сполуки. Досить високі концентрації аміаку, фенолу, свинцю, ртуті, міді, кобальту, хрому не позначаються помітно на його зростанні і розвитку. Очерет є також прекрасним субстратом для розвитку різних видів прикріплених водоростей, що беруть участь у формуванні якості природних вод. У обростаннях вищих водних рослин в основному зустрічаються діатомові, зелені, в меншій мірі - синьо-зелені і інші водорості. У великій кількості тут виявлені гриби, азотобактер, а також бактерії, здатні розкладати крохмаль і клітковину. Разом з водоростями ці мікроорганізми беруть активну участь в самоочищення водойм.
Доведено, що вищі водні рослини здатні витягувати з води відносно великі кількості урану, радію, торію. У рослинах очерету, що росте на ділянках, які піддаються впливу забруднених вод, накопичується до кінця вегетації приблизно в 4 рази більше заліза, кальцію - в 100 разів, магнію - в 1,2, азоту - в 1,5, фосфору - в 1, 3 рази більше, ніж в рослинах, що не піддаються впливу стічних вод. Велику роль в регуляції процесів розмноження водоростей грає не тільки конкуренція за біогенні елементи, але і метаболіти вищих водних рослин, що проявляють фітонцидні властивості і пригнічують розвиток водоростей.
Таким чином, вищі водні рослини можуть відігравати суттєву роль в зниженні чисельності водоростей, в першу чергу, в невеликих штучних озерах, схильних до "цвітіння" при евтрофікації.