В Германии ученые в ходе исследований установили, что папоротник Salvinia Molesta отлично поглощает маслянистые вещества, в том числе нефтепродукты. В природе этот вид флоры считается сорняком, но поскольку у него были открыты новые свойства, он станет полезным для очищения воды морей и океанов в случаях разлива нефти.
p, blockquote 1,0,1,0,0 -->
Открытие поглощения нефти папоротником было сделано случайно, после чего этот эффект растения начал глубоко изучаться. Липофильная поверхность листьев папоротника притягивает различные жиры, но в свою очередь отталкивает воду. Еще на них есть микроволоски, которые также забирают и поглощают молекулы жирных веществ.
p, blockquote 2,1,0,0,0 -->
Папоротник данного вида обитает в природной среде в теплых широтах. Он растет вблизи водоемов, а местами распространяется по водной поверхности. В некоторых уголках планеты, к примеру, на Филиппинах это растение используют для очистки воды.
p, blockquote 3,0,0,1,0 -->
p, blockquote 4,0,0,0,0 --> p, blockquote 5,0,0,0,1 -->
Различные водоемы загрязняются после аварий техмаслами и нефтью, химическими соединениями, бытовыми стоками. Все это существенно загрязняет воду, делает ее непригодной для обитания многих видов флоры и фауны. Папоротник можно пускать в загрязненные водоемы, а поскольку он быстро размножается, он сможет поглотить нефть, очистив водоем за короткое время.
Ликбез о протяжных и ответвительных коробках
На мероприятиях международного значения все чаще встают вопросы рационального природопользования и охраны окружающей среды. Год экологии в России внес существенные изменения в решение важных экологических вопросов, в первую очередь о минимизации нефтяных разливов и предотвращении подобных загрязнений.
В 90% случаев аварии с разливом нефтяных продуктов происходят на воде. Определение концентрации вредных веществ осуществляется анализаторами нефтепродуктов, ознакомиться с которыми можно на сайте http://vistaros.ru/stati/analizatory/pribor-dlya-opredeleniya-nefteproduktov-v-vode.html
Данная статистика включает загрязнения водоемов промышленными стоками, богатыми высокотоксичными соединениями, а также протечку товара без создания угрозы взрыва.
Виды нефтяного загрязнения
Масштабы загрязнения определяют вид работ, которые необходимо выполнить для его ликвидации. По своей природе нефть и ее продукты неоднородны: различная фракционная плотность обеспечивает распространение горючего по всей толще воды. Констатируют разлив по пятну светлых нефтепродуктов – бензину, керосину, лигроину и газойлю, плотность которых меньше плотности воды. Вместе с ветром и течениями они способны распространяться на огромные территории. Сопутствующие нефти газы выделить из воды невозможно и нецелесообразно, несмотря на вред растительному и животному миру. Поэтому главной задачей служб по чрезвычайным ситуациям является оперативность действий.
Локальные протечки нефтепродуктов в озерах, морях или труднодоступной скалистой местности фиксируются, но не устраняются. Это связано с тем, что нефть имеет органическое происхождение и в небольших количествах окисляется и перерабатывается организмами.
Мероприятия по устранению масштабных разливов нефти
Первоначально существовал метод зачерпывания слоя загрязненной воды с последующим ее хранением в цистернах. Этот метод полностью вытеснился технологиями химического взаимодействия нефти со специально подобранными адсорбентами. После поглощения нефтепродуктов материалы подвергаются регенерации, а нефтяные остатки подлежат прямому использованию. Согласно патентным изобретениям, в качестве сорбентов широко применяются окись хрома, резиновая крошка, бактерии и микроорганизмы.
Абсолютно безвредным адсорбентом является снег. Но главным аспект его применения – экономическая выгода. Производить его можно в плюсовые температуры непосредственно перед процессом сорбции с помощью снегогенераторов.
Во избежание быстрого расползания нефти по поверхности, специалисты предложили вводить в места загрязнений соединения, растворение которых относится к эндотермическим реакциям (аммиачная селитра). Это позволяет охладить воду в летнее время до -12°С, что способствует увеличению вязкости нефти и облегчает ее сбор.
Для экономии хладагентов принято использовать снег в совокупности со льдом. Благодаря данной технологии ледяная поверхность освобождает толщи воды от тяжелых нефтяных остатков, поднимая их на поверхность. Находящийся сверху снег в силу пористой структуры впитывает материал. Таким образом, одновременно решаются проблемы подъема нефти наружу и локализации загрязнения.
Вышеописанный химический способ устранения разливов нефти широко используется в открытых водоемах вдали от нефтехранилищ, нефтедобывающих и перерабатываемых производств. В прилежащих к заводам районах, озера и реки оборудуются специальными нефтяными ловушками и гидроциклонами.
Нефтяные ловушки представляют собой установленные по всей толще воды перегородки, задерживающие самотек нефтяного пятна, работающие по принципу отстойника.
Если воспринимать систему «вода-нефть» как эмульсию, то выделение масляных элементов происходит под действием центробежной силы гидроциклонов.
Применение специального оборудования для предотвращения и распространения загрязнения от нефтепродуктов на водоемах позволяет быстро достичь желаемого эффекта, однако экономическая сторона вопроса не позволяет устанавливать их повсеместно.
Папоротник поможет очистить от нефти поверхность морей и океанов
Немецкие ученые Технологического института Карлсруэ (TIK) и Боннского университета провели исследование, в результате которого выяснили, что папоротник вида Salvinia Molesta прекрасно поглощает с поверхности воды маслянистую по своему составу нефть. Открытие позволило задуматься о применении растения, которое считается сорняком, в чрезвычайных ситуациях, когда нефть разливается по поверхности воды, передает Science Daily.
«Способность отталкивать воду листьями папоротника Salvinia Molesta и ранее была известна», — пояснила куратор проекта института TIK Клаудиа Зеинджер. По ее словам, эффект поглощения нефти был обнаружен случайно, но изучен впервые.
Как информирует издание, листья папоротника Salvinia имеют липофильную поверхность, то есть притягивают липиды — жиры и жироподобные вещества, но отталкивают воду.
Исследователи из немецкого Технологического института Карлсруэ заметили данные уникальные свойства растения и теперь намерены использовать их для ликвидации нефти с поверхности воды.
Им удалось выяснить, что адсорбирующие свойства поверхности папоротника усиливаются липофильными микроволосками, которые довольно быстро захватывают капельки маслянистой нефти.
Папоротник вида Salvinia Molesta является по своей природе крупнолистым плавающим растением, встречается в местах с тропическим и субтропическим климатом. В своих естественных местах обитания растение плотно покрывает поверхность водоемов. Ранее ученые на Филиппинах, к слову, также обнаружили полезные свойства папоротника для очистки больших объемов воды.
«Поврежденные трубопроводы, аварии на нефтяных танкерах и платформах, бурение нефтяных скважин – все это приводит к загрязнению воды либо нефтью, либо техническими маслами. – пишет Science Daily .
— Традиционные методы очистки разливов нефти связаны с целым спектром негативного воздействия на окружающую среду.
Это, например, сжигание топлива или использование химических реагентов для ускорения разложения нефти, что часто вызывает вторичное загрязнение воды».
Папоротник довольно быстро размножается, захватывая большие участки воды, из-за чего растение считается сорняком. Salvinia буквально за 30 секунд поглощает нефть с поверхности воды.
Это свойство продемонстрировано в коротком демонстрационном видео, которое подготовили ученые.
Сегодня папоротник имеет потенциальную возможность стать недорогим и экологически безопасным адсорбентом нефтепродуктов.
В институте KIT уже разработали пластиковый аналог этого растения, он также отталкивает воду и поглощает нефть, сообщает Science Daily.
Учёные исследуют водоочистительные свойства плавающих папоротников
Отдельные разновидности плавающих папоротников обладают эффективной способностью к поглощению нефтяных отходов в загрязнённой воде. Растения данного вида зачастую рассматриваются многими в качестве водных сорняков, однако они могут сыграть большую роль в деле очистки водоёмом от разливов углеводородов.
Коллектив учёных из технологического института в Карлсруэ (Германия) опубликовал отчёт об исследованиях очистительных свойств водных папоротников. Текст отчёта был помещён на страницах журнала «Bioinspiration & Biomimetics».
Указывается также, что к разработкам присоединились исследователи из Института биоразнообразия растений (Университет Бонна).
Объектом исследований стал водный папоротник вида Salvinia, поверхность листьев которых покрыта небольшими волосками. Эти волоски, известные как трихомы, и выступают в роли главных поглотителей масляных и нефтяных загрязнений.
При этом важную роль для обеспечения максимальной степени поглощения загрязнений играет форма кончиков трихом.
Из четырёх разновидностей трихом была выбрана наиболее эффективная, отличающаяся максимальной степенью поглощения загрязнений.
Немецким учёным удалось разработать синтетический заменитель трихомы водного папоротника Salvinia, который получил название «нанофур». Это вещество обладает способностью избирательного поглощения масел, находящихся в воде. Тщательное изучение растений значительно помогло учёным отыскать пути повышения потенциальных возможностей поглотительных способностей материала «нанофур».
Использование плавающих папоротников для очистки воды от нефтяных и масляных пятен даёт возможность эффективно решать одну из насущных экологических проблем. А применение нанофура в дальнейшем поможет одновременно решить две проблемы:
- избавиться от нежелательной водной растительности
- и очистить воду от нефтяных примесей.
Биологическая очистка водоемов
Нефтеокисляющая микрофлора, как показали исследования последних лет, присутствует практически во всех природных водоемах. Арктическая экспедиция МГУ, например, обнаружила микробы, окисляющие керосин, нафталин, парафин и иные нефтепродукты, во всех пробах воды на трассе Северного морского пути. Аналогичные данные получены для воды и грунтов Енисея и Каспия.
Очищают водоемы от нефтепродуктов и высшие растения. В их присутствии нефтяная пленка концентрацией 1 г/л исчезает всего за 5-10 дней, тогда как без них на это требуется около месяца.
К числу таких растений относятся тростник, рогоз узколистный и камыш озерный, которые в подобных условиях даже лучше растут – становятся на 10-15 сантиметров выше.
А водный гиацинт – эйхорния – успешно поглощает не только нефтепродукты, но и фенолы, инсектициды, соединения ртути, свинца и кадмия.
Вообще-то водники всегда считали эйхорнию злостным сорняком. Распространившись из водоемов Америки по тропикам всего мира, она интенсивно размножается и создает значительные препятствия судоходству.
Вода в местах обитания эйхорнии отличается особой чистотой, и потому в США был поставлен следующий эксперимент. Окружив зарослями водного гиацинта водоем, в него спускали сточные воды, предварительно обработанные озоном.
Эйхорния очищала объем бассейна от токсичных примесей всего за пять дней, и это оказалось вдвое дешевле традиционно используемой очистки.
Тем более, что, газифицируя отработавшие растения, из них можно получать газ, подобный природному, а из золы сожженных растений извлекать свинец, кадмий, ртуть и т. п.
У нас в стране тоже ведутся исследования по использованию эйхорнии в биологических очистных сооружениях, и проводят их специалисты фирмы “Пермнефтеоргсинтез”. Первые результаты, полученные в России, оказались обнадеживающими.
Но более перспективна для наших широт “родственница” тропической эйхорнии – элодея канадская, тоже весьма активно размножающаяся и к тому же эффективно накапливающая радиоактивные элементы.
Специалисты московского НПО “Радон” обнаружили в ее корнях стронций, цезий, кобальт и продукты распада радия, тогда как ни в донных отложениях, ни в воде приютившего ее водоема этих радионуклидов не оказалось.
Проведенная затем серия экспериментов по очистке жидких радиоактивных отходов элодеей канадской показала, что она эффективно работает в течение 15 дней, а затем умирает. “Отработавшую” массу можно утилизовать, а для очистки использовать следующую партию.
Т. СЕРЕДА. Биологические методы очистки водоемов от нефти. “Новые технологии для очистки нефтезагрязненных вод, почв, переработки и утилизации нефтешламов. Тезисы докладов”. Москва, 2001, стр. 12-16. В. ВАРНИКОВ. Живые приборы. “Барьер безопасности” № 2, 2002, стр. 14-15.
Лучшие способы очистки сточных вод от нефтепродуктов
Различные соединения, содержащие нефть и нефтепродукты, являются следствием многих технологических процессов.
Вода, сильно загрязненная нефтепродуктами
Ту или иную степень отравления воды такими веществами может создать как небольшое предприятие (даже СТО или заправка, на которых они могут храниться), так и большие технологические комплексы современных заводов.
Наибольшая угроза отравления воды нефтепродуктами исходит от нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, от металлургических промышленных предприятий и комплексов химической промышленности.
Не меньше угрозой отравления нефтесодержащими веществами воды и почв будет и недостаточно эффективная работа коммунальных предприятий, которые занимаются очисткой сточных вод.
Вред нефтепродуктов попадающих в воду
В случае попадания нефтепродуктов в водоёмы в результате работы заводов или нефтеперерабатывающих предприятий — происходит постепенное угнетение местной экосистемы, что в перспективе приводит в вымиранию местной флоры и фауны. Это очень опасный процесс, который нельзя допускать вообще.
Те же виды, которые переживают новое состояние водоёма – обычно теряют способность размножаться. И это в лучшем случае. В худшем же попадание нефти в окружающую среду приводит к очень тяжелым последствиям.
Например, при попадании в открытый источник типа моря или озера, нефть равномерно растекается по его поверхности. Она накрывает плотной пленкой огромную толщу озера, тем самым, блокируя нормальный доступ кислорода и солнечных лучей к подводным обитателям.
Совершенно очевидно, что без солнца и воздуха ни водоросли, ни морские жители долго не протянут. Это приведет к их вынужденной миграции. Если же убегать некуда, например нефть разлилась из-за завода, что находится возле озера, то гибель их почти неминуема.
Попадание нефтепродуктов, в случае сброса недостаточно очищенных стоков от промышленных предприятий в почву, также со временем нарушает её плодородную функцию, разрушая баланс содержания азота. Не менее опасна нефть, и попавшая в грунтовые воды, поскольку будет изменяться их минеральный состав.
Стационарные системы очистки сточных вод от нефтепродуктов
При этом вывести ее из почвы будет чрезвычайно сложно, так как работы эти нерентабельны и очень трудоемки. Даже после полной очистки плодородность земли существенно снизится. Восстановить ее можно только современными методами удобрения и химического насыщения грунта. А они довольно дорогостоящие.
Попадание нефтепродуктов в воду, которую в дальнейшем употребляет внутрь человек также оказывает на него отравляющее воздействие, часто – канцерогенное, увеличивая риск раковых заболеваний. Впрочем, пить такую воду вы вряд ли согласитесь, так как она имеет характерный привкус и запах.
Сточные воды в современном многомиллионном городе нуждаются в многоэтапной очистке от нефтепродуктов. Особенно это касается сточных вод от частных районов, где в общую массу стоков попадает больший процент бензина и масел, что утекают из гаражей и других подобных строений.
Несмотря на различные методы, в том числе применяемые на нефтеперерабатывающих предприятиях и в оборудовании различных заводов – сама продукция автомобильно-промышленных мощностей предполагает частое использование и хранение нефтепродуктов, а также их перевозку.
От аварий же сейчас никто не застрахован, поэтому случаи разлива нефти достаточно часты. Как видно из вышеописанных фактов и суждений, нефть в открытом виде может серьезно навредить человеку и его окружению. А потому вопросам очистки жидкостей от нефтепродуктов следует уделять особое внимание.
к меню ↑
Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов
Все используемые способы очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов (в том числе те, которые используются на нефтеперерабатывающих предприятиях и в очистных сооружениях заводов) делятся на два типа:
- Механическая очистка нефтесодержащих сточных вод,
- Биологическая очистка нефтесодержащих сточных вод.
Схема стандартного нефтеуловителя или нефтяной ловушки
Соответственно, первичным этапом будет механический (он же – подготовительный к биологическому). На этом этапе удаляются от 70 до 95 процентов загрязнений (в случае использования только жироловок или отстойников для нефтепродуктов — эффективность очистки не превышает 50 процентов).
Механическая очистка нефтесодержащих сточных вод (в том числе — промышленных) может производится различным оборудованием и предполагает механическое удаление нефтепродуктов с поверхности воды.
Сточные воды проходят различную очистку фильтрами для удаления механических примесей, на этом же этапе используются так называемые «жироловки» или «бензо жироуловители» (нефтеловушки).
Также, как на начальной, так и на конечной стадии очистки могут применяться сорбирующие боны, которые собирают из толщи воды соединения углерода.
Нужно здесь уточнить, что такие нефтеловушки, как правило, применяются для удаления плотной нефтяной плёнки, что может быть более характерно при разливе больших объёмов нефти на нефтеперерабатывающих концернах или при транспортировке.
В данном случае, как элемент механической очистки сточных вод, применяется и мембранный метод очистки, но это не настолько распространено на территории бывшего СНГ, хотя и является эффективным способом очистки.
В очистных сооружения заводов и предприятий часто используется устаревшее оборудование и достаточно простые нефтеловушки.
Биологические методы очистки нефтесодержащих сточных вод включают обработку биологически-активной средой – то есть вода поступает в резервуар с микроорганизмами, которые поглощают или ускоряют распад определённых соединений и нефтепродуктов.
Сборные резервуары для очистки сточных вод заводов от нефтепродуктов
Кроме отстойников с микроорганизмами (вроде биологически-активного ила или бактерий-деструкторов нефти) также применяются и различные биофильтры-улавливатели. Они позволяют исключить из жидкости остатки элементов, что не были выловлены до этого.
На последующих стадиях доочистки и обеззараживания не ставится задача удаления нефтепродуктов из состава сточных вод, хотя может быть реализована мембранная очистка.
На специализированных нефтеперерабатывающих предприятиях или в очистных системах заводов, может применяться и установка электрической или электрохимической очистки сточных вод (в дополнение к механической).
Там же вода, прошедшая механическую очистку, может снова быть пущена в работу, поэтому метод применяется иногда и как основной. Если же вода подлежит сбросу, то на нефтеперерабатывающих предприятиях она проходит все стадии очистки, включая биологическую и механическую.
Основными вариантами электрической очистки нефтесодержащих сточных вод является электрокоагуляция и электрофлоатация загрязнённых сточных вод.
Данные процессы включают в себя электролиз воды в определённых условиях, благодаря чему происходит связывание вредных веществ и выпадение таковых в осадок, более тяжёлый, чем вода (в основном, таким образом происходит очистка от взвешенных частиц и гидро-оксидных групп).
Также, на нефтеперерабатывающих предприятиях могут использовать оба данных процесса одновременно в составе одного прибора. Таким образом, людям удается повысить эффективность очистки жидкости, хотя и затраты на выполнение этих процессов тоже увеличиваются пропорционально.
к меню ↑
Оборудование для очистки
Бензомалосуловители или нефтеуловители (нефтеловушки) — это оборудование, что применяется чаще всего. Также, данное оборудование обобщённо называют сепараторами нефтепродуктов.
Нефтеуловители в процессе монтажа, монтируются под землю
Установка нефтеловушки предполагают подачу поверхностных сточных вод (самотёком). Представляют собой они баки разнообразной конструкции – от достаточно компактных (обслуживающих АЗС), и до масштабных очистных сооружений на нефтеперерабатывающих предприятиях, в очистных системах заводов или канализационных коллекторах.
Как правило, такое системы предполагают подземный тип установки (в этом случае изготавливаются из железобетона). Компактные разновидности могут ставится и на пол, и быть изготовлены из нержавеющей стали или полиэтилена.
Принцип работы нефтеловушки предполагает, что после подачи воды самотёком, жидкость поступает в первый фильтр, где и происходит первичное оседание более плотных частиц нефтепродуктов.
Составляющим элементом нефтеловушки может быть и первичный песчаный фильтр, через который и производится слив жидкости. Второй фильтр нефтеловушки заставляет укрупняющиеся частицы всплывать на поверхность.
Есть нефтезборщики другой конструкции. К примеру, «скиммер» представляет собой устройство, удаляющее нефтепродукты следующим образом. В резервуар опущена лента, которая при вращении прибора, подаёт в устройство коллекторную ленту с нефтепродуктами (тонким слоем на ленте).
После прохождения нефтеуловителя – лента подаётся обратно в резервуар. Установка снимает загрязнение с поверхности нефтесодержащих сточных вод, для функционирования требуется электричество. Такой тип устройства может применяться как отдельно, так и вместе с стационарным подземным сепаратором.
Оборудование, работающее на принципе электрофлоации, можно рассмотреть на примере компактного варианта, который может применяться на АЗС для очистки нефтесодержащих сточных вод.
Установка представляет собой пластиковый корпус, электродный блок и компрессор для подачи питания, а также – систему сбора нефтешлама (осадка). Обычно данный блок комбинируется с сорбционным фильтром или фильтром с ультра-мембраной (куда затем подаётся вода после обработки электрофлоататором).
Аэротенки для биологической очистки сточных вод от нефтепродуктов предполагают подачу воды в резервуар (обычно прямоугольный) в котором биологически-активный ил и бактерии производят интенсивное окисление веществ, содержащихся в воде. Работает система аэрации, которая подаёт в резервуар кислород, и в результате способствует нужной реакции.
Аэротенки требуют постоянного контроля за температурным/кислородным режимом. Обычно являются составной частью комплексной системы био-очистки и могут применяться на нефтеперерабатывающих предприятиях, как очистные сооружения больших заводов или для очистки канализационных сточных вод.
Данная разновидность биологической очистки называется аэробной, но процесс окисления может протекать и анаэробно. В многоступенчатых системах очистки нефтесодержащих сточных вод обычно комбинируются оба метода.
к меню ↑
Очистка воды и дна естественных водоемов от загрязнений
Загрязнение естественных водоемов отражается на всей экосистеме и угрожает последствиями для человека. Особенно это касается жителей близко расположенных территорий.
Испарения из засоренной воды поступают в воздух. Мусор приобретает мелкодисперсную форму и действует на дыхательные пути и иммунитет. Невозможные условия для нормальной жизнедеятельности водных видов флоры и фауны приводят к исчезновению некоторых их видов. Эти факты подтверждают актуальность биологической очистки водоемов и разработки новых методов для этого.
Разновидности загрязнений и их воздействие на водоем
Определить, что водоем требует очистки можно по следующим признакам:
- грязноватая жирная пленка на воде,
- обильные заросли водорослей и ила,
- плохой запах,
- помутнение воды.
Чаще всего реки, озера или пруды засоряются бытовыми отходами, стволами деревьев, которые утонули в воде, илом.
Данные элементы ухудшают состояние водоема, как места жизнедеятельности живых организмов, за счет процессов разложения и выделения опасных веществ.
Объемные части становятся механической преградой для продвижения в воде плавательных средств, способствуют застою воды и тормозят процессы самоочищения.
Способы очистки воды от загрязнения
В зависимости от степени загрязнения, размера водоема и характера загрязнения выбирают определенный метод очистки из следующих:
- механическое чистка,
- химический метод,
- биологический метод,
- воздействие на воду ультрафиолетом.
Наиболее распространенный метод – механический. При его использовании в первую очередь происходит осушение водоема, посредством откачивания воды. После этого приступают к обработке дна – удалению всех инородных элементов, мусора и ила.
На очищенное дно наносится покрытие, которым может быть песок, мелкие камни, глина. Очищенный водоем наполняется свежей водой.
Необходимость осушения делает этот метод актуальным для небольших по размеру озер, прудов (в том числе промышленных).
Есть и другой вариант механической очистки – использование прибора, который фильтрует воду. Он погружается в водоем. Вода, проходя сквозь это приспособление, оставляет внутри него мелкий мусор.
Фильтры требуют своевременной замены для эффективного использования аппарата.
Для механической очистки дна применяются различные приспособления, которые работают по принципу пылесоса и очищают дно от мусора, ила.
Применение химического метода необходимо при выраженном дисбалансе микроэлементов и их соединений в воде. Для этого предварительно проводят анализ жидкости.
Выявленные в ней соли тяжелых металлов, продукты гниения и разложения, например, аммоний и его соли, требуют нейтрализации.
Необходимо тщательно и точно рассчитать, какие вещества следует ввести в воду и их количество, чтобы произошла нейтрализация и вода была безопасной для живых организмов. Также, с помощью химической очистки, вода обогащается кислородом.
Для биологического очищения воды используется колония микроорганизмов. Прибор с помещенными внутрь аэробными и анаэробными бактериями помещается под воду.
Эти бактерии не несут вреда для организма человека и проживающих в воде животных. В процессе их деятельности, нормализуется биологический фон водоема.
Патогенные организмы погибают за счет конкуренции и воздействия продуктов, которые вырабатываются в процессе биологического способа очистки водоема.
Очищение воды воздействием ультрафиолетового излучения проводится специальным источником УФ света. Он помещается в водоем и устраняет патогенные микробы, вирусы. Происходит обеззараживание воды по аналогии с использованием этого облучения для кварцевания. Способ считается надежный и эффективный. Обычно его применяют в комплексе с механической чисткой.
Способы очистки водоёмов от разливов нефти
На мероприятиях международного значения все чаще встают вопросы рационального природопользования и охраны окружающей среды. Год экологии в России внес существенные изменения в решение важных экологических вопросов, в первую очередь о минимизации нефтяных разливов и предотвращении подобных загрязнений.
В 90% случаев аварии с разливом нефтяных продуктов происходят на воде. Определение концентрации вредных веществ осуществляется анализаторами нефтепродуктов, ознакомиться с которыми можно на сайте http://vistaros.ru/stati/analizatory/pribor-dlya-opredeleniya-nefteproduktov-v-vode.html
Данная статистика включает загрязнения водоемов промышленными стоками, богатыми высокотоксичными соединениями, а также протечку товара без создания угрозы взрыва.
Проблемы декоративных водоемов: причины и способы борьбы
«Цветение» воды, илистость, неприятный запах, помутнение, неконтролируемый рост водорослей – все это типичные проблемы, с которыми приходится сталкиваться владельцам декоративных прудов. И в этой статье речь пойдет именно о них, а также о причинах и способах устранения этих неприятных явлений.
Проблема первая: «цветение» водоема
Размножение одноклеточных водорослей рода Cyanophyta – одна из главных причин смены цвета воды. Она зеленеет и становится практически непрозрачной.
В летнее время, когда температура воздуха превышает 30 градусов, эти водоросли могут так активно размножаться, что в короткий промежуток времени покрывают большую часть поверхности озера слоем толщиной до 1 см.
При этом они чрезвычайно активно поглощают кислород, что чревато массовой гибелью рыбы.
Решение проблемы
В борьбе с одноклеточными водорослями помогут ультрафиолетовые лампы. Их мощность рассчитывается в соотношении 2 Вт на кубический метр воды.
Существует большое количество химических препаратов, предназначенных для уничтожения водорослей, но без облучения ультрафиолетом их эффективность не будет продолжительной, и применять такие средства придется постоянно.
Фильтрация воды и хорошая проточность препятствуют чрезмерному размножению водорослей. Подбирая насос, следуйте правилу: на 1 кубический метр воды – 1 Вт мощности агрегата.
Отличными помощниками в очищении водоема станут высшие растения – лилии, лотосы, камыши, которые являются природными фильтрами.
Проблема вторая: помутнение воды Прозрачность и чистота пруда – важнейшие характеристики декоративных водоемов. Для их обозначения используют баллы. 1 балл означает, что прозрачность воды сохраняется на глубине одного метра.
Причины ухудшения этого показателя могут быть разными. Прежде всего, это недостаточная мощность или же полное отсутствие фильтров, которые должны очищать пруд от мусора, попадающего в него извне – пыли, листьев, семян, грязи и т.п. Уменьшают прозрачность воды и рыбы, поднимающие со дна грязь в поисках корма, а также дрейфующие комья мертвых растений, которые не оседают на дно.
Решение проблемы
Первым делом, конечно же, стоит обратить внимание на то, достаточно ли хорошо фильтруется вода. Затем – выяснить, хватает ли рыбе выдаваемого корма, так как в противном случае она будет поднимать ил, пытаясь найти еду. Возможно, стоит уменьшить количество рыбы в пруду.
Для восстановления прозрачности водоема можно использовать и специальные химические средства. Они насыщают детрит кислородом и поднимают его на поверхность. В итоге, с поверхности воды детрит можно легко собрать вручную или скиммером.
В случае необходимости применяются также сорбенты, которые наоборот, опускают детрит на дно.
Проблема третья: неконтролируемый рост нитчатых водорослей Одноклеточные колониальные водоросли рода Кладофора, Улотрикс и Спирогира, на вид напоминающие нити зеленого цвета, растут в озерах на поверхностях любых видов – камнях, бетоне, пластмассе, пленке и даже металле. Не растет так называемая «нитчатка» только на отвесных стенках.
Первой причиной усиленного роста нитчатых водорослей является длительное воздействие прямых солнечных лучей, которые стимулируют фотосинтез.
Загрязнение водоемов различными органическими удобрениями, к примеру, аммиачной селитрой, тоже может спровоцировать чрезмерный рост водорослей.
После дождя или полива газона удобрения попадают в пруд, а «нитчатка» легко их впитывает и начинает расти намного быстрее. Это чревато поломкой системы биологической фильтрации водоема.
Решение проблемы
Полностью избавиться от нитчатых водорослей невозможно, поэтому главная задача – снизить темпы их роста, что вполне реально. Большие нити можно убрать при помощи ручной или механической уборки.
Такую процедуру нужно проводить минимум два раза в неделю. Заселите пруд рыбой, которая питается «нитчаткой» – белым амуром, к примеру.
Но будьте осторожны – рыба из промышленных водоемов может переносить опасные для жителей вашего пруда болезни.
Быстрее всего станет заметным результат применения химических препаратов. Они уничтожают и корни водорослей, но могут быть токсичными для обитателей озера.
Проблема четвертая: заиленность дна водоема
Накопление донных отложений, называемых илом, – неотъемлемый элемент жизнедеятельности любого пруда. Остатки корма, отмирающие водоросли, опавшая листва, грязь, попадающая в воду извне, постепенно уплотняются.
В таком слое развиваются анаэробные процессы, приводящие к выделению газов, токсичных для рыб. При повышенной температуре происходит гниение органических отходов с выделением аммиака и аммония. Данные вещества связывают кислород, из-за чего может начаться массовая гибель рыбы.
Решение проблемы
Дважды в год, лучше всего весной и поздней осенью, нужно производить генеральную очистку пруда. Продуманная система фильтрации также помогает минимизировать количество ила.
Специальный биофильтр выводит аммиак, а механическая фильтрация существенно уменьшает донные отложения. Кроме всего, важно также регулярно убирать мусор, плавающий на поверхности водоема. Можно делать это вручную или установить специальную скиммерную систему.
При высокой температуре воды и значительной илистости стоит еженедельно подменять 20-30% воды в пруду.
Для борьбы с заиленностью применяют и химические средства, но их повсеместное использование не рекомендуется, так как это может отрицательно повлиять на живущую в водоеме рыбу.
Проблема пятая: резкий запах воды
Это явление напрямую связано со степенью заиленности пруда, поэтому, решив предыдущий вопрос, можно частично справиться и с этой проблемой. Устранить неприятные запахи помогут специальные меры.
Решение проблемы
Контролируйте гидрохимический состав пруда и качество воды, которая используется для подмен.
Если состав не соответствует стандартам, привести его в норму можно с помощью разнообразных химических препаратов. Может помочь также усиленная биологическая фильтрация и более частые подмены воды.
Обязательно следите за качеством подменной воды – если ее показатели также не отвечают нормам, перед подменой дайте ей отстояться 2-3 дня.
Александр Озеров, специалист по декоративной аквакультуре
Высшие водные растения в системе биологической доочистки сточных вод птицефабрик
В статье рассмотрена проблема очистки сточных вод, поступающих от производственных зон птицефабрик, отходы которых отличаются высокой концентрацией органоминеральных компонентов. Применение биологических прудов с высшими водными растениями является наиболее перспективной для повышения эффективности доочистки сточных вод. Этот метод основан на практически неограниченной способности высших растений в процессах своей жизнедеятельности использовать многообразие веществ, содержащихся в сточных водах. Безопасная утилизация жидкого помета и сточных вод, содержания и выращивания птицы и перерабатывающих цехов – актуальная проблема, требующая незамедлительного решения на предприятиях птицеводства. Отходы птицефабрик отличаются высокой концентрацией органоминеральных компонентов. Традиционно применяемые технологии очистки коммунальных, промышленных и животноводческих стоков предусматривает механическое разделение загрязненных вод и искусственную биологическую очистку их жидкой фракции. Большинство имеющихся индустриальных сооружений очистки функционируют с низкой эффективностью или с нарушениями технологии и режима эксплуатации, не обеспечивая необходимую степень очистки. В этих условиях при совершенствовании действующих систем очистки жидких отходов птицеводства наиболее перспективно применение для их подготовки к безопасной утилизации различных типов биологических прудов с высшей водной растительностью [ 1, 2]. В последние годы макрофиты стали успешно использоваться в практике очистки вод от биогенных элементов, фенолов, ароматических углеводородов, микроэлементов, нефти и нефтепродуктов, тяжелых металлов, различных минеральных солей из сточных и природных вод, в обеззараживании животноводческих стоков от разных форм патогенных микроорганизмов. Прибрежно-водная растительность, выделяя при фотосинтезе кислород, оказывает благотворное влияние на кислородный режим прибрежной зоны водоема. Обитающие на поверхности растений бактерии и водоросли выполняют активную роль в очистке воды. В зарослях прибрежно-водных растений развивается фитофильная фауна, которая также принимает участие в самоочищении воды и донных отложений, организмы бентоса утилизируют органическое вещество илов и обитающих там бактерий. Под влиянием всех этих процессов в воде повышается содержание растворенного кислорода, возрастает ее прозрачность и содержание биогенных веществ, снижается минерализация воды и количество промежуточных продуктов распада органического вещества. Эффективность действия фильтрующего барьера определяется густотой фитоценоза (то есть, количеством побегов на единицу площади), наличием у растений водных корней и степени их развития, формой и величиной листьев и общей поверхностью растений. Это приводит к уменьшению скорости течения в зоне зарослей и оседанию взвешенных частиц. Оседанию взвеси способствует слизь на поверхности растений. Исследования показали, чем больше поверхность растений и их ослизненность, тем эффективнее осуществляется очистка воды от взвешенных частиц. Растения способны утилизировать и включать в свой метаболизм некоторое количество осевших на их поверхности органических и минеральных взвесей, в том числе и токсических соединений. Часть их инактивируется в растительных тканях и аккумулируется в надводных и подземных органах растений. Некоторые соединения, такие как фенолы, ароматические углеводороды. Под влиянием фитофильтрации увеличивается прозрачность воды, снижается ее минерализация. Основная роль в этом процессе принадлежит прибрежным (тростнику, рогозу, камышу, маннику и др. ) и погруженным растениям (рдестам, элодее, роголистнику, урути и др.). Минерализация сложных органических соединений происходит в присутствии кислорода. При сильном загрязнении запасы растворенного кислорода быстро расходуются, отчего самоочищение воды замедляется. В процессе метаболизма высшие водные растения выделяют в среду физиологически активные вещества, типа фитонцидов и антибиотиков. Это приводит к снижению численности патогенной микрофлоры. Показано, что в зарослях макрофитов коли-титр бывает значительно ниже, чем в открытых участках водоема. Кроме того, растения выделяют в среду различные метаболиты, органические кислоты, полифенолы, которые оказывают благоприятное воздействие на жизнедеятельность гетеротрофных бактерий и других организмов. Стебли растений представляют собой огромную поверхность для развития различных микроорганизмов, которые выполняют активную роль в деструкции органического вещества и очистке воды. Биогенные вещества, прежде всего, накапливаются в листьях и генеративных органах. Наиболее высока их концентрация в побегах ранней весной (за счет перемещения из корневой системы). По мере роста биомассы концентрация постепенно снижается, а к концу вегетации (начиная с августа) происходит отток элементов минерального питания в подземные запасающие органы растений. Однако значительная часть элементов все же остается в отмерших остатках растений и при их разложении снова возвращается в водоем, вторично загрязняя его. Поэтому для поддержания водоема в «здоровом» состоянии требуется систематическое выкашивание водных растений . Отмечено, что чем шире видовой состав растений в водоёме, тем эффективнее происходит очистка сточных вод. Доминирующими видами высшей водной растительности биологических прудов являются: камыш озерный, рогоз широколистый, тростник обыкновенный, ряска малая и трёхдольная Согласно литературным данным наиболее результативным является совместное присутствие в водоеме различных полупогруженных или «земноводных» растений, в частности тростника и рогоза. Зарастание зеркала пруда ряской отрицательно сказывается на качестве очистки, сильно снижая количество растворенного кислорода и повышая БПК5. Для индикации антропогенной нагрузки специалисты предлагают использовать плавающие на поверхности воды и погруженные гидрофиты: ряску, водокрас, кубышку, рдесты, элодею, роголистник и др. Исследований полного видового состава донных, полностью погруженных, высших растений в биологических водоемах пока не проводилось. Но по наблюдениям можно отметить практически полное доминирование элодеи канадской, водокраса лягушачьего и урути колосистой. Влияние полностью погруженных высших водных растений на очистку стоков практически не изучено, что представляется интерес для дальнейших исследований в этом направлении. Рассмотрим характеристики основных высших водных растений, использующихся в системе биологической очистки сточных вод (рисунок 1). Тростник обыкновенный способен извлекать из воды и накапливать более 20 химических элементов. С его урожаем из воды выносится значительное количество азота, калия, фосфора – главных биогенных элементов, вызывающих эвтрофикацию вод -массовое размножение планктона, приводящее к цветению водоемов. Благодаря фотосинтезу, в результате которого выделяется свободный кислород, ускоряются процессы окисления органических загрязнений. Камыш озерный – один из 20 видов камыша, встречающийся в СНГ. Как показали исследования лимнологического института им. Макса Планка (Германия), камыш способен извлекать из воды фенол – весьма токсичное органическое вещество, образующееся при переработке нефти и нефтепродуктов. 300 г биомассы камыша полностью очищают 5 литров воды от фенола при его концентрации 10 мг/л за 4 дня, 40 мг/л за 12 дней, 100 мг/л за 29 дней. Камыш извлекает из сточных вод и другие органические соединения: ксилол, пирокатехины, пиридин, резорцин, а также нефть и нефтепродукты. В процессах очистки стоков, в присутствии рогоза, особую роль играют его придаточные корни. Они у рогоза двух типов: одни – более тонкие отходят вверх от горизонтальных ветвей корневищ, расходятся в воде и поглощают непосредственно из нее минеральные и органические вещества, а другие направлены вниз, проникают в почву и извлекают из нее. Благодаря этому рогоз очищают от загрязнений и воду, и почву на дне. Одним из самых экономически эффективных способов доочистки является биологический метод с применением тропического цветкового растения – эйхорнии (водного гиацинта). В водоеме с загрязненными водами размещают эйхорнию -плавающее водное растение, надводная часть которого вдобавок еще и декоративна, а подводная часть представляет собой нитевидные густо опушенные корни, являющиеся эффективным фильтрующим элементом. Применение эйхорнии основывается на высокой способности растения к размножению и интенсивному росту при благоприятных условиях. Вегетация происходит при температуре стоков выше 16 °С. В умеренных зонах период вегетации на открытых площадях может продолжаться до 9 месяцев. В осенний период, при достижении средней температуры воды ниже 14 °С, водный гиацинт, защищенный от ветра может переносить кратковременные понижения температуры до 6 °С в ночные часы и при этом выглядит вполне жизнеспособным, без признаков отмирания. Однако прирост массы растения прекращается. В водоеме, полностью открытом со всех сторон, растения начинали отмирать в большом количестве уже при температуре воздуха около 6 °С. Растение эффективно очищает водоемы, занесенные в список мертвых водоемов, малые реки, стоки, отстойники промышленного, хозяйственно-бытового, животноводческого и т.п. происхождения, заметно снижает в стоках содержание большинства элементов: азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы, марганца, аммиака, значительно падает активность компонентов тяжелых металлов. Изменения некоторых показателей очистки сточных вод водным гиацинтом приведены на рисунке 2 [3, 4]. Для того чтобы процесс вегетации растений и, следовательно, очистки проходил эффективно, необходимо создать для растений благоприятные условия для их жизнедеятельности, т.е. создать условия для обеспечения адаптации растений, поддержания их жизнедеятельности в течение всего года, включая и холодный период, и оптимизации условий для эффективной очистки сточных или оборотных вод. Комплекс очистных сооружений на биологических прудах круглогодично работает как саморегулирующая система. Поступление сточных вод с одного блока сооружений к другому осуществляется самотеком. Подача сточных вод на очистку осуществляется таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия развития высшей водной растительности на поверхности блоков сооружений. Установлено, что для адаптации растений и дальнейшей их нормальной вегетации необходимо в качестве питательного раствора использовать загрязненные, например сточные или оборотные, воды с рН от 5 до 9 и с начальным содержанием основных загрязняющих веществ в концентрациях до, мг/л: аммонийный азот 200, фосфаты 18, железо 22, щелочи 17, ПАВ 14, сульфиды 21, нефтепродукты 25, фенолы 340, взвешенные вещества 1500, при БПК5 не более 1000 мг О2/л и ХПК не более 2000 мг О2/л. Более высокие концентрации загрязняющих веществ подавляют рост растений, вплоть до отмирания корней. Температура окружающего воздуха при этом не должна опускаться ниже +16 °С, а температуру питательного раствора необходимо поддерживать в пределах от +15 °С до +36 °С. В таких условиях растение нормально набирает силу: за 7 дней одно растение дает от 3 до 6 отростков. Требуемое содержание «питательных» веществ в среде выращивания (в загрязненной воде) контролируют регулярными анализами и при необходимости регулируют искусственным добавлением необходимых составляющих компонентов или разбавлением очищенными водами. В адаптационный период для активизации этого процесса может проводиться дополнительная обработка растений (их надводной части). Технология культивирования используемых в каналах высших водных растений основана на механизированном способе посадки корневищ вместе с материнским грунтом путем их экскавации в естественных зарослях, доставки к месту посадки и внесении корневого грунта на дно проточных секций канала. Для экскавации выбирают сомкнутые заросли тростниковых из расчета 40-60 стеблей на 1 м высотой в конце вегетации до 3-4 м, камышовых – 2°°-250 стеблей на 1 м2 высотой до 1,5-2,5 м. Экскавация корневого грунта проводится на всю глубину залегания живых корневищ растений: тростниковых -на 1 -2 м, камышовых – на 0,6-0,8 м. Доставленный грунт равномерно рассыпают по дну проточных секций из расчета 3-4 м на 12-14 м погонной длины канала, а затем распределяют по поверхности слоем 15-25 см. Заготовка и посадка полуводных высших растений проводится ранней весной, сразу же после оттаивания почвы. В связи с тем, что посадочный материал тростника до образования стеблестоя не выдерживает затопления, проточные секции канала следует наполнять очищаемыми стоками по мере роста стеблей. При культивировании камыша в сооружениях проточные секции канала следует наполнить сразу на глубину до 2 м. Рост высших водных растений регулируется срезанием надводной части, при этом важно не допускать повреждения корневой системы и самих стеблей. Освобождение канала от биомассы, у которой закончился вегетативный период, позволяет предупредить вторичное загрязнение, вымывание в осенне-зимний период токсичных веществ, накопившихся в стеблях и листьях, а также заболачивание водоема. Максимальная эффективность очистки сточных вод высшими водными растениями достигается при скорости течения стоков через заросли растений 10-20 м/ч, при этом время прохождения должно составлять летом 2-4 часа, а зимой – 4-6 часов. В конце вегетационного периода части высших водных растений, находящиеся над поверхностью воды, обламываются и плывут к краю канала, где их вручную собирают и удаляют. Благодаря круглогодичной жизнедеятельности этих растений очистка сточных вод продолжается и зимой. Продолжительность вегетационного периода высшей водной растительности при температуре 5 °С и выше составляет около 244 суток в год [5, 6]. Биологические методы очистки с помощью высших водных растений хорошо себя зарекомендовали в системе очистки коммунально-бытовых стоков, как наиболее экологически и экономически выгодные, благодаря простоте технологии и низким эксплуатационным расходам. Для интенсификации процесса очистки стоков, в основном в безморозные периоды, предлагается использовать культуру высшей водной растительности, способную к быстрому росту, размножению и интенсивному поглощению из водной среды практически всех биогенных элементов и их соединений. Роль прибрежно-водных растений в очистке сточных вод в общем виде можно свести к следующему: Наличие высших водных растений позволяет весьма эффективно очищать стоки, о чем свидетельствуют данные анализов очищенной воды, полученные на выходе из биологических прудов (рисунок 3). В заключение следует отметить, что, применяя технологии естественной биологической очистки сточных вод с использованием высших водных растений на биологических прудах, можно решить экологическую проблему утилизации сточных вод птицефабрик, снизить концентрации нитратов, фосфатов и других загрязняющих веществ до предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ для их безопасного сброса в водоемы, и служит основой для создания в сельскохозяйственном производстве безотходных экологически чистых технологий. Они отличаются высокой эффективностью очистки от загрязнений, простотой эксплуатации и экономичностью, позволяют утилизировать сточные воды с минимальным ущербом для окружающей среды. Литература
Фамилия автора: Болусаева К.М., Бекбосынова А.Б.
