Спосіб прискореного вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод

Реферат: Спосіб прискореного вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод, при якому використовують ємність з водою, аеробні умови, вищі водні рослини (Eichhornia crassipes), іммобілізовані мікроорганізми на волокнистому носієві. Перед висадженням вищих водних рослин у стічну воду очисної споруди їх упродовж 12-14 діб висаджують у водне середовище ємності, а у нічний час їх додатково інтенсивно освітлюють поляризованим світлом 0,240,30 люкса, та здійснюють підживлення біогенними елементами, а потім у ємність завантажують волокнистий носій з потрібними іммобілізованими мікроорганізмами і гідробіонтами активного мулу та здійснюють іммобілізацію мікроорганізмів і гідробіонтів на кореневу систему вищих водних рослин (Eichhornia crassipes), після чого вищі водні рослини вилучають з ємності та висаджують у стічну воду очисної споруди. UA 113347 U (12) UA 113347 U UA 113347 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі екології, зокрема до способу біологічного очищення стічних вод, і може бути використана для очищення промислово-побутових стічних вод. Для біологічного очищення стічних вод все частіше використовують вищі водні рослини, наприклад ейхорнію прекрасну (Eichornia crassipes (Mart.) Solms). Ця тропічна квіткова рослина широко використовується для очищення стічних вод, які містять нафтопродукти, стоків паперового виробництва, заводу силікатних виробів, льонокомбінату та стічних вод сільськогосподарського походження [Васенков Г.І. Очищення стічних вод сільськогосподарського походження за участю Eichhornia crassipes I, Г.І Васенков, Т.П. Василюк, І.П. Буднік // Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту. Сер. Біол. - 2010. - № 2 (43). - С. 48-51]. Ефективність біологічного очищення стічних вод залежить від стану і розвитку ейхорнії прекрасної (оптимальний температурний режим у межах 1535 °C, якість освітлення та інші сприятливі параметри розвитку). В Україні, у південно-східному регіоні сприятливі умови для розвитку ейхорнії прекрасної починаються наприкінці квітня - середини травня місяців. Висадження вищих водних рослин у зазначений період, може негативно впливати на їх розвиток із-за денно-нічних перепадів температури повітря, стічної води та якості природного освітлення. Внаслідок чого коренева система ейхорнії прекрасної розвивається повільно, іноді рослини можуть загинути. Необхідно додатково адаптувати вищу водну рослинність до умов навколишнього середовища, що потребує певного часу. Тому, виникла необхідність щодо прискорення вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод очисної споруди. Відомий спосіб очистки стічних вод за допомогою вищих водних рослин (Патент № 95279 України, МПК (2006.01) C02F 3/32, C02F 11/02, C02F 101/10, C02F 101/20 "Спосіб очистки стічних вод за допомогою вищих водних рослин" 25.09.2012, Бюл. № 18). Вищі водні рослини розміщують у вертикальному пластиковому модулі з отворами, в якому коренева система розташована всередині модуля, а стебла і листя зовні. Модуль встановлено у теплиці, в якій корегують температурний режим, фотоперіод і якість освітлення. Стічну воду подають в камеру зрошення, яка знаходиться у верхній частині модуля, і проходячи крізь вертикальний стовбур з корінням рослин вода надходить до приймальної камери. З приймальної камери очищену стічну воду крізь контрольний колодязь відводять до водойми чи в потік ґрунтових вод. За недостатньої якості очистки, а також після проведення технологічних процесів повертають в голову очисних споруд на повторну очистку. Недоліком способу є те, що очистку стічних вод за допомогою вищих водних рослин проводять у теплиці. Спосіб неможливо застосувати у діючих інженерних очисних спорудах, 2 площа яких досягає 250500 м . Будівництво додаткової теплиці для існуючих очисних споруд потребує значних матеріальних витрат. Крім того, коренева система вищих водних рослин не іммобілізована мікроорганізмами та гідробіонтами активного мулу, що знижує ефективність очищення стічних вод. Ознаками спільними з аналогом є: - вищі водні рослини з кореневою системою; - освітлення; - стічна вода; - ємність (камера зрошення). Найбільш близьким аналогом є спосіб біологічного очищення зливових стічних вод (Патент № 99685 України, МПК (2015.01): C02F 3/00 (2006.01) C02F 3/02 (2006.01) C02F 3/10, "Спосіб біологічного очищення зливових стічних вод" 25.03.2015, Бюл. № 6), який прийнятий за прототип. Спосіб включає ємність, в якій очищується стічна вода в аеробних умовах мікроорганізмами на волокнистому носієві, закріпленим до несучого носія у вигляді плотика з додатковою плавучістю, який має перфороване дно. Плотик розміщують в аеротенку очисних споруд для іммобілізації мікроорганізмів активного мулу на волокнистому носієві протягом 0,51,0 місяця. Після чого плотики з іммобілізованими мікроорганізмами на носієві вилучають із аеротенка та розміщують на початку зливних стоків у басейнах очисних споруд, а послідуючі додаткові плотики розміщують після плотиків із іммобілізованими мікроорганізмами на носієві у зливових стічних водах уздовж басейну для здійснення протягом 12-16 днів додаткової іммобілізації мікроорганізмів на волокнистому носієві. Після чого у отвори перфорованого дна занурених у воду плотиків висаджують вищу водну рослинність, наприклад, ейхорнію прекрасну у кількості 2 3-5 рослин на водну поверхню плотиків, площею 0,480,50 м . Після вегетаційного періоду надлишкову рослинну біомасу вищих водних рослин водного гіацинту (ейхорнії прекрасної) збирають з водної поверхні плотиків, а потім проводять контроль рослинної біомаси на перевищення від ГДК в них вмісту шкідливих токсичних речовин і передають нетоксичну біомасу 1 UA 113347 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рослин фермерським господарствам як корм для сільськогосподарських тварин. Плотики кріплять у басейні за допомогою подовжених фалів з балансирами до бокових стінок, на відстані один від іншого за їх периметром з кроком (h), 0,51,0 м. Недоліком способу є те, що він не забезпечує надійність вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод. Вищі водні рослини використовують при недостатньому температурно-освітлювальному режимі їх розвитку. Висаджують вищі водні рослини в очисній споруді із запізненням. Чекають, коли встановляться сприятливі умови навколишнього середовища для оптимального розвитку вищих водних рослин. Внаслідок чого втрачається час та ефективність біологічного очищення стічних вод. Ознаками, спільними з аналогом, є: - ємність з водою; - аеробні умови; - волокнистий носій; - іммобілізація мікроорганізмів на волокнистому носієві; - вища водна рослина. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб прискореного вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод, який би дозволив підвищити ефективність очищення промислово-побутових стічних вод очисної споруди шляхом попереднього висадження вищих водних рослин у баластову ємність для розвитку їх кореневої системи та наступною її іммобілізацією мікроорганізмами і гідробіонтами активного мулу. Суттєвими ознаками способу є: - ємність з водою; - аеробні умови; - волокнистий носій; - іммобілізація мікроорганізмів та гідробіонтів на волокнистому носієві; - вища водна рослина (Eichhornia crassipes); - висадження вищих водних рослин до водного середовища ємності перед їх висадженням у стічну воду очисної споруди; - додаткове інтенсивне освітлення вищих водних рослин у нічний час поляризованим світлом 0,240,30 люкс; підживлення вищих водних рослин біогенними елементами; - завантаження штучного волокнистого носія із потрібними іммобілізованими мікроорганізмами та гідробіонтами до ємності; - іммобілізація мікроорганізмами та гідробіонтами кореневої системи (природного носія) вищих водних рослин (Eichhornia crassipes); - вилучення вищих водних рослин з ємності та висадження їх у стічну воду очисної споруди; - вирощування вищих водних рослин у ємності упродовж 12-14 діб; застосування біогенних елементів - пташиного посліду, 3040 г на 1 л води для підживлення вищих водних рослин. Відмінними від аналога ознаками способу є: - висадження вищих водних рослин до водного середовища ємності перед їх висадженням у стічну воду очисної споруди; - додаткове інтенсивне освітлення вищих водних рослин у нічний час поляризованим світлом 0,240,30 люкс; - підживлення вищих водних рослин біогенними елементами; - завантаження штучного волокнистого носія із потрібними іммобілізованими мікроорганізмами та гідробіонтами до ємності; - іммобілізація мікроорганізмами та гідробіонтами кореневої системи (природного носія) вищих водних рослин (Eichhornia crassipes); - вилучення вищих водних рослин з ємності та висадження їх у стічну воду очисної споруди; - вирощування вищих водних рослин у ємності упродовж 12-14 діб; - застосування біогенних елементів - пташиного посліду, 3040 г на 1 л води для підживлення вищих водних рослин. Суть запропонованого способу вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод полягає у наступному. Висадження вищих водних рослин здійснюють у ємності з водою в аеробних умовах із іммобілізацією мікроорганізмів та гідробіонтів на їхкореневу систему. Згідно з корисною моделлю, висадження вищих водних рослин (ейхорнії прекрасної) до водного середовища ємності здійснюють перед їх висадженням у стічну воду очисної споруди. Ємність розміщують у теплиці в якій корегують температурний режим та якість освітлення. Температурний режим навколишнього та водного середовища ємності підтримують при 2 UA 113347 U 5 10 15 20 температурі не вище 17 °C та не вище 35 °C. Висаджені вищі водні рослини у ємності витримують упродовж 12-14 діб і у нічний час додатково інтенсивно освітлюють поляризованим світлом 0,240,30 люкса. Крім того, для оптимального розвитку кореневої системи вищих водних рослин їх підживлюють біогенними елементами, за які застосовують пташиний послід 3040 г на 1 л води. Після чого у водне середовище ємності завантажують волокнистий носій із потрібними іммобілізованими мікроорганізмами та гідробіонтами активного мулу з середньою біомасою 1280013000 мг/л та здійснюють іммобілізацію мікроорганізмів і гідробіонтів на кореневу систему (природний носій) вищих водних рослин. Іммобілізовані мікроорганізми та гідробіонти активного мулу на кореневій системі вищих водних рослин у подальшому використовують для біологічного очищення стічних вод очисної споруди. Після іммобілізації мікроорганізмів та гідробіонтів на кореневу систему вищих водних рослин, їх вилучають з ємності та висаджують у стічні води очисної споруди. Здійснення запропонованого способу проводять в окремій ємності з водою, де вищі водні рослини оптимально розвиваються. Оптимальний розвиток вищих водних рослин досягається за рахунок додаткового освітлення та підживлення біогенними елементами - пташиним послідом, який містить % у сухій речовині біомаси: органічної речовини - 76,077,0; азоту 2,35,7; фосфору - 1,02,7; калію - 1,02,9; кальцію - 5,611,6; магнію - 0,91,1 та інші поживні речовини. Як мікроорганізми активного мулу, які у подальшому іммобілізують на кореневу систему вищих водних рослин, використовують необхідні (спеціалізовані) штами бактерій, які наведені у таблиці. Таблиця Штами бактерій Pseudomonas flourescens ВКПМ В - 4212 Pseudomonas sp. ВКПМ В - 3780, Bacillus licheniformis ВКПМ В - 3779, Bacillus megaterium ВКПМ В - 3778 Mycobacterium sp. ИЖ-4, Mycobacterium flavescens, Rhodococcus sp. 56 D/4, Acinetobacter sp. НБ-1 Kocuria rosea, Kocuriapolustis, Pseudomonas seleniipraecipitans, Proteus vulgaris, Staphylococcus warned A. 25 Стічні води, що містять Нітрати, капролактам. Фенол, метанол, формальдегід. Нафтопродукти. Поверхнево активні речовини. Запропонований спосіб прискореного вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод у порівнянні із відомими базовими способами дозволяє ефективно вирощувати вищі водні рослини при оптимальних для них умовах середовища. Ефективне очищення промислово-побутових стічних вод очисної споруди досягається шляхом попереднього висадження вищих водних рослин у баластову ємність для розвитку їх кореневої системи та послідуючою її іммобілізацією мікроорганізмами і гідробіонтами активного мулу. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 1. Спосіб прискореного вирощування вищих водних рослин для біологічного очищення стічних вод, в якому використовують ємність з водою, аеробні умови, вищі водні рослини (Eichhornia crassipes), іммобілізованих мікроорганізмів на волокнистому носієві, який відрізняється тим, що перед висадженням вищих водних рослин у стічну воду очисної споруди їх упродовж 12-14 діб висаджують у водне середовище ємності, а у нічний час їх додатково інтенсивно освітлюють поляризованим світлом 0,240,30 люкса, та здійснюють підживлення біогенними елементами, а потім у ємність завантажують волокнистий носій з потрібними іммобілізованими мікроорганізмами і гідробіонтами активного мулу та здійснюють іммобілізацію мікроорганізмів і гідробіонтів на кореневу систему вищих водних рослин (Eichhornia crassipes), після чого вищі водні рослини вилучають з ємності та висаджують у стічну воду очисної споруди. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як біогенні елементи застосовують пташиний послід, 3040 г на 1 л води для підживлення вищих водних рослин у ємності. 45 3 UA 113347 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4