Большакова Ю.В., (магистр), Сапарбекова А.А. (к.б.н., доцент), Аханов У.К. (к.с.х.н., доцент),

Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова, Шымкент

 

Применение интродуцированного высшего водного растения в процессе очистки сточных вод

 

Природный водоем представляет собой сбалансированную экосистему, в которой действуют механизмы самоочищения. Самоочищение воды в водных экосистемах происходит в результате протекающих физико-химических и биологических процессов с участием гидробионтов: растений и живых организмов. Одним из достаточно эффективных методов улучшения качества воды в водоемах служит технология, основанная на восстановлении гидробионтов-фильтраторов, к которым относятся: беспозвоночные; прибрежные и водные растения-макрофиты; сообщество донных организмов (бентос); микроорганизмы на взвешенных частицах.

Применение водной растительности уменьшает загрязненность водоемов. Данные контролируется такими показателями органического загрязнения среды, как биологическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК). Все это позволило использовать растения в практике очистки производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока.

Подсчитано, что стоимость такой системы очистки в десятки раз меньше, чем стоимость традиционных систем при удовлетворительном качестве очистки воды от соединений азота, фосфора, взвешенных и органических веществ [1].

Для очистки сточных вод часто используют «флокулянт» биологического происхождения, в качестве которого применяют эйхорнию прекрасную (Eichornia crassipes), больше известную как водяной гиацинт [2]. Эйхорния - плавающее на поверхности воды декоративное растение. На колоссальной поверхности корневой системы эйхорнии осаждаются взвеси и растворенные вещества, содержащиеся в воде. С фантастической скоростью перерабатываются разные органические загрязнители, которые растение использует для питания, роста и развития [3,4].

Объектом исследования послужили сточные воды крестьянского хозяйства «Салават», г.Туркестан. Данные научные исследования, проводимые в рамках реализация подпроекта «Производство биокормов с использованием гидромакрофитов на основе безотходной технологии»  и выполняются  в соответствии с  инвестиционным проектом Министерства Сельского Хозяйства РК «Повышение конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции».

В работе предлагается очистка сточных вод пищевых предприятий, которые не содержат токсичные вещества, тяжелые металлы, ПАВ, биогенные элементы и т.д., зато являются полноценной питательной средой для роста и развития гидромакрофитов и аборигенной микрофлоры определенного состава. Поэтому в работе реализуется идея совместного выращивания эйхорнии и аборигенной микрофлоры, которая может функционировать в качестве биоценоза с гидромакрофитами, развиваясь на их развитой корневой системе.

Результаты лабораторных исследований по использованию растений для очистки сточных вод представлены в таблице 1.

Экспериментальные данные показали, что процесс очистки сточных вод с использованием интродуцированного высшего водного растения – гидромакрофита эйхорния безусловно идет хорошими темпами и качественно. Основные показатели сточных вод – БПК и соединения вредных веществ уменьшились по сравнению с первоначальной концентрацией, больше чем вдвое. Однако процесс очистки на этом не заканчивается, анализ лабораторных данных показывает, что процессы минерализации, несмотря на снижение скорости, продолжаются. Возможно, что основная роль в очистке сточных вод от органических примесей принадлежит ризосферной или прикорневой микрофлоре. Вероятно, размножаясь на поверхности корней и питаясь их выделениями, ризосферные микроорганизмы способствуют поглощению растениями питательных веществ. Кроме того, микроорганизмы, в процессе жизнедеятельности, могут выделять физиологически активные вещества типа витаминов и ауксинов, способствующие усилению корневого питания и активизации обменных процессов. Следствием такого рода взаимодействий, становится образование консорциума: высшее растение - микроорганизмы, каждый из участников которого играет свою роль в процессе очистки сточных вод. Растение сорбирует на поверхности корней токсичные ингредиенты, микроорганизмы продолжают процесс за счет минерализации органических соединений.

Таблица 1 - Физико-химический состав сточных вод до и после очистки

№

Показатель

Физико-химический состав сточных вод

Изменение, %

До опыта

Через 90 дней

1

рН

7,8

7,7

1,3

2

Запах, балл

4

1

75

3

БПК, мг/л

200,7

35,2

82,5

4

ХПК, мг/л

42,6

27,8

34,7

5

Взвешенные вещества, мг/л

18,4

8,6

53,3

6

Сульфаты (SO42-), мг/л

135

96

28,9

7

Хлориды (Cl-), мг/л

48,2

32,6

32,3

8

Фосфаты (PO43-), мг/л

2,8

0,05

98,2

9

Нитриты (NO2-), мг/л

0,45

0,1

77,8

10

Нитраты (NO3-), мг/л

8,4

0,5

94

11

Аммоний (NH4+), мг/л

9,2

1,3

85,8

 

Установлено, что основная масса микроорганизмов сосредоточена на поверхности корневой системы высших водных растений. Титр микроорганизмов снижается по мере удаления от ризосферной зоны.

Полупромышленные испытания были проведены в реальных производственных и погодно-климатических условиях, где растение эйхорния помещалась в водоем для процесса очистки. Корневая система растений уже в течение 2-3 суток была покрыта слоем органической грязи и взвешенных веществ. Установлено, что, в среднем, 1 кг фитомассы за 12 часов сорбирует до 0,7 кг органико-минеральной грязи. При этом скорость роста корней составляла 5-6 см/сутки.

Экспериментальным путем установлены оптимальные параметры сохранения и поддержания растений: защищенность от ветра, теплые погодные условия, нетоксичные сточные воды. В целом, при планировании технологической схемы очистки сточных вод со стадией фитоочистки, растения - гидромакрофиты не рекомендуется помещать в сильно загрязненные сточные воды, ввиду высокой концентрации токсичных составляющих в водных растворах.

 

 

Список литературы:

1     Dawson G.F., Loveridge R.F., Bone D.A. Grop production and sewage treatment using gravel bed hydroponic erridation // Ibid. — 1989. — 21, N 2 — P. 57-64;

2     McAnally A.S., Benefield J.D. Use of constucted water hiacinth treatment systems to upgrade small flow municipal wastewater treatment // J. Environ. Sci and Health. — 1992. — 27, N 3. — P. 903-927;

3     Н.В.Морозов, М.М.Телитченко. Ускорение очищения поверхностных вод от нефти и нефтепродуктов вселением в них макрофитов. Водные ресурсы, 2000, №6;

4     Мочалов И.П., Родзиллер И.Д., Жук Е.Д. Очистка и обеззараживание сточных вод малых населенных мест. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1991. - 160 с.