Способ выращивания эйхорнии при гидроботанической очистке загрязненных вод

 

Изобретение относится к области гидроботанической очистки промышленных или бытовых сточных вод с использованием плавающих растений, например, представителя высшей водной растительности. Плавающее растение размещают в питательном растворе при положительной температуре окружающего воздуха и питательного раствора. Температуру окружающего воздуха поддерживают не менее +16^oС, а температуру питательного раствора в пределах от +15^oС до +36^oС. В качестве питательного раствора используют загрязненные воды с рН 5 - 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 БПК-5 не более 1000 мг О₂/л и ХПК не более 2000 мг О₂/л. Растения дополнительно искусственно освещают лампами зелено-красного спектра мощностью не менее 300 Вт/м² не более 14 ч в сутки, преимущественно с 5 часов утра до 19 часов вечера. В холодный период растения укрывают светопроницаемой пленкой, увеличивающей красную составляющую спектра. В пространстве под пленкой периодически проводят проветривание в режиме отсутствия сквозняков. Воздух под пленкой дополнительно нагревают, например, тепловентиляторами. Температурный режим воздуха под пленкой поддерживают путем создания увлажняющего слоя в виде искусственного орошения или аэрозольного "одеяла". Загрязненные воды дополнительно подогревают или охлаждают. Технический эффект - создание условий для адаптации растений, поддержание их жизнедеятельности в течение всего года и оптимизация условий для эффективной очистки загрязненных вод. 10 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области гидроботанической очистки промышленных или бытовых сточных вод с использованием плавающих растений, например представителя высшей водной растительности.

Известен метод очистки загрязненной воды, включающий выращивание водных растений в питательном растворе и очистку загрязненной воды с помощью выращенных растений (см. RU 2155721, С 02 F 3/30, 2000).

Известен также способ выращивания Эйхорнии при гидроботанической очистке загрязненных вод, включающий размещение плавающего растения в питательном растворе при положительной температуре окружающего воздуха и питательного раствора (см. RU 2142434, С 02 F 3/32, 1999).

Недостатком известных способов является то, что в них не предусмотрено содержание растений, обеспечивающее постепенное приспосабливание к окружающей среде, а также не рассматривается содержание растений в холодный (особенно осенне-зимний) период в условиях средних широт, что приводит к преждевременной гибели плавающих растений.

Задачей патентуемого изобретения является создание условий для обеспечения адаптации растений, поддержания их жизнедеятельности в течение всего года, включая и холодный период, в условиях средних широт и оптимизации условий для эффективной очистки загрязненных вод.

Указанная задача достигается тем, что в способе выращивания Эйхорнии при гидроботанической очистке загрязненных вод, включающем размещение плавающего растения в питательном растворе при положительной температуре окружающего воздуха и питательного раствора, температуру окружающего воздуха поддерживают не менее +16^oС, а температуру питательного раствора в пределах от +15^oС до +36^oС, причем в качестве питательного раствора используют загрязненные 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 биологическом потреблении кислорода (БПК-5) не более 1000 мг О₂/л и химическом потреблении кислорода (ХПК) не более 2000 мг О₂/л.

А также тем, что при недостатке освещенности растения дополнительно искусственно освещают лампами зелено-красного спектра мощностью не менее 300 Вт/м² не более 14 часов в сутки.

А также тем, что искусственное освещение производят с 5 часов утра до 19 часов вечера.

А также тем, что в холодный период температурный режим поддерживают путем укрывания растений светопроницаемой пленкой, увеличивающей красную составляющую спектра.

А также тем, что в пространстве под пленкой периодически проводят воздухообмен в режиме отсутствия сквозняка.

А также тем, что в качестве светопроницаемой пленки используют пленку с полупроницаемыми мембранами.

А также тем, что воздух под пленкой дополнительно подогревают.

А также тем, что подогрев воздуха под пленкой осуществляют тепловентиляторами.

А также тем, что температурный режим воздуха под пленкой поддерживают путем создания увлажняющего слоя в виде искусственного орошения или аэрозольного "одеяла".

А также тем, что загрязненные воды дополнительно подогревают или охлаждают.

А также тем, что в качестве загрязненных вод используют сточные или оборотные воды.

Патентуемый способ осуществляется следующим образом.

В водоеме с загрязненными водами, например со сточными или оборотными 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. С помощью своих корней растение способно окислять и расщеплять примеси сточных или оборотных вод на простые элементы с большой скоростью, причем преобразуются не только элементы, но даже многие соединения, находящиеся в указанных водах, и усваиваются растением как питание через корневую систему, производя, тем самым, гидроботаническую очистку загрязненных вод. Однако 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.

Было 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 БПК-5 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^oС, а температуру питательного раствора необходимо поддерживать в пределах от +15^oС до +36^oС. 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).

Достаточный уровень освещенности по спектру и интенсивности обеспечивается применением искусственного освещения лампами преимущественно зелено-красного спектра и мощностью не менее 300 Вт/м². В качестве источников такого искусственного освещения может быть использован, например, облучатель теплиц ЖСП36-600-002У5, выпускаемый ООО "Комплект-электро". Водный гиацинт (Эйхорния) очень светолюбив, требует хороший световой поток, но освещать его указанным искусственным освещением более 14 часов в сутки не рекомендуется. Интервал включения в сутки с 5 часов утра до 19 часов вечера.

В холодный период температурный режим поддерживают укрыванием растений светопроницаемой пленкой, увеличивающей красную составляющую спектра. В качестве такой пленки может быть использована, например, полиэтиленовая пленка "Полисветан", выпускаемая ЗАО "Деметра". Благодаря специальным добавкам она преобразует солнечное ультрафиолетовое излучение в красное, что дает ей ряд преимуществ по сравнению с обычными покрытиями (пленкой, стеклом).

В пространстве под пленкой периодически проводят воздухообмен в режиме отсутствия сквозняка, поскольку сквозняк приводит к сравнительно резкому снижению температуры над слоем растений и возможному поражению их.

В качестве светопроницаемой пленки используют пленку с полупроницаемыми мембранами, которые позволяют производить воздухообмен с окружающим пространством.

Воздух под пленкой дополнительно подогревают. Подогрев может осуществляться тепловентиляторами, устанавливаемыми под пленкой.

Температурный режим воздуха под пленкой поддерживают путем создания увлажняющего слоя в виде искусственного орошения или аэрозольного "одеяла".

Если температура вод не соответствует оптимальной, то сточные и/или оборотные воды дополнительно подогревают или охлаждают. Такой подогрев или охлаждение можно осуществлять, в основном, за счет технологической или оборотной воды, предназначенной к охлаждению (оборотных линий действующих систем), или используя существующие потоки с тепловыми загрязнениями.

Все указанные мероприятия позволяют создать оптимальные условия для адаптации растений, содержания растений в холодный период и создать оптимальные условия для эффективной очистки загрязненных вод.

Формула изобретения

1. Способ выращивания Эйхорнии при гидроботанической очистке загрязненных вод, включающий размещение плавающего растения в питательном растворе при положительной температуре окружающего воздуха и питательного раствора, отличающийся тем, что температуру окружающего воздуха поддерживают не менее 16^oС, а температуру питательного раствора в пределах от 15 до 36^oС, причем в качестве питательного раствора используют загрязненные воды с рН 5 - 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 БПК-5 не более 1000 мг О₂/л и ХПК не более 2000 мг О₂/л.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при недостатке освещенности растения дополнительно искусственно освещают лампами зелено-красного спектра мощностью не менее 300 Вт/м² не более 14 ч в сутки.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что искусственное освещение производят с 5 часов утра до 19 часов вечера.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в холодный период температурный режим поддерживают путем укрывания растений светопроницаемой пленкой, увеличивающей красную составляющую спектра.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в пространстве под пленкой периодически проводят воздухообмен в режиме отсутствия сквозняка.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве светопроницаемой пленки используют пленку с полупроницаемыми мембранами.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что воздух под пленкой дополнительно подогревают.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что подогрев воздуха под пленкой осуществляют тепловентиляторами.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что температурный режим воздуха под пленкой поддерживают путем создания увлажняющего слоя в виде искусственного орошения или аэрозольного "одеяла".

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что загрязненные воды дополнительно подогревают или охлаждают.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве загрязненных вод используют сточные или оборотные воды.