авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Геоэкологические проблемы качества водных ресурсов и их рационального использования (на примере астраханской области)

-- [ Страница 4 ] --

Нестабильность состава, значительные амплитуды в содержании ингредиентов сточных вод как поступающих на очистку, так и очищенных объясняются неритмичностью расхода поступающих сточных вод в разные сезоны года, залповыми сбросами некоторых промышленных предприятий, а также нестабильной и не всегда удовлетворительной работой сооружений биологической очистки. Очищенная вода не соответствует требованиям технологического регламента работы ОСК и ПДК вредных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов в ряде случаев по таким ингредиентам как: БПК20, взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, соединения азота, железо, марганец, свинец, СПАВ, медь, кадмий. Состав и количество микроорганизмов сточной воды и активного ила аэротенков II очереди Северных ОСК, г. Астрахани определенные с помощью предельных разведений и высева на плотные питательные среды, представлены в таблице 3.

Таблица 3

Численность основных групп микроорганизмов сточной воды и активного ила аэротенков II очереди Северных ОСК г. Астрахани

Питательная среда Количество клеток в 1 мл, X + m P Микроорганизмы
Пептонный агар (ПА) 3,7. 107 + 0,7 0,002 Actinomyces, Nocardia, Bacillus, Arthrobacterer, Azotobacter, Zooglea, Pseudomonas, Streptomyces, Micrococcus, Cladosporium, Rothia, Clorobium
ПА/10 3,5. 105 + 0,6 0,002 Actinomyces, Nocardia, Derxia, Zooglea, Streptomyces, Arthrobacter, Escherichia
Крахмальный агар 4,0. 106 + 0,7 0,002 Actinomyces, Nocardia, Zooglea, Streptomyces, Bacillus, Cladosporium, Micrococcus, Mucor
Чапека 3,7. 107 + 0,7 0,002 Actinomyces, Nocardia, Zooglea, Derxia, Streptomyces, Bacillus.
Эшби 3,5. 106 + 0,4 0,001 Actinomyces, Nocardia, Rothia.

Среди общего числа микроорганизмов, которые культивировались на пептонном агаре (универсальной среде) в пробах сточной воды было обнаружено от 3,5·104±0,6 до 3,7·106±0,7 клеток в 1 мл. На средах для культивирования разных видов бактерий и актиномицетов (крахмальный агар, среда Чапека, среда Эшби) были обнаружены в среднем от 3,5·104±0,4 до 4,0·105±0,7 клеток в 1 мл проб сточной воды и активного ила аэротенков, (P<0,01).

При исследовании видового состава микрофлоры было обнаружено, что в сточной воде и активном иле аэротенков Северных ОСК встречаются автотрофные (реже - фототрофы, чаще - хемотрофы) и гетеротрофные микроорганизмы.

Наиболее разнообразны и многочисленны микроорганизмы, обнаруженные на пептонном агаре (ПА). Так, бактерии рода Bacillus встречаются в десяти повторах на ПА и в двух повторах на средах для актиномицетов.

На пептонном агаре были также обнаружены Arthrobacter, Azotobacter, Micrococcus, Chlorobium, Cladosporium, Pseudomonas и другие микроорганизмы. На средах Чапека, Эшби и крахмальном агаре обнаружены в основном Actinomyces, Nocardia, Streptomyces, Zooglea, Cladosporium, Rothia и в единичных случаях Bacillus, Micrococcus, Escherichia и Mucor. Кроме перечисленных микроорганизмов, в сточной воде Северных ОСК присутствуют нитрификаторы I фазы и гнилостные в количестве 2,0·105±0,3 и 3,8·103±0,2 клеток в 1 мл соответственно (P<0,01). Преобладающими по численности микроорганизмами являются гетеротрофы, среди них наиболее часто встречались актиномицеты и актиномицетоподобные, стрептомицеты, бациллярные и кокковые формы.

Таким образом, в аэротенках Северных ОСК при участии микроорганизмов осуществляются процессы деструкции органических соединений, нитрификации, азотфиксации, брожения, синтеза антибиотиков и др.

Достаточно однообразный состав микрофлоры с преобладанием некоторых групп свидетельствует о нарушениях биологического равновесия в биоценозах активного ила и, следовательно, снижении его деструкционной способности, что отражается на качестве очистки сточных вод.

Анализ приведенных гидрохимических и микробиологических показателей сточных вод г. Астрахани, а также изучение данных по составу сточных вод и эффективности их очистки ряда городов РФ и стран ближнего зарубежья, показал, что существующие способы очистки не позволяют достаточно эффективно удалять из них органические соединения, СПАВ, биогенные элементы и соли тяжелых металлов. Содержание в этих водах органических и взвешенных веществ требует значительной корректировки. Безусловно, такие воды, при их сбросе в водоемы могут нарушать природное равновесие и оказывать отрицательное влияние на круговорот органического вещества. В то же время, реконструкция городских очистных сооружений, способная повысить эффективность очистки сточных вод, требует значительных капитальных затрат. Следовательно, возникает необходимость поиска перспективного метода доочистки очищенных на канализационных сооружениях сточных вод. Данная возможность реализуется в заключительной пятой главе диссертационной работы, освещающей пути оптимизации экологического состояния гидросистем Астраханской области.

Проблему нейтрализации антропогенного загрязнения водных объектов можно рассматривать в различных направлениях: максимального сокращения сброса загрязненных сточных вод в водоемы и водотоки и их эффективной очистки. При этом известно большое число различных комбинаций этих методов в зависимости от конкретных условий.

Наиболее часто, методы, применяемые для очистки сточных вод, делят на три группы: механические; физико-химические, биологические. Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельно, так и в сочетании с механическими и биологическими методами.

Для очистки городских сточных вод, содержащих большое количество органических загрязнений, целесообразно использовать биологические методы.

В основе биологической очистки лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов – водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями.

Биологические методы очистки вод, загрязненных бытовыми и промышленными отходами, применяются уже более 100 лет. Преимуществом их перед многими химическими и физико-химическими методами является полная минерализация органического материала.

Как заключительный этап в технологической цепи очистки сточных вод, способный значительно улучшить их качественный состав, применяют различные методы доочистки, условно подразделяемые на механические, биологические, гидроботанические и физико-химические.

Известно, что в течение почти 100 лет одним из основных способов обеззараживания питьевых и сточных вод, особенно в России, является хлорирование с применением жидкого хлора. В последние годы установлено, что хлорирование воды приводит к появлению в ней многих побочных хлоросодержащих веществ (ХСВ), обладающих высокой токсичностью, мутагенностью и канцерогенностью. К таким ХСВ относятся тригалометаны, хлорфенолы, галогенированные альдегиды, кетоны, фураны и другие. Причем максимальные концетрации из всех содержащихся в воде ХСВ приходятся на хлороформ, содержание которого превышает содержание всех остальных ХСВ в 30-50 раз. Установлено также, что ХСВ образуются в результате взаимодействия хлора с содержащимися в обрабатываемой воде различными веществами как природного растительного происхождения, обуславливающими ее цветность, так и антропогенного происхождения. К таким веществам относятся гуминовые и другие кислоты, танины, лигнины, фенолы, анилин и другие.

Отрицательные последствия обеззараживания питьевой и сточных вод хлором и его производными привели к тому, что в развитых странах мира ужесточают нормативы содержания ХСВ в питьевой воде и Всемирная Организация Здравоохранения приняла директивы, запрещающие обработку коммунальных сточных вод хлором

Наиболее сильными бактерицидными и окислительными свойствами среди используемых реагентов обладает озон, поэтому озонирование питьевой и сточных вод в последние 50-80 лет широко применяется в развитых европейских и североамериканских странах. В силу своей высокой энергоемкости (0,2 – 0,5 кВт ч/м3), сложности оборудования и соблюдения специфических условий его эксплуатации, в России данный способ обработки воды не нашел широкого применения, за исключением Москвы, где ведутся работы по озонированию питьевой воды.

Одним из наиболее эффективных безреагентных способов обеззараживания питьевой и сточных вод является их ультрафиолетовое облучение (УФО). Жесткое ультрафиолетовое облучение сбрасываемой воды является мощным разрушителем всех содержащихся в ней микроорганизмов. При этом состав и свойства обрабатываемой воды не изменяются, так как применение УФО не сопровождается образованием побочных загрязняющих веществ. Перспективным методом доочистки сточных вод является гидроботанический метод с использованием высшей водной растительности.

Высшая водная растительность, являясь основным компонентом биоценозов мелководий, играет важную роль в биологическом режиме и процессах формирования качества воды. Макрофиты активно влияют на гидрохимический режим водоемов; являются механическим фильтром, задерживающим взвеси, проявляя при этом определенную активность в их переработке; поглощают и накапливают биогены, многие микро - и макроэлементы, в том числе и тяжелые металлы, органические и токсичные вещества, которые обезвреживают в процессе метаболизма. Высшая водная растительность влияет на видовой состав, качество и жизнедеятельность окружающей микрофлоры, на санитарное состояние водоема, ликвидирует цветение вод. Наиболее важными функциями макрофитов являются аккумуляция и поглощение (Каржавина и др., 1990). Высшие растения принимают участие в очищении водоемов от нефти (Лунина, Смирнов, 1990; Веснин, 1993). Известно, что тростник, рогоз и камыш используются для очистки и доочистки бытовых и производственных сточных вод. За рубежом в практике эксплуатации малых очистных сооружений для удаления биогенных элементов наряду с прудами с высшей водной растительностью, применяются искусственные участки обводненных земель с высаженными на них тростником, камышом, рогозом или другими водными растениями. Корни растений пронизывают загрузку, через которую сплошным потоком движется очищаемая вода. Эти участки в отечественной литературе называют биоплато, ботаническими площадками или фильтрующими биопрудами. Такой метод очистки известен около 40 лет, но в последние десятилетия значительно повысился интерес и технологическим особенностям процесса (Савельева, Эпов, 2000).

Также для очистки сточных вод применяют классическую аквасистему, в которой в качестве основного растительного компонента используется плавающее растение эйхорния отличная /Eichhornia crassipes/ или водяной гиацинт. Растение эффективно очищает водоемы, занесенные в список мертвых или находящихся на грани этого, малые реки, стоки, отстойники промышленного, хозбытового, животноводческого и т. п. происхождения; заметно снижает в сточных водах содержание большинства элементов: азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы, марганца, аммиака; значительно падает активность компонентов тяжелых металлов. На поверхности корней, которые особенно мощно развиты у эйхорнии, формируются селективные микробиоценозы (бактерии, водоросли, простейшие, микробеспозвоночные), способствующие более активной биодеструкции и поглощению органических и минеральных веществ.

Применение данного гидроботанического способа при совместной очистке промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод позволяет создать систему замкнутого оборотного водоснабжения предприятия.

Данный способ очистки сточных вод гораздо менее капиталоемкий в сравнении с промышленными способами (использование аэротенков, биофильтров и др.), но он требует использования больших водных площадей, длителен по времени и не освобождает от необходимости периодического удаления накопившихся в прудах-отстойниках илов. Кроме того, известно, что эйхорния способна накапливать в себе металлы в концентрации до 10 тыс. раз превышающей их содержание в воде. Анализ литературных и интернет источников показал, что применение эйхорнии в условиях Астраханской области целесообразно, только в случае использования ее в контролируемых экосистемах типа биологических прудов на очистных сооружениях или в системах замкнутого оборотного водоснабжения в связи с возможностью распространения ее по водотокам и натурализацией с последующими экологическими последствиями, а также ее высокой аккумулирующей способностью токсикантов и серьезной проблемой утилизации растительного сырья.

Исследования последних лет показали, что одним из перспективных способов доочистки сточных вод различного состава является использование в технологической цепи биологической очистки искусственно создаваемых микросообществ на основе микроводорослей. Микроводоросли, в том числе и цианобактерии, являются неотъемлимыми компонентами экосистем, способными не только к продуцированию органических веществ, но и к деструкции различных соединений, загрязняющих водные объекты. Причем, наиболее эффективно применять не отдельные культуры микроорганизмов, а их комплексы, так как одни ассоцианты минерализуют органические вещества до углекислого газа и воды, другие до промежуточных продуктов, которые утилизируются третьими членами ассоциации. Более стабильные результаты получены при использовании микроводорослей, фотосинтезирующих бактерий в комбинации с активным илом или с комплексом микроорганизмов, обладающих многообразием ферментных систем (Дзержинская, 1998; Саинов, 2000; Морозова, 2005). Проведенные исследования по доочистке сточных вод г. Астрахани с использованием микросообщества, основная биомасса которого представлена Spirulina platensis показали его достаточно высокую эффективность в улучшении гидрохимических и санитарно-микробиологических показателей очищаемой сточной воды выражающемуся в деструкции как легко- так и трудноразлагаемых химических веществ, обогащении кислородом, снижении содержания взвешенных веществ и численности сапрофитных и условно-патогенных микроорганизмов (рис. 11, табл.4). Рационализация природопользования и охраны водных ресурсов в Астраханской области предполагает также ряд мер организационного характера среди которых: реконструкция и расширение Северных и Южных очистных сооружений канализации Астрахани; строительство и реконструкция очистных сооружений северного промузла и ряда предприятий области общей мощностью свыше 400 тыс. м3/сут; строительство напорных коллекторов канализации по отводу сточных вод общей протяженностью более 110 км; строительство и реконструкция водооборотных систем суммарной мощностью годового водооборота около 9 млн. м3; перевод на безводные и маловодные технологии ряда производственных процессов; строительство зачистных сооружений и теплоходов для сбросов хозяйственно-бытовых стоков судов; мероприятия по оздоровлению малых рек и проток; берегоукрепление, ликвидация дамб западно-

 1-0 сутки эксперимента, 2-контроль, 3- 15 сутки эксперимента, 4-контроль инамика-11

1-0 сутки эксперимента, 2-контроль, 3- 15 сутки эксперимента, 4-контроль

Рис. 11 Динамика гидрохимических показателей в доочистке сточных вод

г. Астрахани с использованием альгобактериального сообщества

подстепных ильменей; реконструкция оросительных систем с использованием дренажных сбросных вод; обеспечение подъема затонувших на водных объектах области судов и другие работы, предусмотренные областными программами по улучшению состояния водных ресурсов. Для проведения реконструкции большинства очистных сооружений, повышения эффективности очистки требуются существенные финансовые средства. В то же время, на многих из них интенсивность процессов окисления загрязнений и глубина очистки могут быть повышены при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах за счет применения современных технологий.

В заключении сформулированы основные выводы по работе, которые сводятся к следующему:

1. Качество водных ресурсов формируется в результате взаимодействия природных и антропогенных факторов. К природным факторам, прямо или косвенно оказывающим воздействие на химический состав вод относятся: физико-географические (рельеф, климат, выветривание, почвенный покров); геологические (состав горных пород, тектоническое строение, гидрогеологические условия); биологические.

Среди антропогенных факторов, снижающих качество воды водотоков исследуемого региона и ухудшающих их экологическое состояние, наибольшее воздействие оказывают: неочищенные и недостаточно очищенные сточные воды, транзитом приходящие с водосборного бассейна Волги, особенно с Волгоградской промышленной агломерации, а также коммунально-бытовые, промышленные и сточные воды сельскохозяйственных объектов с территории Астраханской области. 2. Водохозяйственная ситуация в г. Астрахани характеризуется преобладанием в водном балансе поверхностных источников, подвергающихся наибольшему антропогенному и техногенному воздействию. Вода р. Волги, используемая в хозяйственно-питьевых целях, в соответствии с комплексным показателем качества вод (ИЗВ), характеризуется в последние годы как «загрязненная» и «грязная», за исключением пункта Камызяк, где качество вод относится к классу – «очень грязные». Преобладающими загрязняющими веществами являются: нефтепродукты,

Таблица 4

Динамика микробиологических показателей в доочистке сточных вод г. Астрахани с использованием альгобактериального сообщества



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.