Доочистка сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с использованием элодеи и роголистника

Борисова, Светлана Дмитриевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Доочистка сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с использованием элодеи и роголистника
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Доочистка сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с использованием элодеи и роголистника"

■♦очэ/йб

БОРИСОВА СВЕТЛАНА ДМИТРИЕВНА

ДООЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ОТ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛОДЕИ И РОГОЛИСТНИКА

03.02.08 - Экология (в химии и нефтехимии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 МАЙ 2011

Казань-2011

4845756

Работа выполнена на кафедре «Водные биоресурсы и аквакультура» Казанского государственного энергетического университета

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Калайда Марина Львовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Красногорская Наталия Николаевна

доктор технических наук, профессор Шарифуллин Вилен Насибович

Ведущая организация:

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан, г.Казань

Защита диссертации состоится «_7(Г» мая 2011 года в 14:00 часов на заседании совета Д 212.080.02 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркса, 58, зал заседаний Ученого Совета (А-330).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Казанского государственного технологического университета (www.kstu.ru).

Автореферат разослан « _2011 года

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Сироткин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время проблема сохранения и восстановления качества пресных вод особенно актуальна. К районам с повышенной экологической опасностью их загрязнения относится и Поволжский регион, где одним из развитых индустриальных центров является Республика Татарстан.

В условиях ограниченности водных ресурсов и ухудшения их качественного состояния • при постоянном повышении требований контролирующих органов к качеству воды, очистка вод, используемых на производственных предприятиях, становится одним из основных критериев их работы.

Проблемы водопользования на предприятиях различных отраслей промышленности, в том числе и химических производствах, могут быть решены, в том числе, путем применения биогидроботанического метода на базе водоемов, расположенных вблизи предприятий.

Биогидроботанический способ, в котором основную функцию выполняет высшая водная растительность, находит все более широкое применение в очистке производственных сточных вод (Морозов, 2001; Стольберг, 2003; Садчиков, 2005; Гоготов, 2005).

Поскольку сточные воды часто характеризуются сложным химическим составом и повышенной кислотностью, выбор видов водной растительности является актуальным. Эта задача требует подбора видов макрофитов, эффективно удаляющих загрязняющие вещества в различных экологических условиях, способных выдерживать повышенную щелочность или кислотность промышленных стоков и сточных вод с территории химических и других предприятий.

Цель работы: исследование, анализ и применение биогидроботанического способа доочистки производственных сточных вод от неорганических веществ с использованием двух видов высших водных растений: элодеи канадской (Elodea canadiensis L.) и роголистника темно-зеленого (Ceratophyllum demersum L.).

Основные задачи исследования:

- провести анализ современного состояния вопроса по применению высшей водной растительности в очистке и доочистке сточных вод;

- изучить особенности изменения концентраций загрязняющих веществ (фосфатов, сульфатов, нитритов, нитратов, железа, меди, цинка, марганца, никеля) в производственных сточных водах в присутствии элодеи и роголистника;

- исследовать способность элодеи и роголистника к аккумуляции таких загрязняющих веществ как ионы железа, меди, цинка, марганца, никеля;

- получить исходные данные для разработки технологии доочистки производственных сточных вод с использованием элодеи канадской и роголистника темно-зеленого.

Научная новизна работы. Получены кинетические зависимости концентраций загрязняющих веществ в производственных сточных водах в процессе их доочистки с помощью элодеи и роголистника в условиях постоянной

и изменяющейся нагрузки по фосфатам, сульфатам, нитритам, нитратам, железу, меди, цинку, марганцу и никелю.

Получены зависимости изменения концентрации тяжелых металлов (меди, цинка, железа, марганца, никеля) в фитомассе элодеи и роголистника от времени в процессе их культивирования в химически загрязненных водах.

Построена математическая модель доочистки сточных вод с помощью элодеи и роголистника

На основе полученных экспериментальных данных расчетным путем определены значения коэффициентов диффузии тяжелых металлов из воды в водные растения.

Практическая значимость работы. Получены исходные данные для разработки технологии доочистки сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с помощью элодеи и роголистника. Определено качество исходной сточной воды предприятий для ее последующей доочистки до заданных значений нормативных показателей.

Разработана компьютерная программа моделирования работы водоочистного сооружения с использованием высшей водной растительности «CLEANING», которая позволяет моделировать процесс доочистки загрязненных вод до нормативных значений и объемы водной растительности для последующей утилизации; рассчитать объем очистного сооружения и его загрузки; анализировать работу очистного сооружения во времени с учетом периодической замены растительной массы; разрабатывать оптимальные технологические схемы очистки вод; оценивать эффективность очистки («самоочистки») водными растениями в естественных проточных водоемах; анализировать работу водоочистного сооружения с загрузками любой природы при известных эквивалентных параметрах загрузки.

Даны рекомендации по утилизации биомассы водной растительности, образующейся при ее использовании в доочистке вод.

Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на Научной студенческой конференции, посвященной «Дню энергетика» (Казань, декабрь 2004г.), Международной конференции «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, сентябрь 2005г.), VI Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, октябрь 2005г.), IX аспирантско - магистерском научном семинаре КГЭУ (Казань, декабрь 2005г.), 1-ой Всероссийской научной конференции «Ресурсосберегающие, водо- и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем» (Казань, март 2006), VI Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, ноябрь 2005г.), VII Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, декабрь 2006г.), X аспирантско- магистерском научном семинаре КГЭУ (Казань, апрель 2006г.), VIII Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (Казань, апрель 2007г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы патологии, иммунологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов - 2» (Борок, июль 2007г.), XI аспирантско -магистерском научном семинаре КГЭУ (Казань, ноябрь 2007г.), II молодежной Международной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, декабрь, 2007г.),

VII республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, декабрь, 2007г.), Ш-й н IV-ii молодежных Международных научных конференциях «Тинчуринские чтения», посвященной 40-летию КГЭУ (Казань, апрель 2008, 2009), Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной выдающимся педагогам Петровской академии (Москва, июнь 2008г.).

Разработанный способ биогидроботанической доочистки сточных вод был представлен на IV международной конференции «Инновации в науке и образовании-2006» (Калининград, октябрь 2006).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 9 статьях в научных журналах, в том числе 3 - в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, а также 11 тезисах докладов на конференциях различного уровня. Получено свидетельство РФ о регистрации компьютерной программы моделирования процесса очистки вод с помощью водных растений.

Личный вклад автора в работу состоит в непосредственном участии Fia всех этапах работы и обсуждения полученных результатов, подборе методик, написании статей и тезисов.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и 2 приложений. Содержит 151 страницу, 84 рисунка, 10 таблиц. Список литературы включает 230 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и задачи исследования. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дана общая характеристика высшей водной растительности как важного компонента водной экосистемы, проведен анализ биотехнологий очистки сточных вод с использованием высшей водной растительности, рассмотрен вопрос аккумуляции загрязняющих веществ высшими водными растениями, изучены современные способы утилизации биомассы водных растений.

Во второй главе описаны материалы и методы исследования.

Всего отобрано и обработано 60 образцов вод и 100 образцов водных растений. Экспериментальные исследования проводились с сентября 2004 года по 2009 год. Исследовались поверхностно-ливневые и производственные сточные воды химического предприятия оборонного профиля г. Казани и поверхностно-ливневой сток с территории ТЭЦ, входящей в состав химического предприятия. Эти воды после локальной обработки сбрасываются в старое русло р. Казанка, из которой насосной станцией перекачиваются в р. Волга. Для анализа химического состава сточных вод были отобраны пробы с четырех станций. Определение острого токсического действия вод до начала и в конце эксперимента проводилось методом биотестирования по стандартным методикам. В качестве тест-объектов были использованы зеленая протококковая водоросль хлорелла (Chlorella vulgaris Deijer) и дафнии (Daphnia magna Straus). Химически

загрязненные сточные воды, поступающие на доочистку, отличались острой токсичностью. После доочистки водными растениями не было отмечено острой токсичности для исследованных водных проб.

Обработка проб воды проводилась по 10 показателям на базе химической заводской лаборатории. Контроль проводился в соответствии со стандартными методиками. В экспериментальных водах культивировались отдельно и совместно высшие водные растения: ЕЫеа сапасИет'и I. и СегаЮркуНит (¡втекит I. В качестве контрольной воды использовалась вода р.Волга выше места впадения вод из старого русла р.Казанка. Исследовано содержание тяжелых металлов в элодее и роголистнике до и после их культивирования в загрязненных сточных водах методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии.

Проведены серии экспериментов с использованием постоянной и переменной концентрации ряда тяжелых металлов (железо, медь, марганец, цинк). На основе экспериментальных данных рассчитаны значения коэффициентов диффузии железа, меди, марганца и цинка из воды в биомассу элодеи и роголистника, характеризующие скорость переноса загрязняющих веществ из воды в растения через клеточные мембраны и влияющие на избирательное накопление элементов в тканях растений.

В третьей главе изучены особенности процесса выведения загрязняющих веществ из сточных вод с помощью Е1ос!еа сапасИе№1$ I. и СеШоркуНит йетегхит I. в процессе их отдельного и совместного культивирования в загрязненных производственных сточных водах; получены зависимости изменения концентрации ряда тяжелых металлов в воде при доочистке с помощью элодеи и роголистника во времени.

Поскольку р. Волга - водный объект рыбохозяйственного использования и имеет значительное хозяйственно-бытовое, культурно-питьевое и рыбохозяйственное значение, впадающие в реку загрязненные воды должны соответствовать нормативам вод рыбохозяйственного значения.

Сточные и поверхностно-ливневые воды химического предприятия характеризуются высокими концентрациями меди, никеля, марганца, сульфатов, нитритов и фосфатов. Для этих вод характерна кислая реакция воды (рН 4,7±0,2). В период проведения экспериментальных исследований в рамках данной работы неоднократно в емкости - накопителе насосной станции перед сбросом в р. Волга были зафиксированы высокие концентрации таких тяжелых металлов как медь, цинк и марганец. Значения ПДК по этим веществам были превышены в 87 - 450 раз, что свидетельствует о крайней степени важности очистки этих вод перед их сбросом в р. Волга. В настоящее время для предварительной обработки сточных вод на предприятии используется их первичное отстаивание и нейтрализация.

При экспериментальном культивировании элодеи и роголистника в загрязненных сточных водах отмечено снижение концентраций ряда загрязняющих веществ (рис.1).

Нитриты

Сульфаты

10 20 Время, су г

Время, сут

Нитраты

Фосфат;

10 20 Время, сут

5 2,5 "С * 2 в

51,5

»0,5

ж:

10 20 Время, сут

Цинк

Марганец

ю го

Время, сут

,4 X 0,8

3 0,6

е-2 0,4

0,2

Время, сут

—»—Элодея —■— Роголшишк —4—'Злодея IIроголштшхк

Рисунок 1 - Изменение концентрации загрязняющих веществ в производственных сточных водах при культивировании в них элодеи и роголистника

Как видно из данных, приведенных на рис.1, наиболее быстрое снижение концентрации сульфатов и нитритов отмечено у элодеи, фосфатов - у роголистника. Наиболее быстрое снижение концентрации железа и марганца отмечено у элодеи, меди и цинка - у роголистника. До нормативов, используемых для водоемов рыбохозяйственного назначения, концентрация железа снижается за 25-27, меди - 26-35, цинка - 25-28, марганца - 22-35 суток в присутствии элодеи. В присутствии роголистника концентрация железа снижается до ПДКры6окоз за 28-30, меди - 25-26, цинка - 7-15, марганца - 30-32 суток.

Поскольку в процессе очистки за один и тот же период времени должны быть выведены различные тяжелые металлы, то были проведены эксперименты по совместному содержанию элодеи и роголистника в загрязненных водах. До значений ПДКрь1бохоз они очистили загрязненные воды от железа за 21-25 суток, от меди - за 21 -23 суток, цинка - за 10-19 суток, марганца - за 24-26 суток.

На рис.2 приведено снижение аккумулирующей способности элодеи и роголистника по отношению к железу, меди, цинку и марганцу при последовательном помещении растений в воды с одинаковыми начальными концентрациями загрязняющих веществ каждые 7 сут. эксперимента.

Приведенные на рис.2 данные показывают, что наибольшее количество загрязняющих веществ водные растения выводят в первые две недели. Отмечено снижение способности элодеи и роголистника к выведению всех исследованных металлов: если в течение первой недели отмечалось снижение концентрации железа на 1,3 мг/л, то к концу четвертой недели - на 0,6 мг/л. Концентрация меди снижалась на первой неделе на 0,03 мг/л, к концу четвертой - на 0,01 мг/л; концентрация цинка на первой неделе снижалась на 0,17 мг/л, к концу четвертой - на 0,09 мг/л; концентрация марганца на первой неделе снижалась на 0,04 мг/л, к концу четвертой на 0,01 мг/л.

1.4

1,21

0,8

0,6 0,4 0,2 0

7 14 21 28

Время, сут

ВЖелезо □Цинк

/Г

1Й

0,040,035 0,03 0,025 0.02 0.015 0,01 0,005 0

□ Медь

14 21 2«

Время,сут

□ Марганец

Рисунок 2 - Снижение аккумулирующей способности элодеи и роголистника при последовательном помещении растений в воды с одинаковыми начальными концентрациями загрязняющих веществ

Изученная способность водных растений к выведению загрязняющих веществ в процессе доочистки (рис.2), позволяет определить время наиболее эффективного использования водных растений и замены водной растительности в очистном сооружении. Таким образом, в экспериментальных исследованиях

была показана способность элодеи и роголистника к выведению загрязняющих веществ из производственных сточных вод до нормативных значений.

В четвертой главе проведено исследование способности Е1ойеа атасНепя'м /.. г/ СегШорИуИит йетегшт к аккумуляции загрязняющих веществ; получены зависимости изменения концентрации ряда тяжелых металлов в элодее и роголистнике во времени в процессе их экспериментального культивирования в производственных сточных водах; полученные зависимости позволили экспериментально определить коэффициенты диффузии тяжелых металлов; получены коэффициенты биологического поглощения цинка, железа, меди и марганца элодеей и роголистником при культивировании их в сточных водах.

Одним из важных показателей, характеризующих избирательность поглощения химических элементов водными растениями и их способность к накоплению элементов, является коэффициент биологического поглощения (КБП). Элодея и роголистник в процессе их совместного культивирования в загрязненных и контрольной водах наиболее интенсивно аккумулируют в себе железо (КБП=120-800), КБП железа погруженными водными растениями из природных водоемов составляет 100-160. КБП цинка элодеей и роголистником в загрязненных водах составляет 800-900, в природных водах - 206-840. КБП марганца элодеей и роголистником, содержащихся в загрязненных водах - 905-980, в природных водах -203-507. В наименьшей степени элодея и роголистник аккумулируют в себе медь (КБП=381-422). КБП меди водными растениями природных водоемов составляет 18-42. Максимальные КБП для других водоемов по этим загрязняющим веществам составили: железа - 910, меди - 400, цинка - 970, марганца - 1100 (Карасев, 2001; Ермаков, 2005; Кузнецов, 2006).

Отмечено, что в процессе экспериментального культивирования элодеи и роголистника в загрязненных сточных водах промышленных предприятий концентрации железа, цинка, меди и марганца в водных растениях увеличиваются (рис. 3).

Роголистник

Элодеи

О 7 14 21 28 0 7 14 21 28

Время, с)т Время, сут

— ♦— Желмо —■—Цинк —А —Медь —Я—Марганец

Рисунок 3 - Изменение концентраций некоторых тяжелых металлов в биомассе элодеи и роголистника в процессе их экспериментального культивирования в загрязненных производственных сточных водах

Удельная концентрация ряда тяжелых металлов в элодее и роголистнике в процессе экспериментального исследования снижалась (рис.4).

Элодея

— Железо —■—Цинк —А —Медь —Н—Марганец

Рисунок 4 - Изменение удельной концентрации некоторых тяжелых металлов в элодее и роголистнике в процессе их культивирования в загрязненных производственных сточных водах

Удельная концентрация железа (мг/г) в элодее снижалась с 64 до 0,06, в роголистнике - с 4,3 до 0,44; меди в элодее - с 0,72 до 0,06, в роголистнике - с 1 до 0,09; цинка в элодее - с 1,76 до 0,15, в роголистнике - с 4 до 0,35; марганца в элодее - с 0,32 до 0,03, в роголистнике - с 4,2 до 0,37 (рис.4). Полученные удельные концентрации ряда тяжелых металлов в элодее и роголистнике не превышают нормативы их содержания в кормах сельскохозяйственных животных, сельскохозяйственных удобрениях и продуктах питания.

Снижение удельной концентрации ряда тяжелых металлов связано с увеличением биомассы водных растений, приведенной на рис. 5. Проведенные экспериментальные наблюдения за ростом элодеи и роголистника как в условиях загрязненных, так и в условиях контрольной вод (рис.5) показали, что наибольший прирост биомассы отмечен в первые 10-14 суток (среднесуточный прирост составил 46 % от начальной массы водных растений), а к 30 суткам эксперимента отмечено снижение скорости роста водных растений (среднесуточный прирост составил 14% от начальной массы водных растений).

Зягряменмые воды Контрольна «ода

ВРем"-с>" Время, сут

— А— Элодея —■—Роголштник

Рисунок 5 - Изменение биомассы элодеи и роголистника в процессе их культивирования в загрязненной и контрольной водах

Таким образом, экспериментально установлено, что элодея и роголистник в процессе их совместного культивирования в загрязненных и контрольной водах являются растениями - аккумуляторами таких металлов как железо, цинк, марганец, в наименьшей степени - меди и никеля. В технологиях доочистки концентрации загрязняющих веществ в элодее и роголистнике на единицу их массы не превышают нормативных значений концентраций тяжелых металлов в кормах сельскохозяйственных животных и удобрениях за счет прироста биомассы растений. Полученные в результате экспериментальных исследований зависимости изменения концентраций в воде и в водных растениях во времени позволяют рассчитать значения коэффициентов диффузии тяжелых металлов из воды в элодею и роголистник.

В пятой главе построена дискретная математическая модель биогидроботанической очистки сточной воды; разработана компьютерная программа моделирования работы водоочистного сооружения с использованием высшей водной растительности «CLEANING»; разработана блок-схема технологии доочистки промышленных сточных вод на базе использования элодеи и роголистника; предложен вариант утилизации избытка биомассы водных растений в качестве сырья для получения биогаза для объектов энергетики; оценен предотвращенный экологический ущерб от попадания загрязняющих веществ в природные водоемы при внедрении технологии доочистки сточных вод с помощью элодеи и роголистника.

Разработана дискретная математическая модель процесса доочистки воды в очистном сооружении с посаженными в него водными растениями, где происходит процесс диффузии загрязняющих веществ из воды в растения. Математически описаны изменения концентраций загрязняющих веществ в воде и растениях во времени при доочистке в стоячей воде.

V V V

*(') = О» - >',)) • 7Г"177 •<г<" + *0 • 7T"V + У«'

V V к

у<1) = -(х,-v„)---— е " ' + х„--+ у„--5—

jyj + ^ + К У,+ V,

где х(1), у(0 - концентрации загрязняющих веществ в воде и в растении соответственно в произвольный момент времени I, (мг/л) и х(1==0)=х0, у(1=0)=уо; У/ и У2 - объемы очищаемой воды и водных растений, (м3); коэффициент

V +У 2

а = ——~5Ь; 5 - площадь поверхности водных растений, (м ); Ь - коэффициент

УУг

диффузии (м/с); {- время, (с).

Полученные соотношения (1) позволяют определить изменение концентрации загрязняющего вещества в зависимости от времени и экспериментальным путем определить значения коэффициента диффузии загрязняющих веществ из воды в водные растения для стоячей воды. Для элодеи он составил 0,021 ±0,003 мм/с, для роголистника - 0,019± 0,003 мм/с при температуре 22-23°С, влажности воздуха - 60% и естественном освещении в весенне - осенний период. При совместном культивировании элодеи и роголистника коэффициент диффузии составил 0,026 + 0,002 мм/с.

Экспериментальное исследование показало, что для относительно низких скоростей течения воды в интервале от 0,1 до 0,5 м/с может быть использован коэффициент диффузии как для случая стоячей воды.

В общем случае связь концентрации загрязняющих веществ в воде и в водных растениях на входе и выходе произвольного элемента объема очистного сооружения с учетом коэффициента диффузии можно найти следующим образом:

[.V,,., С + ДО = у„ (О • (1 - • ь ■ 0+Х„ (о • ■ 6 • ы

где = у - время прохождения очищаемой воды со скоростью Ух (м/с)

длины элемента объема очистного сооружения / (м); Б0 - удельная площадь поверхности водных растений, (1/м); К - коэффициент заполнения очистного сооружения водными растениями.

Соотношение (2) выполняются тем точнее, чем меньше Д/. Последовательно применяя соотношение (2) можно найти концентрацию загрязняющих веществ в воде и в водных растениях в любом сечении очистного сооружения, в том числе и на выходе.

В процессе очистки воды с помощью высших водных растений масса растений растет (рис.5), при этом изменяется коэффициент заполнения очистного сооружения водными растениями.

Соотношения (3) позволяют в модели процесса очистки при расчете концентраций загрязняющих веществ в очищаемой воде и в водных растениях учесть прирост биомассы во времени.

, .4 / ч „ п КС) .4 / ч о К*(А0 . К(1)

х„М + АО = X (0 • ( - /3--— • ДО + у Л 0 • Р--• Л' —

1-К(0 ' н \-к\ы) к (до ф

л», с + д0 = УЛ')■7§Г70 - Р■ ДО+(')■■ Р ■ А'

Л. (Д1)

•" § Ь' 1С *

где "' — = а, а Л'0 Ь = р, К (м) - «новое» значение коэффициента 1 — К

заполнения, через время д /; - концентрация веществ в водном растении

с учетом прироста, т.е. увеличения биомассы.

В основу соотношения (3) положена дискретная математическая модель очистного сооружения с загрузкой из водных растений

Соотношение (2) позволяет определить необходимый объем очистного сооружения (Т„ч,„„,,):

, (4)

Л. О • Л0 хпдк

где использованы вышеприведенные обозначения, а также 80 - удельная площадь водных растений в единице объема очистного сооружения, (1/м); Я -

расход очищаемой воды (м'/с); К3 - коэффициент запаса, отражающий динамический диапазон концентраций на выходе из очистного сооружения (5). Поскольку концентрация загрязняющего вещества на выходе из очистного сооружения должна быть < ПДКрь,бохоз, то для процесса очистки в очистном сооружении К3> 1

(5);

хп

где хпдк - предельно - допустимая концентрация загрязняющего вещества на выходе из очистного сооружения (мг/л), х„ - концентрация загрязняющего вещества на выходе из очистного сооружения, (мг/л).

Выражение (4) позволяет оценить необходимый объем очистного сооружения при заданном значении расхода воды, известных параметрах водных растений, концентрациях загрязняющих веществ на входе в очистное сооружение, нормативных значений концентраций загрязняющих веществ на выходе из очистного сооружения, коэффициенте заполнения очистного сооружения водными растениями и коэффициенте запаса. Математическая модель очистки загрязненных вод с помощью высших водных растений положена в основу компьютерной программы доочистки загрязненных вод «CLEANING».

Компьютерная программа «CLEANING» позволяет смоделировать процесс доочистки загрязненных вод до нормативных значений; рассчитать объем очистного сооружения и его загрузки; анализировать работу очистного сооружения во времени с учетом периодической замены растительной массы; разрабатывать оптимальные технологические схемы очистки вод; оценивать эффективность очистки («самоочистки») водными растениями в естественных проточных водоемах; анализировать работу водоочистного сооружения с загрузками любой природы при известных эквивалентных параметрах загрузки.

Областью применения программы являются разработка инженерных систем очистки и доочистки загрязненных вод; ландшафтный дизайн городов с возможностью улучшения качества природных вод; выращивание водной растительной массы для задач альтернативной энергетики - устройство метантенков; моделирование процесса очистки загрязненных вод в учебном процессе. Программа может быть использована при проведении лабораторных и практических работ по различным экологическим дисциплинам в области защиты окружающей среды и гидробиологии. Программа предназначена для условий скоростей течения жидкости через очистное сооружение отличных от нуля.

Компьютерная программа включает блок параметров воды на входе очистного сооружения, блок параметров очистного сооружения и параметров водного растения (рис.6).

Интерфейс компьютерной программы включает:

- параметры воды на входе очистного сооружения: среднее значение (по поперечному сечению канала) скорости воды, расход воды, вид загрязняющего вещества, исходная концентрация загрязняющего вещества;

- параметры очистного сооружения: площадь поперечного сечения, длина сооружения, число контейнеров с загрузкой, вид загрузки - водное растение;

- параметры водного растения: отношение рабочей площади поверхности растения к объему растения (S0, 1/м), скорость диффузии (Ь, мм/с), максимальная

удельная скорость роста биомассы растений (а, 1/сутки), начальная плотность заполнения контейнера растениями (К0) и максимальная плотность заполнения контейнера растениями (Кт).

Мемо

Скорее*& гйчоиия У{н/ф' Го Расход воям j/С)" (Г

Ъяеряттщт:

«ияцвсгйо: ......1

Ко»«он (рация Уй{*»/«}* ?012"*

Длина Цм)<* ;50................]6

Площадь ;.' "" .

поперечного сечения 5(м?)» ¡ШООО] . Цдо/ф: Й.01 Число контейнеров Ы=;То « &Г "1

Вид оодного растения: .. Эя0йея.;*.,! ;0-5 ;

относительные концентрации загрязняющего вещества В ВОДЕ (в долях ПДК)

.......в контейнерах очистного с ооружения

¡МЩМОО»71.03758 Ь 97773 *С$20»10 86659:061532 76757 '072186 ¿6/867 "

Трейовонмя к качеству воды на выходе очистного соорцуениз;

ПДК (мг/п)-р Г......1

Объем (мЗ):

Военя сначала расчета дни часы минуты

; . V

1399.87580

шаииямннан

МО 73975 ::0 7SS75 !0.79975 ; 0.79975 '0 73975 ¡0 79375 0 79975 S0 79975 M7SS75 !0 79975: козффнвцяпъ! запшшеная контейшгроа растениями

- ■ - > ' и ' 1 u j п jс

И ' I з' >1 «и I 14« II 1 : шиенграцня здрязмюиеи вещества В РАСТБНйМ(» »опта ПДК)

: биомасса |г| растений: | Масса (кг] загрязняющего вешесша в растении: ¡flmgi1035[

Uipoc- ]

Изъятая биомасса (tJ: Изъятое загр.в во (вгё Затрклаемая биомасса |т)'

Рисунок 6 - Рабочее окно компьютерной программы «CLEANING»

В правом верхнем углу расположено окно с информацией о ПДКрыб0Х03 загрязняющего вещества.

В правой нижней части находится блок с информацией об общих характеристиках сооружения (объем, биомасса растений, масса загрязняющих веществ в растениях), о характеристиках контейнера (объем, загружаемая биомасса) и данные текущей перезагрузки контейнеров (изъятая биомасса, изъятое загрязняющее вещество, загружаемая биомасса).

Для реализации технологии доочистки сточных вод химического предприятия с использованием элодеи и роголистника нами предлагается очистное сооружение - биоплато, которое представляет собой сетчатые емкости, заполненные водными растениями и закрепленные на понтонах. Размер ячеи емкостей должен соответствовать размерам погруженных в них водных растений. Рекомендуемый коэффициент заполнения емкостей в начале процесса доочистки - 0,4 - 0,6, в конце - 0,8 - 0,9. Для работы очистного сооружения на базе элодеи и роголистника в начальный момент времени рекомендуется использовать

соотношение «вода : элодея : роголистник» как 3:1:1. Необходимость замены элодеи и роголистника и объем новой загрузки водных растений рассчитывается в автоматизированном режиме в программе «CLEANING». Извлеченная из садков избыточная биомасса элодеи и роголистника может быть использована в качестве биотоплива (рис.7).

Поскольку программа «CLEANING» позволяет оценить оптимальное время очистки, появляется возможность планирования технологических работ на очистном сооружении.

Рисунок 7 - Схема использования избытка биомассы водных растений в качестве альтернативного вида топлива в биоэнергетике

Блок-схема процесса доочистки химически загрязненных производственных сточных вод с использование элодеи и роголистника представлена на рис.8.

Блок - схема включает в себя блок доочистки с использованием водной растительности и вовлечением в оборот очищенной воды. Поскольку вода доводится до нормативного качества, она может быть возвращена в водоем. Второй блок схемы включает получение биогаза на базе метанового сбраживания биомассы водных растений, как альтернативного источника энергии. Эти блоки связаны посредством автоматизированного анализа процесса доочистки с помощью компьютерной программы «CLEANING», которая позволяет рассчитать время очистки воды, объем водной растительности, периодичность ее замены и дальнейшего использования в процессе метанового сбраживания.

Рисунок 8 - Блок - схема доочистки химически загрязненных производственных сточных вод

Предложенная схема доочистки загрязненных вод с помощью элодеи и роголистника позволяет улучшить качество водной среды. Предотвращенный экологический ущерб, рассчитанный от внедрения технологии доочистки сточных вод с помощью водных растений составил по двум предприятиям 98,3 и 1075 тыс.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Изучено современное состояние вопроса по применению высшей водной растительности в очистке и доочистке производственных сточных вод и особенности выведения загрязняющих веществ из сточных вод с помощью Еккка сапасИет!!; Ь. и СегаГоркуПит (¡етегяит Ь. Показана способность элодеи и роголистника к выведению загрязняющих веществ из сточных вод до нормативных значений. На основе данных собственных исследований получены зависимости изменения концентраций сульфатов, фосфатов, нитритов, нитратов, железа, меди, марганца и цинка от времени в химически загрязненных сточных водах в процессе их доочистки с помощью Е1ос1еа сапасИать Ь. и Сега1орИу11ит йетегтт Ь.

2. Исследована способность Е1оска сажиНегтх и СегсйорЬуПит ¿етегяит I. к аккумуляции загрязняющих веществ. Установлено, что элодея и роголистник при совместном культивировании являются активными аккумуляторами железа (КБП=120-800), цинка (КБП=1140-1235), марганца (КБП=960-1110), в меньшей степени - меди (КБП=381- 422) и никеля (КБП=30-107).

Экспериментально установлено, что в процессе очистки абсолютное содержание изученных металлов в элодее и роголистнике увеличивалось, а удельная концентрация -снижалась в связи с увеличением биомассы растений.

3. Построена математическая модель доочистки сточных вод с помощью Elodea canadiensis L. и Ceralophyllum demersum L., которая положена в основу компьютерной программы моделирования работы водоочистного сооружения с использованием высшей водной растительности «CLEANING», которая позволяет смоделировать процесс доочистки загрязненных вод до нормативных значений и объем водной растительности для расчета биогазовой установки.

4. Получены значения коэффициентов диффузии тяжелых металлов из воды в водные растения в условиях эксперимента. Для элодеи средний коэффициент диффузии для исследованных металлов составил 0,021 ±0,003 мм/с, для роголистника - 0,019± 0,003 мм/с, для элодеи и роголистника при совместном культивировании - 0,026 + 0,002 мм/с.

5. Получены исходные данные для разработки технологии доочистки сточных вод химического предприятия с использованием элодеи и роголистника для обеспечения нормативного качества очищенных сточных вод по содержанию тяжелых металлов и минеральных.солей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТАХ:

1. Загустина, С.Д. Возможности использования высших водных растений в биотехнологиях / С.Д. Загустина, M.JI. Капайда МЛ. // VIII Всероссийская конференция молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (г.Казань, 9-10 апреля 2007г.). Сборник тезисов докладов. - Казань: Издательство «Отечество», 2007. - С.243-244.

2. Загустина, С.Д. Снижение сбросов нефтесодержащих стоков предприятий за счет использования биосорбентов из натурального сырья /С.Д.Загустина // Научная студенческая конференция, посвященная «Дню энергетика»: Казань, 6-10 декабря 2004 года: Тезисы докладов. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2005. - С. 142.

3. Загустина, С.Д. Некоторые результаты исследования применения Elodea canadiensis L. при доочистке загрязненных тяжелыми металлами вод с целью повышения эффективности использования водных ресурсов / С.Д.Загустина, М.Л.Калайда // Труды VI Международного симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение». - Казань, 29 ноября- 2 декабря 2005 / Под общей редакцией Б.П. Павлова, Е.В. Мартынова, М.К. Антипина, В.И. Пузакина, И.М. Мустафина,-Казань: Каз.гос.ун-т им.В.И.Ульянова-Ленина, 2006 .- С.442-449

4. Загустина, С.Д. Перспективы использования Elodea canadiensis L. в биотехнологии доочистки сточных вод химического предприятия /С.Д.Загустина, М.Л .Капайда // Ресурсосберегающие, водо- и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем (сборник материалов 1-ой Всероссийской научной конференции,- Казань, 2006. - С.166-170.

5. Загустина, С.Д. Некоторые результаты исследования возможности применения Eloclea canadensis L. при доочистке загрязненных вод от органических примесей / С.Д.Загустина, М.Л.Калайда // Материалы докладов IX аспирантско-магистерского научного семинара, посвященного «Дню энергетика» / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. - Казань: Казан. Гос. Энерг. ун-т, 2006. - С.90.

6. Загустина, С.Д. Некоторые результаты исследования химического состава сточных вод при их доочистке с помощью Elodea canadensis L. /С.Д.Загустина, М.Л.Калайда// Материалы докладов первой Всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2006. -С.152.

7. Загустина, С.Д. Анализ существующих установок для производства биогаза из биомассы водных растений / С.Д.Загустина, М.Л.Калайда // Материалы докладов II молодежной Международной конференции «Тинчуринские чтения» / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т., 2007. -С.89.

8. Загустина, С.Д. Некоторые экологические и биохимические аспекты патологии у Elodea canadiensis L. в условиях управляемых экосистем / С.Д. Загустина, М.Л.Калайда // Расширенные материалы Международной научно-практической конференции, Борок, 17-20 июля 2007 года. М.: Россельхозакадемия 2007 - 564 с. Под редакцией д.б.н., проф. В.Р.Микрякова, д.б.н., проф. А.М.Наумовой, д.б.н., проф. А.Л.Никифорова-Никишина, к.б.н. Е.А.Заботкиной, к.б.н. Д.В.Микрякова. Печатается по решению Оргкомитета Международной научно-практической конференции. - С.346-350.

9. Загустина, С.Д. Биогидроботаническая площадка - перспективное сооружение для доочистки вод / С.Д.Загустина, М.Л.Калайда // Труды V международной научной конференции «Инновации в науке и образовании-2007». - Калининград: Калининградский государственный технический университет, 2007. - в двух частях, часть 1. - С.443

10. Загустина, С.Д. Особенности накопления некоторых токсикантов элодеей и роголистником при доочистке производственных сточных вод /С.Д.Загустина, М.Л.Калайда// Материалы докладов Ш-й молодежной Международной научной конференции «Тинчуринские чтения», посвященной 40-летию КГЭУ / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. -Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2008. - С.167.

11. Загустина, С.Д. Биоплато как способ доочистки дренажных вод города /С.Д. Загустина, М.Ф. Хамитова // Материалы докладов IV-й Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. В 4 т.; Т.З. - Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2009 - 272 с. - С. 197-199.

12.3агустина, С.Д. Экологический мониторинг водных экосистем с использованием высшей водной растительности / С.Д.Загустина, М.Л.Калайда // Материалы международной научно-практической конференции «Инновации сегодня: образование, наука, производство», посвященной 70-летию профессора Костина В.И. Ульяновск: Ульяновская ГСХА. - 2009,- С. 78-81.

13.Калайда, M.JI. Возможности использования водной растительности в природоохранных технологиях доочистки сточных вод / М.Л. Калайда, С.Д. Загустина //- Деп. в ВИНИТИ КГЭУ 26.05.2005, №750

14 Калайда, М.Л. Биогидроботанический способ очистки сточных вод как элемент экологического управления прибрежными зонами / М.Л.Калайда, С.Д.Загустина // Труды IV международной конференции «Инновации в науке и образовании-2006». - Калининград: Калининградский государственный технический университет, 2006. - в двух частях, часть 1. -С.426.

15. Калайда, М.Л. Использование гидробионтов в доочистке сточных вод как метод повышения эффективности водных ресурсов / М.Л.Калайда, С.Д.Загустина, Т.П.Синютина // Сб. докладов VII Междунар. симпоз. «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение», Казань, 5-7 дек. 2006 г. -Казань: Изд-во «Центр инновац. технологий», 2006. - С.466-473.

16. Калайда, М.Л. Гидробионты для доочистки / М.Л.Калайда, С.Д.Загустина, Т.П.Синютина // Межотраслевой информационно-аналитический журнал «Ресурсоэффективность в Республике Татарстан». - 2007. - №1. - С.28-30.

17. Калайда, М.Л. Биоплато как способ доочистки дренажных вод города и сточных вод промышленных предприятий / М.Л. Калайда., Л.К. Говоркова, С.Д. Загустина, М.Ф. Хамитова // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2009.- № 7-8,- С. 123-129.

18. Калайда, М.Л. Доочистка производственных сточных вод с помощью высших водных растений /М.Л. Калайда, С.Д. Борисова// Экология и промышленность России. - 2010. - №3. - С.33-35.

19. Калайда, М.Л. Аккумулирование загрязняющих веществ водными растениями и возможности утилизации растительной массы / М.Л. Калайда, С.Д. Борисова//Бутлеровские сообщения. - 2010.-Т.21. -№9,- С.33-39.

20. Свидетельство РФ об отраслевой регистрации электронного ресурса №00176 от 19.08.2009. Компьютерная программа моделирования работы водоочистного сооружения с использование высшей водной растительности «CLEANING» / М.Л.Калайда, С.Д.Загустина, А.В.Петров.

21. Zagustina, S.D. Use of adaptation hydrobionts in biotechnology of sewage treatment /M.L.Kalayda, S.D. Zagustina // Modern problems of aquatic toxicology. International workshop, September 20-24,2005, Borok, 2005. P.53 - 54.

Соискатель

С.Д.Борисова

Подписано в печать 11.04.2011 г. Формат 60x84'/]б. Обьем 20 с. Бумага офсетная, тираж 100. Заказ Н-2. Отпечатано в

г. Казань, ул. Муштари, 11, тел. 296-61-58. E-mail: meddok2005@raail.ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Борисова, Светлана Дмитриевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ПРИМЕНЕНИЮ ВЫСШЕЙ ВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД.

1.1. Высшая водная растительность как важный компонент водной экосистемы.

1.2. Технологии очистки сточных вод с использованием высшей водной растительности.

1.3. Аккумуляция загрязняющих веществ высшими водными растениями.

1.4. Современные способы утилизации биомассы водных растений.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССА ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Е1ос1еа сапасНетгя Ь. и СегаШркуИит с!етегхит Ь.

3.1. Характеристика вод, используемых в процессе очистки водными растениями — элодеей и роголистником.

3.2. Характеристика вод, очищенных элодеей и роголистником.

3.2.1. Оценка способности элодеи к выведению загрязняющих веществ.

3.2.2. Оценка способности роголистника к выведению загрязняющих веществ.

3.2.3. Оценка способности к выведению из сточных вод загрязняющих веществ роголистником и элодеей при их совместном культивировании.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБНОСТИ ЕШеа сапасИетгя Ь. и СегШоркуПит ¿етепит Ь. К АККУМУЛЯЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ.80 4.1. Исследование химического состава Е1ос1еа сапа<Иет1$ Ь. и СегаЮркуНит йетегзит, Ь. в водоемах Республики Татарстан.

4.2. Оценка способности элодеи и роголистника к аккумуляции загрязняющих веществ.

4.2.1. Оценка способности элодеи к аккумуляции загрязняющих веществ.

4.2.2. Оценка способности роголистника к аккумуляции загрязняющих веществ.

4.2.3. Оценка способности к аккумуляции загрязняющих веществ роголистника и элодеи при их совместном культивировании в сточных водах.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ДООЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Elodea canadiensis L. и Ceratophyllum demersum L.

5.1. Разработка математической модели биогидроботанической очистки сточной воды.

5.2. Компьютерная программа моделирования работы водоочистного сооружения с-использованием высшей водной растительности «CLEANING».

5.3. Исходные данные для технологии доочистки промышленных сточных вод на; базе использования элодеи и роголистника и предложения по утилизации их биомассы.

5.4. Оценка предотвращенного экологического ущерба при внедрении технологии доочистки сточных вод с использованием элодеи и роголистника.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Доочистка сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с использованием элодеи и роголистника"

Актуальность проблемы. В настоящее время проблема сохранения и восстановления качества пресных вод особенно актуальна. К районам с повышенной экологической опасностью их загрязнения относится и Поволжский регион, где одним из развитых индустриальных центров является Республика Татарстан.

Республика Татарстан обладает значительными водными ресурсами. Только в ее пределах речная сеть представлена крупными реками - Волга, Кама, их притоками: Вятка, Свияга, Меша, Шешма, Ик, Тойма, Иж, Степной Зай. На территории республики общая протяженность рек составляет 19601 км, площадь водного зеркала Куйбышевского и Нижнекамского водохранилищ - 8190 тыс. га [4].

В условиях ограниченности водных ресурсов и ухудшения их качественного состояния при постоянном повышении требований контролирующих органов к качеству воды, очистка производственных сточных вод становится одним из основных критериев работы промышленных предприятий.

Общий объем сброшенных сточных вод по Республике Татарстан в 2009г. составил 614,86 млн.м . Хотя отмечается увеличение общей мощности биологических очистных сооружений, которая составила около 800 млн.м /год, эффективность их работы составляет менее 90%. В связи с этим, весь объем сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водные объекты после очистки, относится к категории недостаточно очищенных [34].

В начале 2000-х годов содержание соединений марганца в водах Куйбышевского водохранилища варьировало от 5 до 8 ПДКрибохоз.> цинка - от 0,2 до 1,7 ПДКрЫбохоз. Среднегодовое содержание нефтепродуктов составило около 2,5 ПДКрыбохоз.- Воды в этот период оценивались как «умеренно-загрязненные» и «загрязненные» [31].

Превышение ПДКрЫбоХоз. в 2007 - 2009 годах наблюдалось по 10 ингредиентам химического состава воды (нефтепродукты, сульфаты, фосфаты, нитраты, железо, медь, марганец, цинк, никель, фенолы). Наибольшую долю в общую оценку степени загрязненности воды вносили соединения меди, соединения марганца, нитраты, нитриты. Средняя годовая и максимальная концентрации соединений меди составили 8,2 и 22,0 ПДКрыбохоз. соответственно. Максимальная концентрация марганца составила 5,2 ПДКрыб0Х0з., железа - 2,0-5,0 ПДКрЫбОХ03. Концентрация соединений азота варьировала от 2,0 ПДКрыб0хоз Д° 9,6 ПДКрыбохоз. [30-34].

Как проблема, имеющая особую значимость, очистка сточных вод и создание систем оборотного водоснабжения включена в «Программу энергосбережения и ресурсоэффективности в Республике Татарстан до 2010 года» и обсуждается на совещаниях и конференциях. В технологиях очистки промышленных сточных вод важной составляющей в настоящее время становится доочистка, которая позволяет улучшить качество вод до нормативного.

На улучшение качества вод в регионе направлена и Федеральная целевая программа «Возрождение Волги». В соответствии с этой программой, настоящий период относится к третьему этапу, в течение которого намечено коренное улучшение экологической обстановки на Волге и ее притоках, предотвращение-деградации природных комплексов Волжского бассейна за счет широкого внедрения ресурсосберегающих технологий, высокоэффективных методов и средств очистки сточных вод [94].

Поскольку ресурсы водоемов используются в различных народнохозяйственных целях, в последний период в составе концепции охраны водных ресурсов водохранилищ природопользование предлагается как форма охраны водоемов и природных ресурсов [136]. Охрана водных ресурсов в концепции сводится к трем основным направлениям: предотвращение загрязнения (качественное истощение); предотвращение количественного истощения; сохранение определенного внутригодового распределения. В концепции рационального использования и охраны водных объектов, предложенной А.Б.Авакяном (1994) [1] предлагается совершенствование функциональной структуры акваторий и береговых зон водоемов.

Проблемы водопользования на промышленных предприятиях могут быть решены, в том числе и путем применения биогидроботанического метода на базе водоемов - зон тяготения предприятий.

Биогидроботанический способ находит все более широкое применение в очистке производственных сточных вод [7; 16; 18; 26; 57 - 66; 80; 109; 153], при которой основную функцию очистки выполняет высшая водная растительность. Существующие в настоящее время биоплато разработаны в соответствии с конкретными условиями регионов и на базе конкретных предприятий. Исторически биоплато представлены водно-воздушными растениями (рогоз, тростник, камыш и т.д.), корневая система которых находится в грунте [20; 23; 26; 29; 39; 49; 76; 107; 152; 182]. Такие биоплато используются на мелководьях, в непосредственной близости с населенными пунктами, часто в зоне подтопления водами водохранилищ или рек. Однако недостаточно очищенные сбрасываемые сточные воды в черте городов часто попадают в русловые участки рек, загрязняя их. Эта проблема может быть решена с помощью биогидроботанического метода на основе использования погруженных видов высшей водной растительности. Выбор видов погруженных макрофитов, способных участвовать в процессах очистки загрязненных производственных сточных вод является в настоящее время актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является исследование, анализ и применение биогидроботанического способа доочистки производственных сточных вод от неорганических веществ с использованием двух видов высших водных растений: элодеи канадской (Е1ос1еа сапасИетгя Ь.) и роголистника темно-зеленого (СегМорИуНит йетегзит Ь.).

Для ее достижения необходимо решить следующие задачи: - провести анализ современного состояния вопроса по применению высшей водной растительности в очистке и доочистке сточных вод;

Научная новизна работы: Получены кинетические зависимости концентраций загрязняющих веществ в производственных сточных водах в процессе их доочистки с использованием элодеи и роголистника в условиях постоянной и изменяющейся нагрузки по фосфатам, сульфатам, нитритам, нитратам, железу, меди, цинку, марганцу и никелю.

Построена математическая модель доочистки сточных вод с использованием элодеи и роголистника.

Практическая ценность работы. Получены исходные данные для разработки технологии доочистки сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с итспользованием элодеи и роголистника. Определено качество исходной сточной воды предприятий для ее последующей доочистки до заданных значений нормативных показателей.

Положения, выносимые на защиту:

1. Оценка возможности использования Е1ос1еа сапасИет1з Ь. и СегШоркуПит йетеуяит Ь. в доочистке сточных вод предприятия химической промышленности оборонного комплекса. Наиболее эффективная очистки сточных вод отмечена при совместном культивировании элодеи и роголистника;

2. Оценка способности Е1ос1еа сапасНетгБ Ь. и СегШоркуИит йетегзит Ь. к аккумуляции загрязняющих веществ. Экспериментально определены коэффициенты биологического поглощения элодеей и роголистником тяжелых, металлов и коэффициенты диффузии тяжелых металлов из воды в водные растения;

3. Получены исходные данные для разработки технологии доочистки производственных сточных вод с использованием Е1ос1еа сапа(Иет18 Ь. и СегШоркуПит (1етег$ит Ь. на базе моделирования процесса доочистки.

Достоверность результатов работы обеспечена сходимостью теоретических решений и экспериментальных данных, полученных в работе, их согласием с известным опытом разработки способов биологической доочистки.

Казань, март 2006), VI Международном симпозиуме «Ресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, ноябрь 2005г.), VII Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, декабрь 2006г.), X аспирантско- магистерском научном семинаре КГЭУ (Казань, апрель 2006г.), VIII Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (Казань, апрель 2007г.), Международной научно-практической конференции «Проблемы патологии, иммунологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов — 2» (Борок, июль 2007г.), XI аспирантско -магистерском научном семинаре КГЭУ (Казань, ноябрь 2007г.), II молодежной Международной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, декабрь, 2007г.), VII республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, декабрь, 2007г.), III-й и IV-й молодежных Международных научных конференциях «Тинчуринские чтения», посвященной 40-летию КГЭУ (Казань, апрель 2008, 2009), Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной выдающимся педагогам Петровской академии (Москва, июнь 2008г.).

Личный вклад автора в работу состоит в непосредственном участии на всех этапах работы и обсуждения полученных результатов, подборе методик, написании статей и тезисов.

Заключение Диссертация по теме "Экология (по отраслям)", Борисова, Светлана Дмитриевна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Изучено современное состояние вопроса по применению высшей водной растительности в очистке и доочистке производственных сточных вод и особенности выведения загрязняющих веществ из сточных вод с использованием Е1ос1еа сапасИет1$ Ь. и СегМоркуИит (ЯетегБит. Ь. Показана способность элодеи и роголистника к выведению загрязняющих веществ из сточных вод до нормативных значений. На основе данных собственных исследований получены зависимости изменения концентраций сульфатов, фосфатов, нитритов, нитратов, железа, меди, марганца и цинка от времени в химически загрязненных сточных водах в процессе их доочистки с использованием Е1ос1еа сапасИетгя Ь. и СегШоркуНит с1етег8ит Ь.

2. Исследована способность Е1ос1еа сапасНетгя Ь. и СегМоркуИит йетегяит Ь. к аккумуляции загрязняющих веществ. Установлено, что элодея и роголистник при совместном культивировании являются активными аккумуляторами железа (КБП=120-800), цинка (КБП=1140-1235), марганца (КБП=960-1110), в меньшей степени - меди (КБП=381- 422) и никеля (КБП=30-107).

Экспериментально установлено, что в процессе очистки абсолютное содержание изученных металлов в элодее и роголистнике увеличивалось, а удельная концентрация - снижалась в связи с увеличением биомассы растений.

3. Построена математическая модель доочистки сточных вод с использованием Е1ос1еа сапасИетгя Ь. и СегШорЬуИит с1етегзит Ь., которая положена в основу компьютерной программы моделирования работы водоочистного сооружения с использованием высшей водной растительности «СЬЕАЖЫО», которая позволяет смоделировать процесс доочистки загрязненных вод до нормативных значений и объем водной растительности для расчета биогазовой установки.

4. На основе экспериментальных данных рассчитаны значения коэффициентов диффузии тяжелых металлов из воды в водные растения в условиях эксперимента. Для элодеи средний коэффициент диффузии для исследованных металлов составил 0,021 + 0,003 мм/с, для роголистника -0,019+0,003 мм/с, для элодеи и роголистника при совместном культивировании - 0,026 ± 0,002 мм/с.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Борисова, Светлана Дмитриевна, Казань

1. Авакян А.Б. Концепция использования водных объектов / А.Б.Авакян // Вода: Экология и технология. - М., 1994. - т.1. - С.67-77

2. Андрюхин Т.Я., Свириденко Н.К., Савельев Ю.В. и др. Рециркуляционное анаэробное сбраживание отходов сельского хозяйства с выработкой биогаза / Т.Я.Андрюхин, Н.К.Свириденко, Ю.В.Савельев и др. // Биотехнология. -М., 1989. т.5. - №2. - с.219-225

3. Антипов Н. И. Особенности водообмена различных экологических групп растений. Рязань.: Колос, 1973. - 182с.

4. Атлас республики Татарстан. М.: Производственное картосоставительское объединение «Картография», 2005. - 213с.

5. Бадыкшанова Н.Г. Саксония инвестирует в Татарстан / Н.Г.Бадыкшанова // Казанские ведомости. вып. №129 от 9.07.2008г.

6. Барковский В.Ф., Горелик С.М., Городенцева Т.Б. Физико-химические методы анализа. М.: Высшая Школа, 1977. - 344с.

7. Белоруков A.M. Бурые водоросли как индикаторы загрязнения морских экосистем / А.М.Белоруков // VII съезд Гидробиологического общества РАН. Калининград, 2001. - тезисы докладов, т.2. - 212с.

8. Березин И.В., Панцхава Е.С. Техническая биоэнергетика / И.В.Березин, Е.С.Панцхава // Биотехнология. 1986. - т.2.- №2.- с. 1-12

9. Брагинский Л.П., Щербань Э.П. Острая токсичность тяжелых металлов для водных беспозвоночных при различных температурных условиях / Л.П.Брагинский, Э.П.Щербань // Гидробиол. журн. 1978. - т. 14.-№1. — с. 86-97

10. Бреховских В.Ф. и другие. Особенности накопления тяжелых металлов в донных отложениях и высшей водной растительности заливов Иваньковского водохранилища / В.Ф.Бреховских и другие. // Водные ресурсы. 2001.- т. 28. - №4, с.441-447

11. Буйволов И.Г. Технология производства биокормов. / И.Г.Буйволов // Ресурсосберегающие технологии: Экспресс-информ. ВИНИТИ.- 2003.- № 12.- с. 18-22.

12. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. М.: изд-во МГУ, 1985.-534с.

13. Бурдин К.С., Лыкова Е.Е. Распределение тяжелых металлов по частям таллома дальневосточных зеленых водорослей / К. С.Бурдин, Е.Е.Лыкова // Вестн. Моск.ун-та. Сер. Биология. 1984. - №4. - с.62-66

14. Бутузов, В.А. Использование биогаза канализационных очистных сооружений / В.А. Бутузов // Водоснабжение и санитар, техника.- 2002. №6.- с. 36-38.

15. Використання бюлопчних ставюв з вищими водяними рослинамив практищ очищения ст1чних вод // 1нформ. бюл. Держбуду. — 2002. — № 4.1. С. 38.

16. Власов Б.П., Гигевич Г.С. Использование высших водных растений для оценки и контроля за состоянием водной среды. Метод, рекомендации:'^. Мн.: БГУ, 2002 84с.

17. Вода. Общие требования к отбору проб: ГОСТ Р 51592-2000-Введ.21.04.2000. -М.: Изд-во стандартов, 2000. 35с.

18. Водоросли в доочистке сточных вод / Ленова Л.И., Ступина В.В.; Отв. Ред. Вассер С.П.; АН УССР. Институт ботаники им. Н.Г.Холодного. -Киев:Наук. Думка, 1990. 184с.

19. Воробьев В.И., Шкодин Н.В. Биогеохимическая ситуация и применение микроудобрений в нерестово-выростных хозяйствах дельты Волги / В.И.Воробьев, Н.В.Шкодин // Роль микроэлементов в жизни водоемов.- М.: Наука, 1980.- с.75-106.

20. Воронихин М.П. Растительный мир континентальных водоемов. -М.: Наука, 1953.-78с.

21. Воронов Ю.В., Алексеев Е.В., Саломеев В.П., Пугачев Е.А Водоотведение: Учебник. М.: ИНФРА-М, 2007 - 415с.

22. Временная методика определения предотвращения экологического ущерба. -Введ.09.03.1999. -М.: Изд-во стандартов, 1998. 51с.

23. Врочинский К.К. Накопление пестицидов высшими водными растениями. — Киев: Наукова думка, 1977. 167с.

24. Гаршин B.C. Альтернативные виды топлива для сельскохозяйственных теплогенераторов. / В.С.Гаршин // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве.- Москва, 2008.- ч. 4.- с. 290-294

25. Гигевич Г.С., Власов Б.П., Вынаев Г.В. Высшие водные растения Белоруссии. Минск: БГУ, 2001. - 290с.

26. Гоготов И.Н. Аккумуляция ионов металлов и деградация поллютантов микроорганизмами и их консорциумами с водными растениями / И.Н.Гоготов // Экология промышленного производства. М., 2005. - №2. - с. 33-37

27. Голомазова, Г.М. Водный режим и углеводный обмен сосны обыкновенной и прививок кедра сибирского в зимний период / Г.М. Голомазова // Физиолого-биохимические характеристики древесных растений Сибири. М., 1971. - с. 85-92.

28. Горлова Р.Н. Макрофиты индикаторы состояния водоема / Р.Н.Горлова // Водные ресурсы. - М.,1992. - №6.- с.59-73

29. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды РТ в 2002 году. Казань: 2003. - 356с.

30. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды РТ в 2003 году. Казань: 2004. - 389с.

31. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды РТ в 2004 году. Казань: 2005. - 460с.

32. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды РТ в 2005 году. Казань: 2006. - 493с.

33. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды РТ в 2006 году. Казань: 2007. - 403 с.

34. Гусев. H.A. Физиология водообмена растений. Казань: Изд-во КГУ ,1966. - 126с.

35. Демаков, Ю.П. Защита растений. Жизнеспособность и жизнестойкость растений. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002. - 76 с.

36. Дин Яньхуа. Исследование образцового проекта системы очистки сточных вод на увлажненных землях с зарослями тростника / Дин Яньхуа. // Chim. J. Environ. Sei. 1992. - № 2. - с. 13.

37. Дексбах H.K. Водная растительность и ее значение ,в борьбе с последствиями промышленных загрязнений / Н.К.Дексбах // Мат-лы 4-й научной конференции «Охрана природы на Урале». Свердловск: Изд-во Уральского университета, 1964. - с. 80-85

38. Дмитриева Н.Г., Эйнор JI.O. Роль макрофитов в превращении фосфора в воде / Н.Г.Дмитриева, Л.О.Эйнор // Вод. Рес. 1985. - №5. - с. 101110.

39. Драбкова В.Г. Микробиологические показатели интенсивности процессов самоочищения озерных вод. Самоочищение воды и миграция загрязнений по трофической цепи. М.: Издательство «Наука», 1984. - 184 с.

40. Емельянов, Л.Г. Водообмен и стресс-устойчивость растений. -Минск: Наука и техника, 1992. 144 с.

41. Ермаков И.П. Физиология растений. М.: Академия, 2005. - 635с.

42. Жолкевич В.Н., Гусев H.A., Капля A.B. и др. Водный обмен растения. М.: Наука, 1989. - 256с.

43. Захарова JI.H. Концентрирование поливалентных металлов из гидросферы растениями. М.: Наука, 1979. - с.342.

44. Злобин B.C. Экосистемы водорослей в изменяющихся условияхсреды обитания / Под ред. А.И.Меркиса; Институт ботаники АН ЛитССР. -Вильнюс: Мокслас, 1987. 295 с.

45. Золотницкий Н.Ф. Водные растения для аквариума. М.: Наука, 1980.-96с.

46. Золотухина Е.Ю., Гавриленко Е.Е. Тяжелые металлы в водных растениях. Аккумуляция и токсичность / Е.Ю.Золотухина, Е.Е.Гавриленко // Биологические науки. 1989. - №9. - с. 93-105

47. Инвазия чужеродных видов в Голарктике. Материалы российско- j американского симпозиума по инвазийным видам, Борок, Ярославскойобласти, Россия, 27-31 августа 2001. 568с.

48. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учебное пособие / Д.А.Кривошеин, П.П.Кукин, В.Л.Лапин и др. М.: Высшая школа, 2003. - 344с.

49. Исполитов Е.И. Исследование растительности Уральских озер. Записки Уральского общества любителей естествознания. М: Знание, 1910. - 136с.

50. Использование биоотходов сельского хозяйства в качестве топлива и рациональные технологии сжигания // Ресурсосберегающие технологии:

51. Экспресс-информ. / ВИНИТИ.- 2001.- № 20.- С. 18-21.

52. Кавецкий В.Н., Карнаухов А.И., Пащенко И.М. Содержание тяжелых металлов в воде и некоторых растениях устьевых областей Дуная и Днепра. Гидробиол. журнал. - 1984. - т.20. - №2. - с.65-68.

53. Калайда М.Л. Экологическая оценка Куйбышевского водохранилища в условиях антропогенного воздействия. Казань: Казан, гос. энерг. ун-т, 2003. - 135с.

54. Калайда М.Л., Загустина (Борисова) С.Д. Возможности использования водной растительности в природоохранных технологиях доочистки сточных вод / М.Л. Калайда, С.Д. Загустина (Борисова). Казань, 2005. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ КГЭУ 26.05.2005, №750.

55. Калайда М.Л., Загустина (Борисова) С.Д. Анализ существующих установок для производства биогаза из биомассы водных растений. Материалы докладов II молодежной Международной конференции

56. Тинчуринские чтения» / Под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я.Петрушенко. Казань: Казан, гос. энерг. ун-т., 2007. - 136 с.

57. B.Р.Микрякова, д.б.н., проф. А.М.Наумовой, д.б.н., проф. А.Л.Никифорова-Никишина, к.б.н. Е.А.Заботкиной, к.б.н. Д.В.Микрякова. Печатается по решению Оргкомитета Международной научно-практической конференции. -С.346-350.

58. Калайда М.Л., Загустина (Борисова) С.Д. Биогидроботаническая площадка — перспективное сооружение для доочистки вод. / М.Л.Калайда,

59. C.Д.Загустина (Борисова) // Труды V международной научной конференции «Инновации в науке и образовании-2007». Калининград: Калининградский государственный технический университет, 2007. - в двух частях, часть 1. -с.443

60. Калайда, М.Л. Биоплато как способ доочистки дренажных вод города и сточных вод промышленных предприятий / М.Л. Калайда., Л.К. Говоркова, С.Д. Загустина, М.Ф. Хамитова // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009,- № 7-8.- С. 123-129.

61. Калайда, М.Л. Доочистка производственных сточных вод с помощью высших водных растений /М.Л. Калайда, С.Д. Борисова// Экология и промышленность России. 2010. - №3. - С.33-35.

62. Калайда, M.JI. Аккумулирование загрязняющих веществ водными растениями и возможности утилизации растительной массы / М.Л. Калайда, С.Д. Борисова // Бутлеровские сообщения. 2010. — Т.21. - №9.- С.33-39.

63. Карасев, В.Н. Физиология растений. Йошкар-Ола: Колос, 2001.272с.

64. Катанская В.Н. Методика исследования высшей водной растительности / В.Н.Катанская // Жизнь пресных вод. — Л.: Изд-во АН СССР, 1960.-170с.

65. Кефели В.И. Действие света на рост и морфогенез высших растений / В.И.Кефели // Фоторегуляция метаболизма и морфогенеза растений. М.: Наука, 1975.- с.209-227.

66. Ковалев, A.A. Эффективность производства биогаза на животноводческих фермах / A.A. Ковалев // Техника в сел. хоз-ве. 2001. - № 3.- с. 30-33.

67. Кокин К.А. Влияние погруженной водной растительности на гидрохимический режим и процессы самоочищения р. Москвы / К.А.Кокин // Вестник МГУ №6. Сер. Биология, почвоведение. М.: МГУ, 1962. - с. 7-15.

68. Кокин К.А. Экология высших водных растений. М.: Изд-во МГУ, 1982.-290с.

69. Кордаков А.И. Прибрежно-водная растительность вторичных отстойных прудов и водохранилищ и ее роль очистке промышленных сточных вод / А.И.Кордаков// Тр. НИИ по обогащению руд цветных металлов. М.: Наука, 1971. - 45с.

70. Коцарь Е.М. Инженерные сооружения типа «биоплато» как блок доочистки и водоотведения с неканализованных территорий / Е.М.Коцарь // Тез.докл. междунар. конф. «AQUATERRA». 1999. - с. 72-73.

71. Кравец В.В., Бухгалтер П.В., Акользин А.П. Высшая водная растительность как элемент очистки промышленных сточных вод / В.В.Кравец, П.В.Бухгалтер, А.П.Акользин // Экология и промышленность1. России. 1999г. - с.20-23.

72. Кроткевич П.Г. К вопросу использования водоохранно-очистных свойств тростника обыкновенного / П.Г.Кроткевич // Водные ресурсы. 1976.- №5. с.16-18.

73. Кроткевич П.Г. Роль растений в охране водоема. М.: Знание, 1982.- 147с.

74. Кудрин О.И. Солнечные высокотемпературные космические энергодвигательные установки. Под ред. В.П.Белякова. М.: Машиностроение, 1987. - 248 с.

75. Кузнецов В.В. Физиология растений: Учебник. / В.В.Кузнецов,

76. Г.А.Дмитриева. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высш.шк., 2006. - 742с.

77. Культиасов И.М. Экология растений. М.: Изд-во московского унта, 1982-231с.

78. Курцевич Е.П.,Потехин С.А., Солдатов Ю.Н. и др. Использование эйхорнии для очистки промстоков / Е.П.Курцевич, С.А.Потехин, Ю.Н.Солдатов и др. // Экология и промышленность России. 2003. - №2. -с.12-16.

79. Ладыженский В.Н., Саратов И.Е. Защита водных объектов от ' загрязнения поверхностным стоком с территории полигонов ТБО /

80. В.Н.Ладыженский, И.Е.Саратов // 1-я конференция с международным участием «Сотрудничество для решения проблемы отходов». 2004. - с. 67.

81. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебное пособие для биол.спец.вузов 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1990. - 352с.

82. Леонов В.П. Обработка экспериментальных данных на программируемых микрокалькуляторах. (Прикладная статистика на Б3-34, МК-52, МК-54, МК-56, МК-61). Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990. - 376с.

83. Лещинская И.Б. Микробная биотехнология. — Казань: Унипресс: ДАС, 2000. 368 с.

84. Линник П.Н. Формы миграции тяжелых металлов и их действие на гидробионты / П.Н.Линник // Эксперим. водн токсикология. 1986. - №11.-с.114-154.

85. Лукина Л.Ф. Физиология высших водных растений / Л.Ф. Лукина, H.H. Смирнова. К.: Наук, думка, 1988. - 187с.

86. Лукьяненко В.И. Концептуальные основы эколого-рыбохозяйственного блока ФЦП «Возрождение Волги». Материалы VII съезда Гидробиологического общества РАН. Казань: Полиграф, 1996. -232с.

87. Лурье Ю.Ю., Рыбникова А.И. Сборник методик химического анализа производственных сточных вод. М.: «Министерство электронной промышленности СССР», 1976. - 97с.

88. Люляков И.В. Технология переработки биоотходов. / И.В.Люляков // Ресурсосберегающие технологии: Экспресс-информ. / ВИНИТИ. 2001. -№ 22. - с. 4-8.

89. Мажайский Ю.А., Гусева Т.М. Тяжелые металлы в экосистемах водосборов малых рек. М.: Изд-во МГУ, 2001. - 138с.

90. Масаев И.В. Использование биоотходов сельского хозяйства в качестве топлива и рациональные технологии сжигания / И.В .Масаев // Изв. Акад. Пром. Экологии. 2000. - № 4. - С. 84-86.

91. Мережко А.И. К вопросу о роли высших водных растений в детоксикации вредных веществ в водоемах / А.И.Мережко // Тез.докл. 1-й

92. Всесоюзной конференции «Высшие водные и прибрежно-водные растения».- Борок: Изд-во ИБВН, 1977. с. 56-59.

93. Методика определения предотвращенного экологического ущерба.- М.: Государственный комитет РФ по охране окружающей среды, 1999. -71с.

94. Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод: ПНД Ф 12.15.1-08. Введ.18.04.2008. - М.: Изд-во стандартов «Госстандарт России», 2008. - 34с.

95. Методы гидробиологических исследований: проведение измерений и описание рек. М.: Экосистема, 1996. - 67с.

96. Методы гидробиологических исследований: проведение измерений и описание озер. М.: Экосистема, 1996. - 89с.

97. Микрякова Т.Ф. Накопление тяжелых металлов различными видами высших растений / Т.Ф.Микрякова // Тез. докл. 5-й Всерос. конф. По водным растениям «Гидроботаника 2000». - 2000. - №4. - с.156.

98. Микрякова Т.Ф., Папченков В .Г. Накопление тяжелых металлов в сусаке зонтичном (ВиШтиБ итЬеНайдБ Ь.) в Волжском плесе Рыбинского водохранилища / Т.Ф.Микрякова, В.Г.Папченков // Биология внутренних вод.- 2000. №3. - с.106-110.

99. Микрякова Т.Ф. Накопление тяжелых металлов макрофитами в условиях различного уровня загрязнения водной среды / Т.Ф.Микрякова // Водные ресурсы. 2002. - т. 29. - №2. - с.253-255.

100. Морозов Н.В. Применение макрофитов для очищения поверхностных вод от удобрений, смываемых с сельскохозяйственных угодий / Тез.докл.1-й Всесоюзной конференции «Высшие водные и прибрежно-водные растения». Борок: Изд-во ИБВН, 1977. - с. 56-59

101. Морозов Н.В. Экологическая биотехнология: очистка природных и сточных вод макрофитами. Казань: Изд-во КГПУ, 2001. - 396с.

102. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. -М.: Мир, 1987.-342с.

103. Назаров H. Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. М.: Высшая школа, 2002. - 348 с.

104. Нестерова О.М. Моделирование экологической и онтогенетической изменчивости признаков. М.: Высшая школа, 1998. -256с.

105. Никаноров A.M. Гидрохимия. Д.: Гидрометеоиздат, 1989. - 357 с.

106. Николаева А.Н., Крючихин Е.М. Очистка сточных вод до требований экологических нормативов на сброс в водоемы / А.Н.Николаева, Е.М.Крючихин // Экология и промышленность России. 2003. - №2. - с. 17-19.

107. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: Изд-во Фаир, 2003. - 356с.

108. Новицкая, Ю.Е. Физиолого-биохимические механизмы адаптации хвойных растений к экстремальным факторам среды / Ю.Е. Новицкая // Адаптация древесных растений к экстремальным условиям1.среды. Петрозаводск, 1984. - с. 42-51

109. Ольховская У.В. Биотопливо второго поколения: за и против. // The chemical journal, №12, декабрь 2008г.

110. Онегова Т.С., Калимуллин A.A., Юлборисов Э.М. Способ очистки почвы и водоемов от нефтяных загрязнений / Т.С.Онегова, А.А.Калимуллин, Э.М.Юлборисов // Экологические системы и приборы. — 2004. №9. - с.50-51.

111. Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учебное пособие для хим., хим. технол. и биологических спец. Вузов. - М.: Высш.шк, 2002. - 334с.

112. Остроумов С. А. «Самоочищение» воды в природе /

113. С.А.Остроумов // Экология и жизнь.-2005. №7(48). - с.42-47.

114. Панин М.С., Свидерский А.К. Аккумуляция меди, цинка, кадмия, хрома макрофитами реки Иртыш / М.С.Панин, А.К.Свидерский // Водные биологические ресурсы. 2001. - №3. - с.67.

115. Панцхава Е.С. Биогазовые технологии — радикальное решение проблем экологии, энергетики и агрохимии / Е.С.Панцхава // Теплоэнергетика. 1994. - №4 - с.36-42.

116. Панцхава Е.С., Давиденко Е.В. Метагенерация твердых органических отходов города / Е.С.Панцхава, Е.В.Давиденко // Биотехнология. 1990. - т.6. - №4. - с.49-53.

117. Папченков В.Г. Ветланды и их исследование в России / Тез.докл.5-й Всерос.конф. по водным растениям «Гидроботаника 2000». - Борок, 2000. -42с.

118. Патент №2186738 С02 А 3/32 «Способ биологической доочистки сточных вод», Авторы Алешечкин В.Н., Кумани М.В., дата начала действия патента 09.10.2000год.

119. Патент №2219138 C02F3/32 «Способ очистки сточных вод с использованием элементов естественной экологической системы». Автор: Хмыз О.Н., дата начала действия патента 22.05.2002 год

120. Патент №2220114 C02F3/32 «Способ биологической очистки сточных вод». Авторы: Гришин С.А., Гудков А.П., Поборознюк С.С., Кондратьев И.И., Отдельнов Д.В., дата начала действия патента 12.10.1999 год.

121. Патент №2149836 C02F3/32 «Фитофильтр для очистки сточных вод». Авторы: Ассонов A.M., Ильясов О.Р., дата начала действия патента -21.10.1998 год.

122. Патин С.А. Влияние загрязнения на биологические ресурсы и продуктивность Мирового океана. М.: Знание, 1979. - 276с.

123. Патин С.А., Морозов Н.П. Микроэлементы в морских организмах и экосистемах. М.: Знание, 1981. 391с.

124. Пачесский И.К. Основы фитоценологии. Херсон: Наукова думка, 1927.-201с.

125. Перевозников М.А. Методические указания по очистке искусственными сорбентами рыбного сырья, загрязненного тяжелыми металлами. Спб.: ГосНИОРХ, 1997. - 25с.

126. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: ГН 2.1.5.1315-03. Введ.27.04.2003. — М.: Типография «Нефтяник», 2003. - 198с.

127. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: ГН 2.1.7.2041-06. Введ. 01.04.2006. - М.: Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, 2006. - 105с.

128. Петров Б.Г. Куйбышевское водохранилище. Географические аспекты водоохранных мероприятий. М.: Экопресс, 2004. - 320с.

129. Петров Г.М. Очистка водоемов от нефти под воздействие высшей водной растительности и микроорганизмов / Г.М.Петров // Нефтепромысловое дело. 1956. - №9. - с. 56-59.

130. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов: ГОСТ 17.12.04-77. Введ. 1.07.1977.- М.: Изд-во стандартов, 1976. - 30с.

131. Пономарева И.Н. Экология растений с основами биогеоценологии. М.: Просвещение, 1978. - 127с.

132. Потапов A.A. Кормовое значение водной и прибрежной растительности водохранилищ / А.А.Потапов // Вестник сельскохозяйственных наук. 1958. - №6. - 32с.

133. Починок Х.Н. Методы биохимического анализа растений / Х.Н. Починок. Киев: Наукова думка, 1990. - 335с.

134. Практикум по минеральному питанию и водному обмену растений / С.С. Медведев, Н.Г. Осмоловская, А.Ю. Батов и др. / Под ред. В.В. Полевого, А.Ю. Батова. С.-Пб: Изд-во С.-Петрербург. ун-та, 1996. -164 с.

135. Распопов И.М. Макрофиты в системе формирования качества внутренних вод // материалы 3-1 конф. «Водная растительность внутренних водоемов». — Петрозаводск, 1993.

136. Распопов И.М. Роль высшей водной растительности в мониторинге водоемов // VIII съезд Гидробиологического общества РАН (Калининград, 16-23 сентября 2001 года), тезисы докладов, т-1, Калининград, 2001.-336с.

137. Ресурсосберегающие водо- и почвоохранные биотехнологии, основанные на использовании живых экосистем. Материалы 1-ой Всероссийской научной конференции. Казань: ТГГПИ, Отечество, 2006. -354с.

138. Ризниченко Г.Ю. Лекции по математическим моделям в биологии. I Ижевск: РХД, 2002. - 2356с.

139. Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели продукционных процессов. М.: Академия, 1993. - 301с.

140. Розанов М.П. Использование болотно-водной растительности для корма сельскохозяйственных животных / М.П.Розанов // Достижения науки и передового опыта в сельском хозяйстве. 1954. - №6. - с. 78-80.

141. Роль микроорганизмов в жизни водоемов. Отв. ред.В.И.Воррбьев. -М.: Наука, 1980. 138с.

142. Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем / Под ред. В.А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 318 с.

143. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Спб.: Гидрометеоиздат, 1983. -240 с.144

144. Савельева JI.C., Эпов А.Н. Очистка сточных вод на биоплато / Л.С.Савельева, А.Н.Эпов // Экология и промышленность России. 2000. -№3. - с.26-28.

145. Садчиков А.П., Кудряшов М.А. Гидроботаника: Прибрежно-водная растительность: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 240с.

146. Свириденко Б.Ф., Зарипов Р.Г. Содержание химических элементов в макрофитах сточных вод / Б.Ф.Свириденко, Р.Г.Зарипов // Материалы 3-йконференции «Водная растительность внутренних водоемов и качество ихвод». Петрозаводск, 1993. - с. 56.

147. Семененко М.М. Введение в математическое моделирование. -М.: Солон-Р, 2002. 112с.

148. Сенцова О.Ю., Максимов В.Н. Действие тяжелых металлов на1.микроорганизмы / О.Ю.Сенцова, В.Н.Максимов // Усп.микробиологии. 1987. №20. - с.227-252.

149. Сенькина С.Н. Эколого-физиологическая характеристика транспирации растений в фитоценозах Севера / С.Н. Сенькина // Экология. 2002. - №4.- с.254-260.

150. Слейчер Р. Водный режим растений. М.: Знание, 1970. - 356 с.

151. Смирнова H.H. Эколого-физиологические особенности корневой системы прибрежноводной растительности / Н.Н.Смирнова // Гидробиол. Журн. 1980. - № 3. - с. 60-69.

152. Сорокин И.Н., Петрова Р.С.Озера Среднего Поволжья. Спб.:

153. Изд-во «Наука», 1976. - 236с.

154. Состояние и перспективы развития биогазовых установок. М.: ЦНИИТЭИ, 1986.-41 с.

155. Стольберг В.Ф., Ладыженский В.Н., Спирин А.И. Биоплато -эффективная малозатратная экотехнология очистки сточных вод /

156. B.Ф.Стольберг, В.Н.Ладыженский, А.И.Спирин // Еколопя довкшля та безпека життед!яльность 2003. - № 3. - с. 32-34.

157. Сулейманов И. Г. Состояние и роль воды в растении. Казань: Изд-во Казанского университета, 1974. - 11-15с.

158. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация определения содержания токсичных элементов : ГОСТ 26929-94. Введ. 21.02.1995. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 25с.

159. Тарабрин В.П. Водный режим и устойчивость древесных растений к промышленным загрязнениям. Газоустойчивость растений. -Новосибирск: Наука, 1980. 18-29с.

160. Tay баев Т.Т. Ценные кормовые растения для водоплавающей птицы / Т.Т.Таубаев // Колхозно-совхозное производство Узбекистана. -1963. №5.- с. 16-20

161. Тимофеева С.С. Биотехнология обезвреживания сточных вод /

162. C.С.Тимофеева//Хим. и технол. Воды. 1995. - № 5. - с. 525-532.

163. Тодорова Н. В. Энергия. из мусорной кучи? / Н.В.Тодорова // газета «Казахстанская правда». 2001. - №192. - с.6

164. Тонкобаева Л.П. В этом доме биогаз. / Л.П.Тонкобаева // Молодежный эколого-правовой журнал «Я и Земля». - 2000. - №7. - с.7

165. Хабибулин Э.Т. Влияние растительноядных рыб на гидрохимический режим, первичную продукцию и рыбопродуктивность прудов / Э.Т.Хабибулин // Тр. белорусского НИИ рыбного хозяйства. -Минск: БНИИ, 1974. т. 10. - с.56-90

166. Хоботьев В.Г., Капков В.И. Роль гидробионтов в концентрировании тяжелых металлов из промышленных отходов. Теория и практика биологического самоочищения загрязненных вод. М.: Изд-во МГУ, 1972

167. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.: Мир,1988.- 568с.

168. Христофорова Н.К., Синьков H.A. и др. Содержание микроэлементов Fe, Mn, Cr, Си, Zn в белках морских водорослей / Н.К.Христофорова, Н.А.Синьков и др. // Биология моря. 1976. - №2. - с.69-72

169. Черноусова С.Р. Топливо из опилок. / С.Р.Черноусова // Чувашские известия . 2008. - №26. - с.5

170. Черных H.A., Сидоренко С.Н. Экологический мониторинг токсикантов в биосфере: Монография. М.: Изд-во РУДН, 2003. - 430 с.

171. Шенников А.П. Экология растений. М.: Сов. наука, 1950 - 461с.

172. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 187с.

173. Шмидт В.М. Математические методы в ботанике. Спб.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984. - 288с.

174. Экология энергетики: Учебное пособие / Под общей редакцией В.Я.Путилова. М.: Издательство МЭИ, 2003. - 716с.

175. Эйнор Л.О. Соотношение поглощения фосфора, азота и углерода водными макрофитами / Л.О.Эйнор // Водные ресурсы. 1990. - №5. - с.85-92

176. Baker A.I.M. Accumulators and excluders strategies in the response of plants to heavy metals / A.I.M. Baker // J. Plant.Nutr. - 1981. - Vol.3. - №14. -P.643-654.

177. Bishor Paul L., Eighmy T. Tayler. Aguatic wastewater treatment using Elodea nuttallii / Bishor Paul L., Eighmy T. Tayler. // Water Pollut. Contr. Fed.1989.-61,N5.-P. 641-663.

178. Stress: a Review / O. Blokhina, E. Virolainen, K.V. Fagerstedt // Annals of Bot. -2003.-V.91.-P.179- 194.

179. Bryan G. W. The absorbtion of zinc and other metals by the brown seaweed Laminaria digitata. — Journ. Mar. biol.ass. U.K. 1980. - v.48. - p. 303321

180. Bryan G.W. Pollution due to heavy metals and their compounds / Bryan G.W. // Mar. Ecology. 1984. - v.5. - part.3. - p. 1289 - 1402

181. Cadmium and zinc induction of lipid peroxidation and effects on » antioxidant enzyme activities im bean (Phaseolus vulgates L.) / A. Chaoui, S.

182. Mazhoudi, M.H. Ghorbal et al. // Plant Sci. 1997. - V.127. - P.139 -147.

183. Cellular compartmentation of cadmium and zinc in relation to other elements in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri / H. Kupper, E. Lombi, F.-J. Zhao, S.P. McGrath // Planta. 2000. - V.212. - P.75-84.

184. Cobbett C. Phytochelatins and metallothioneins: roles in heavy metal detoxification and homeostasis / C. Cobbett, P. Goldsbrough / Annu. Rev. Plant Biol. 2002. - V.53. - P.159-182.

185. Cobbett C. Phytochelatins and metallothioneins: roles in heavy metal i detoxification and homeostasis / C. Cobbett, P. Goldsbrough / Annu. Rev. Plant

186. Biol. 2002. - V.53. - P.159-182.

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

188. Down-regulation of metallothionein, a reactive oxygen scavenger, by the small GTPase OsRacl in Rice / H.L. Wong, T. Sakamoto, T. Kawasaki et al. // Plant Physiol. 2004. - Vol. 135. - P.1447-1456.

189. Down-regulation of metallothionein, a reactive oxygen scavenger, by , the small GTPase OsRacl in Rice / H.L. Wong, T. Sakamoto, T. Kawasaki et al. //

190. Plant Physiol. 2004. - Vol. 135. - P. 1447-1456.

191. Dunbabin J.S., Bowner K.H. Potential use of constructen wetlands for treatment of industrial wasterwaters containing mettals / Dunbabin J.S., Bownert K.H. // Sci. Total. Environ. 1992. - 111, N 2/3. - P. 56-60.

192. Efficiency of constructed wetlands in decontamination of water polluted by heavy metals / Sh. Cheng, W. Gross, F. Karrenbrock, M. Thoennessen // Ecolog. Engin. 2002. - V.18. - P.317-325.

193. Effect of cadmium on lipid peroxidation, superoxide anion generation an activities of antioxidant enzymes in growing rice seedlings / K. Shah, R.G. Kumar, S.V. Verma, R.S. Dubey//Plant Sci. 2001. - Vol.161. - P. 1135-1144.

194. Gallego S.M. Effect of heavy metal ion excess on sunflower leaves: evidence for involvement of oxidative stress / S.M. Gallego, M.P. Benavides, MX. Tomaro //Plant Sci. 1996. - Vol.121. - P. 151-159.

195. Hadlington Simon. An interestind reed // Chem. Brit. 1991. - 27, N 4. - P. 229.

196. Hall J.L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance / J.L. Hall // J. Exper. Bot. 2002. - V.53. - №366. - P. 1-11.

197. Hall J.L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification andtolerance / J.L. Hall // J. Exper. Bot. 2002. - V.53. - №366. - P.l-11.

198. Heavy metal sorption by aquatic plants in Taiwan / C.-L. Lee, C. Wang, C.-H. Hsu, A.-A. Chiou // Bull. Envir. Contam. Toxicol. 1998. - V.61. -P.497-504.

199. Healy A., Cawleyb M. Nutrient Processing Capacity of a Constructed

200. Wetland in Western Ireland // J. Environ. Quality. 2002. - 31. - P. 1739-1747.

201. Hosokova Yasuschi, Miyoshi Eiich, Fukukawa Keita Rept. Part and Harbour. Res. Inat. 1991. - 30, N 11. - P. 206-257.

202. Increased levels of peroxisomal active oxygen-related enzymes in copper-tolerant Pea plants / J.M. Palma, M. Gomez, J. Yan et al. // Plant Physiol. -1987.-V.85.-P.570-574.

203. Kalayda M.L., Zagustina (Borisova) S.D. Use of adaptation hydrobionts in biotechnology of sewage treatment /Modern problems of aquatictoxicology. International workshop, September 20-24, 2005, Borok, 2005. P.53 54.

204. Lloyd S.D., Fletcher T.D., Wong T.H.F., Wootton R.M. (Australia). Assessment of Pollutant Removal Performance in a Bio-filtration System: Preliminary Results, 2nd South Pacific Stormwater Conf.; Rain the Forgotten

205. Resource, 27-29 June 2001, Auckland, New Zealand. P. 20-30.

206. Mendelssohn I.A. A comparison of physiological indicators of sublethal cadmium stress in wetland plants / I.A. Mendelssohn, K.L. McKee, T. Kong // Environ. Experim. Bot. 2001. - V.46. - P.263-275.

207. Mittler R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance / R. Mittler // TRENDS in Plant Sci. 2002. - V.7 - №3. - P.405 - 410.

208. McAnally A.S., Benefield J.D. Use of constucted water hiacinth treatment systems to upgrade small flow municipal wastewater treatment /

209. McAnally A.S., Benefield J.D. // J. Environ. Sci and Health. 1992. - 27, N 3. - P. 903-927.

210. Nieboer E., Richardson DH.S.// Environ pollut, Ser 1980 B. - Vd.l -№3.-p. 13-16

211. O'Keeffe D.R., Hardy J.K., Rao R.A. Cadmium uptake by the water hyacinth: effects of solution factors / C/Keeffe D.R., Hardy J.K., Rao R.A. // Environ pollut. 1984. - A 34, №2. - p.134-147

212. Nieboer E., Richardson DH.S.// Environ pollut, Ser 1980 B. - Vd.l -№3. -p.13-16

213. Pohlmeier A. Metal Speciation, Chelation and Complexing Ligands in Plants / Heavy metal stress in plants. From molecules to Ecosystems // Ed. Prasad M.N.V., Hagemeyer J. Germany, Springer. 1999. - P.29-72.

214. Physiological responses of Lemna trisulca L. (duckweed) to cadmium and copper bioaccumulation / M.N.V. Prasad, P. Malec, A. Waloszek et al. // Plant Sci. 2001. - Vol.161. - P.881-889.

215. Rattigan B.M. Toxicity of soluble copper and other metal ions to Elodea Canadensis / B.M. Rattigan, B.T. Brown // Environ. Pollut. 1979. - V.20. - №4. - P.303-314.

216. Samkaram Unni K., Philip S. Heavy metal uptake and accumulation by Thypha angustifolia from weltlands around thermal poweer station // Int. J. Ecol. and Environ. Sci. 1990. - 16, N 2/3. - P. 133-144.

217. Seidel K. Gewasserreinung durch hohere Pflanzen // Garten und Landschaft. 1978. - 88, N 1. - S . 9-17.

218. Schutzendubel. A. Plant responses to abiotic stress: heavy metal-induced oxidative stress and protection by mycorrhiztion / A. Schutzendubel, A. Polle // J. Exper. Bot. 2002. - V.53. - №372. - P.1351-1365.

219. Thompson E.S. The Accumulation of Cadmium by the Yellow Pond Lily, Nuphar variegatum, in Ontario Peatlands / E.S. Thompson, F.R. Pick, L.I. Bendell-Young//Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1997. - Vol.32. - P.161-165.

220. The role of low molecular waight organic acids in mechanisms ofincreased zinc tolerance in Silene vulgaris (Moench) Garcke./ H. Harmens, P.L.M. Koevoets, J.A.C. Verkleij et all. //New Phtol. 1994. V.126. - P.615-621.

221. Uptake of heavy metals, arsenic, and antimony by aquatic plants in the vicinity of ore mining and processing industries / E.I. Hozhina, A.A. Khramov, P.A. Gerasimov, A.A. Kumarkov // J. Ceochem. Expl. 2001. - V.74. - P. 153-162.

222. Wildner G.F. The effect of divalent metal ion on the activity of Mg2+-depleted ribulose-l,5-bisphospgate oxygenase / G.F. Wildner, J. Henkel // Planta. -1979. V.146. - P.223-228.

223. Zinc, lead and cadmium accumulation and tolerance in Tipha latifolia as affected by iron plaque on the root surface / Z. Ye, A.J.M. Baker, M.H. Wong, A. Willis // Aquatic Botany. 1998. - Vol.61. - P.55-67.

Информация о работе

Борисова, Светлана Дмитриевна
кандидата технических наук
Казань, 2011
ВАК 03.02.08

Диссертация

Доочистка сточных вод химического предприятия от неорганических веществ с использованием элодеи и роголистника - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы