RU189759U1 - Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей - Google Patents
Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей Download PDFInfo
- Publication number
- RU189759U1 RU189759U1 RU2018133048U RU2018133048U RU189759U1 RU 189759 U1 RU189759 U1 RU 189759U1 RU 2018133048 U RU2018133048 U RU 2018133048U RU 2018133048 U RU2018133048 U RU 2018133048U RU 189759 U1 RU189759 U1 RU 189759U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- marsh
- biological
- plants
- phytosystem
- grass
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 title claims abstract description 13
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 58
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 15
- 241000894007 species Species 0.000 claims abstract description 15
- 241000202844 Eriophorum Species 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 241000124033 Salix Species 0.000 claims abstract description 8
- 241000722731 Carex Species 0.000 claims abstract description 7
- 241000978515 Ranunculus repens Species 0.000 claims abstract description 7
- 241000736285 Sphagnum Species 0.000 claims abstract description 7
- 241000508723 Festuca rubra Species 0.000 claims abstract description 6
- 244000207740 Lemna minor Species 0.000 claims abstract description 6
- 235000006439 Lemna minor Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 5
- 244000152045 Themeda triandra Species 0.000 claims abstract description 4
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 8
- 241000508725 Elymus repens Species 0.000 claims description 5
- 241000183368 Equisetum palustre Species 0.000 claims description 5
- 244000071131 Salix caprea Species 0.000 claims description 3
- 235000000516 Salix caprea Nutrition 0.000 claims description 3
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 2
- 241000972773 Aulopiformes Species 0.000 claims 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 claims 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 claims 1
- 235000016357 Mirtillo rosso Nutrition 0.000 claims 1
- 240000001398 Typha domingensis Species 0.000 claims 1
- 244000077923 Vaccinium vitis idaea Species 0.000 claims 1
- 235000017606 Vaccinium vitis idaea Nutrition 0.000 claims 1
- 235000019515 salmon Nutrition 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 38
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 241000189662 Calla Species 0.000 abstract description 4
- 235000008749 Caltha palustris Nutrition 0.000 abstract description 4
- 241000195955 Equisetum hyemale Species 0.000 abstract description 4
- 240000000260 Typha latifolia Species 0.000 abstract description 4
- 235000001855 Portulaca oleracea Nutrition 0.000 abstract description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 241000218208 Caltha Species 0.000 abstract description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 abstract description 2
- 240000000103 Potentilla erecta Species 0.000 abstract description 2
- 235000016551 Potentilla erecta Nutrition 0.000 abstract description 2
- 241001122837 Scheuchzeria Species 0.000 abstract description 2
- 235000004298 Tamarindus indica Nutrition 0.000 abstract description 2
- 240000004584 Tamarindus indica Species 0.000 abstract description 2
- 235000005324 Typha latifolia Nutrition 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 7
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 241001446194 Eriophorum angustifolium Species 0.000 description 4
- 241000746983 Phleum pratense Species 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 3
- 244000034249 Agropyron intermedium Species 0.000 description 2
- 235000014410 Agropyron intermedium Nutrition 0.000 description 2
- 235000005881 Calendula officinalis Nutrition 0.000 description 2
- 240000006620 Calla palustris Species 0.000 description 2
- 235000004012 Calla palustris Nutrition 0.000 description 2
- 240000003285 Caltha palustris Species 0.000 description 2
- 241000601093 Equisetum fluviatile Species 0.000 description 2
- 241001530611 Hippuris vulgaris Species 0.000 description 2
- 241001105553 Menyanthes Species 0.000 description 2
- 241000880502 Persicaria weyrichii Species 0.000 description 2
- 244000228295 Polygonum viviparum Species 0.000 description 2
- 235000012804 Polygonum viviparum Nutrition 0.000 description 2
- 241001470505 Salix phylicifolia Species 0.000 description 2
- 240000000785 Tagetes erecta Species 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000005868 ontogenesis Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241000186361 Actinobacteria <class> Species 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 241000047982 Axonopus Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000222455 Boletus Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 241000132536 Cirsium Species 0.000 description 1
- 241000758993 Equisetidae Species 0.000 description 1
- 241000195950 Equisetum arvense Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000218652 Larix Species 0.000 description 1
- 235000005590 Larix decidua Nutrition 0.000 description 1
- 241000339987 Lemna valdiviana Species 0.000 description 1
- 244000241838 Lycium barbarum Species 0.000 description 1
- 235000015459 Lycium barbarum Nutrition 0.000 description 1
- 235000015468 Lycium chinense Nutrition 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000218998 Salicaceae Species 0.000 description 1
- 241000736851 Tagetes Species 0.000 description 1
- 235000012308 Tagetes Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 208000021267 infertility disease Diseases 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- -1 nitrate ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 235000003715 nutritional status Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000007226 seed germination Effects 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000036561 sun exposure Effects 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Hydroponics (AREA)
Abstract
Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей относится к области охраны окружающей среды, в том числе в условиях Арктики, в частности, к технологии фитоочистки природно-антропогенных водных объектов или сточных карьерных вод в прудах-отстойниках от разных минеральных загрязнителей. Заявляемый модуль фитосистемы, как и известные, содержит каркас из сетчатого материала с биологической загрузкой. От известных отличается тем, что биологическая загрузка состоит из свежих или подстилочных древесных опилок, термовермикулита, взятых в соотношении 4:1, и смеси сухих семян аборигенных многолетних травянистых растений, включающей семена пырея сизого, пырея ползучего, овсяницы красной, тимофеевки луговой, волоснца песчаного, горца Вейриха, змеевика живородящего. Биологическая загрузка может дополнительно содержать живые растения влаголюбивых видов: рогоз широколистный, разные виды осок, пушицу многоколосковую или узколистную, пушицу Шейхцера, вахту трехлистную, сабельник болотный, белокрыльник болотный, калужницу европейскую, хвощ топяной, хвощ болотный, иву филиколистную, иву козью или Бредина, сфагнум, ряску малую, хвостник обыкновенный, лютик ползучий. Каркас может представлять собой сетчатый мешок из полимерных материалов. Полезная модель обеспечивает повышение эффективности биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей, сокращение сроков формирования фитоценозов, снижение негативного воздействия на окружающую среду. 2 з.п. ф-лы.
Description
Полезная модель относится к области охраны окружающей среды, в том числе в условиях Арктики, в частности, к технологии фитоочистки природно-антропогенных водных объектов или сточных карьерных вод в прудах-отстойниках от разных минеральных загрязнителей.
Известно устройство для биологической очистки воды водоемов по авторскому свидетельству на изобретение SU №1675226 от 25.05.1989 г., содержащее каркасы с биологической загрузкой. Они выполнены в виде соединенных между собой утилизированных автопокрышек, в отверстия которых установлены конусные емкости усеченной вершиной вниз с биологической загрузкой. При этом днище каждой конусной емкости выполнено из капроновой сетки в два слоя. По образующей большего основания конуса установлены пластинчатые направляющие из армированной пленки, образующие окна. Корневища высших водных растений расположены на днище, а стебли пропущены через окна. Недостатком этого устройства является использование в своей конструкции автопокрышек, при разложении выделяющих опасные токсичные соединения, что является причиной дополнительного загрязнения водоемов.
Известно устройство для биологической очистки сточных карьерных вод по патенту РФ на изобретение №2560631 от 30.05.2014 г. Оно представляет собой биоплато, содержащее соединенные между собой каркасы с биологической загрузкой. Каждый каркас состоит из основания, выполненного из пластиковых труб с поплавками, и установленной на него пластмассовой решетки с ячейками, сверху на которую уложена биологическая загрузка. В качестве биологической загрузки используют ковровую травянистую дернину, выращенную заранее гидропонным методом на основе вермикулитового субстрата с использованием многолетних травянистых растений, и водные аборигенные виды растений. При использовании данного устройства очистке подвергаются, как правило, участки, находящиеся в центре водоемов, а прибрежная зона, вспомогательные сооружения (фильтрующие дамбы), заводи и мелководье остаются неохваченными. Поэтому использование одних только плавающих биоплато не достаточно для полной и качественной очистки прудов-отстойников.
Наиболее близким к заявляемому решению является устройство для биологической очистки воды водоемов и водотоков по авторскому свидетельству на изобретение SU №1346588 от 09.04.1985 г. Оно содержит соединенные между собой каркасы с биологической загрузкой. Каркасы выполнены из сетчатого материала в виде верхнего и нижнего полотнищ со стяжками, а биологическая загрузка - из кусков материала положительной плавучести и равномерно распределенных между ними корневищ растений. Каркасы соединены в гирлянды, расположенные параллельными рядами, и прикреплены одним концом к заякоренному в водном объекте жесткому плавучему элементу. Недостатком данного устройства также является возможность применения только в центре водоемов, не захватывая при этом прибрежные зоны, заводи и мелководье, что делает очистку неполноценной.
Заявляемый модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей, как и известные, содержит каркас из сетчатого материала с биологической загрузкой.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является создание фитоочистной природоподобной болотной системы, позволяющей в суровых климатических условиях Арктики формировать фитоценозы разного назначения для быстрой и качественной очистки воды от загрязняющих минеральных соединений.
Технический результат заключается в повышении эффективности биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей, сокращении сроков формирования фитоценозов, снижении негативного воздействия на окружающую среду.
Технический результат достигается тем, что биологическая загрузка состоит из свежих или подстилочных древесных опилок, термовермикулита, взятых в соотношении 4:1, и смеси сухих семян аборигенных многолетних травянистых растений, включающей семена пырея сизого, пырея ползучего, овсяницы красной, тимофеевки луговой, волоснца песчаного, горца Вейриха, змеевика живородящего. Биологическая загрузка может дополнительно содержать живые растения влаголюбивых видов: рогоз широколистный, разные виды осок, пушицу многоколосковую или узколистную, пушицу Шейхцера, вахту трехлистную, сабельник болотный, белокрыльник болотный, калужницу европейскую, хвощ топяной, хвощ болотный, иву филиколистную, иву козью или Бредйна, сфагнум, ряску малую, хвостник обыкновенный, лютик ползучий. Каркас может представлять собой сетчатый мешок из полимерных материалов.
В северных широтах основной проблемой создания очищающих фитосистем является их функционирование в экстремальных условиях, где создание искусственных фитоценозов любого типа, в том числе на водных поверхностях, осложняется низкими осенне-весенними и кратковременными высокими летними температурами, аномально коротким вегетационным периодом, сильными ветрами, дефицитом и бедностью почвенных ресурсов. Отдельной проблемой является отсутствие в регионе торфоразработок как источника насыпного грунта для создания ценозов, трудоемкость и дороговизна мероприятий по повышению плодородия местных почв с исходно низким питательным статусом.
Фитосистемы со стоячей или проточной водой и различными растительными сообществами, культивируемыми на поверхности глубоководных участков водоема, прибрежной полосе, мелководье и в заводях, напоминают естественные болота. Сточные воды, проходя через подобные фитосистемы, находятся в постоянном контакте с корнями и ризосферой растений. Эффективность фитосистемы в значительной степени зависит от правильного выбора видового состава растений, исключающего их межвидовые конфликты и внутривидовую конкуренцию.
Использование в качестве аборигенных многолетних травянистых растений пырея сизого (Agropyron intermedium (Host.) Beauv.), пырея ползучего (Elytrigia repens L. Desv. exNevski), овсяницы красной (Festuca rubra L.), тимофеевки луговой (Phleum pratense L.), волоснца песчаного ( L. Hochst.), горца Вейриха (Polygonum weyrichii Fr. Schmidt), змеевика живородящего (Bistorta vivipara L. Delarbre), способствует значительному ускорению формирования фитоценозов, повышению их жизненности и полноценному функционированию создаваемой биотехнологической очистной фитосистемы. Применение данной смеси позволяет готовить ее заблаговременно, гарантированно планировать сроки и значительно сокращать время создания будущих фитоценозов.
Добавление к базовой биологической загрузке живых растений влаголюбивых видов, которые хорошо развиваются как в воде, так и на влажных грунтах, способные даже в условиях северных широт накапливать большую биомассу и образовывать ряд экологических группировок в водоеме, а именно, рогоза широколистного ( L.), разных видов осок (Carex sp.), пушицы многоколосковой или узколистной (Eriophorum angustifolium Honck = Е. polystachion L.), пушицы Шейхцера ( scheuchzeri Норре), вахты трехлистной (Menyanthes L.), сабельника болотного ( L.), белокрыльника болотного (Calla palustris L.), калужницы европейской (Caltha palustris L.), хвоща топяного (Equisetum fluviatile L.), хвоща болотного ( palustre L.), ивы филиколистной {Salix phylicifolia L.), ивы козьей или (L.), сфагнума (Sphagnum sp.), ряски малой (Lemna minor L.), хвостника обыкновенного (Hippuris vulgaris L.), лютика ползучего (Ranunculus repens L.), значительно повышает эффективность биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей.
В функционировании фитоочистной системы из предлагаемых модулей важно наличие не только растительной, но и органоминеральной составляющей, то есть субстратов-почвозаменителей. Они должны обеспечивать оптимальные условия для роста и развития растений на разных стадиях онтогенеза и при этом не являться источником вторичного загрязнения.
Термовермикулит и древесные опилки обладают высокой воздухо- и влагоемкостью, благодаря которым во всем мире они широко используются для гидропонного выращивания растений, обеспечивая оптимальные условия (влажность, аэрацию и температуру) для гарантированного, быстрого (в течение 1 недели) и дружного прорастания ортодоксальных (сухих) семян, входящих в состав модулей фитосистемы, и интенсивного роста и развития растений на последующих стадиях онтогенеза.
Сточные воды, протекая через фитосистему, находятся в непосредственном контакте не только с растениями, но и с субстратами, в которых растения закреплены. В результате под влиянием процессов седиментации, фильтрации, адсорбции, а также окисления и восстановления, их очищение усиливается, в большей степени за счет вермикулита, известного своими высокими сорбционными свойствами.
В отличие от вермикулита, опилки, находясь во влажных условиях, начинают перегнивать, для чего им необходим азот, поскольку бактерии, грибы и актиномицеты, разлагающие растительные материалы, требуют значительного количества азота для образования белка и других составляющих клеток. Поскольку в древесине и коре содержится в среднем только 0,1-0,2% азота, микроорганизмы должны получать большую часть этого веществ из других источников - либо из почвы, либо из минеральных удобрений, добавленных в почву (Allison F.E. Decomposition of wood and bark sawdusts in soil, nitrogen requirements and effects on plants. - US Dept. of Agriculture, 1965. - Vol. 1328.). Поэтому, в создаваемой с помощью заявляемых модулей фитосистеме, этот субстрат, являясь, наряду с растениями, потребителем минеральных соединений азота, способствует очищению вод.
Для исключения вероятности вторичного загрязнения воды соединениями азота, содержащихся в подстилочных опилках, были проведены специальные исследования, которые показали, что из подстилочных опилок в раствор переходит 265 г нитрат-ионов и 80 г аммония. Учитывая большие количества соединений азота, поступающих со сточными водами в очистные сооружения, полученными величинами можно пренебречь. В качестве примера можно привести Кировогорский карьер (г. Оленегорск, Мурманская обл., РФ), где (по усредненным данным), в связи с использованием взрывчатых веществ, ежемесячно в отстойник поступает нитратов - 5000-6000 кг, нитритов - 30-50 кг, аммиачного азота - 60-80 кг. Следовательно, использование подстилочных опилок для создания фитомодулей также приемлемо и весьма перспективно, как и свежих. К тому же, подстилочные опилки несут в себе банк семян, которые, попадая во влажную среду, быстро прорастают. Это дает основание для уменьшения в дальнейшем нормы внесения смеси семян, которая применяется при создании фитомодулей.
Опилки являются звеном безотходной технологии, имеют очень низкую стоимость и широко доступны. Использование опилок способствует значительному снижению затрат на производство модулей фитосистемы, так как в предлагаемой разработке им предоставлена ведущая в количественном отношении роль.
То есть применение свежих или подстилочных древесных опилок и термовермикулита наряду с растениями в качестве биологической загрузки фитомодуля способствует ускорению формирования искусственно создаваемых фитоценозов, усилению очищающей способности фитосистемы, удешевлению технологии очистки в целом.
Использование в качестве каркаса фитомодуля полимерного сетчатого мешка, не подверженного процессам гниения и не являющегося источником вторичного загрязнения, способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду, а также сокращает затраты на осуществление очистки сточных вод.
Таким образом, заявляемая совокупность вышеуказанных признаков формулы полезной модели обеспечивает указанный технический результат, а именно, повышение эффективности биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей, сокращение сроков формирования фитоценозов, снижение негативного воздействия на окружающую среду.
Каждый модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей содержит каркас из сетчатого материала с биологической загрузкой. В качестве каркаса может быть использован, например, полимерный сетчатый мешок (широкодоступная упаковочная сетка для овощей). Биологическая загрузка представляет собой смесь древесных опилок (свежих или подстилочных), термовермикулита и сухих семян аборигенных многолетних травянистых растений. Объемное соотношение древесных опилок и термовермикулита составляет 4:1.
Заявляемые фитомодули позволяют формировать различные типы растительных сообществ или растительных блоков, что способствует повышению эффективности функционирования очищающей фитосистемы:
1) на грунте прибрежной полосы, откосах фильтрующих дамб и т.п.;
2) на участках водоемов с глубиной менее 0,5 м - на мелководье (заводях, отмелях);
3) на участках водоемов с глубиной более 0,5 м.
Их отличие, главным образом, заключается в ассортименте используемых видов растений.
Как показали многолетние исследования, для создания растительных блоков 1 -го типа в состав травосмеси должны быть включены виды, интенсивно растущие на песчано-каменистых, бедных питательными веществами грунтах. Предпочтение должно быть отдано аборигенным и, особенно сорным многолетним травянистым растениям. Доминантными видами для 1-го типа растительных сообществ являются, например, пырей сизый (Agropyron intermedium (Host.) Beauv.), пырей ползучий (Elytrigia repens L. Desv. exNevski), овсяница красная (Festuca rubra L.), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.), волоснец песчаный ( L. Hochst.), горец Вейриха {Polygonum weyrichii Fr. Schmidt), змеевик живородящий (Bistorta vivipara L. Delarbre) и другие. Эти виды вводят в состав фитомодулей сухими семенами.
Для формирования 2-го и 3-го типов растительных блоков необходимо дополнительное введение видов, которые подсаживаются в уже подготовленные для эксплуатации фитомодули, главным образом, живыми растениями (рассадой, черенками, живыми растениями). Для подсадки ранее заготовленного биоматериала, в верхней плоскости каждого модуля (в сетке) делаются соответствующие прорези.
В качестве биоматериала для этих двух типов растительных сообществ могут быть использованы погруженные растения-макрофиты и другие влаголюбивые виды, например, рогоз широколистный ( L.), разные виды осок (Саrех sp.), пушица многоколосковая или узколистная (Eriophorum angustifolium Honck = Е. polystachion L.), пушица Шейхцера ( scheuchzeri Норре), вахта трехлистная (Menyanthes L.), сабельник болотный ( L.), белокрыльник болотный (Calla palustris L.), калужница европейская (Caltha palustris L.), хвощ топяной (Equisetum fluviatile L.), хвощ болотный ( palustre L.), ива филиколистная (Salix phylicifolia L.), ива козья или ( L.), сфагнум (Sphagnum sp.), ряска малая (Lemna minor L.), хвостник обыкновенный (Hippuris vulgaris L), лютик ползучий (Ranunculus repens L.). Все эти растения способны произрастать не только в режиме долговременного затопления, но и при более низком уровне стояния воды, а также на суше.
Если в сетчатый мешок размером, например, 0,5×0,8 м поместить 12,5 л органо-минерально-растительной смеси (древесные опилки и термовермикулит, взятые по объему в соотношении 4:1, а также 50 г семян), быстро и легко будет сформирован слой питательного грунта, с уже помещенным в него банком семян, высотой 10 см, полезной площадью около 0,28 м2.
Заявляемые модули фитосистемы позволяют получить оптимальные условия для быстрого прорастания семян, попадающих естественным путем или искусственно помещенных в него, защитить семена от колебаний температуры воздуха, солнечного воздействия, смыва, выдувания и склевывания птицами. Если правила создания и укладки фитомодулей соблюдены, то для полного насыщения территории разными видами растений, как правило, достаточно одного вегетационного периода.
Возможны два способа производства модулей: непосредственно на месте проведения работ из завезенных туда ранее материалов/компонентов, либо заблаговременно, с последующим завозом на место проведения работ готовых модулей. Используемые в технологии компоненты (субстраты и сухая смесь семян) позволяют производить модули фитосистемы в любой удобный момент, а также хранить готовые изделия в сухом состоянии в течение длительного времени и транспортировать на любые расстояния.
Для создания растительных блоков 1-го типа путем задернения песчано-гравийных участков прибрежной полосы, откосов фильтрующих дамб и других территорий, на которых отсутствуют естественные плодородные почвы, готовые фитомодули раскладываются по их поверхности шевронами или в шахматном порядке. Таким образом, например, примененные на откосах фильтрующих дамб, они способствуют трансформации лишенных растительности дамб в фитозаградительные барьеры. После того, как модули постелены, запускается процесс ускоренного прорастания семян. Для этого модули увлажняют водой из расчета 5 л воды/1 ед. При соблюдении технологии начальное прорастание семян в открытом грунте происходит на 5-7 день, а массовое - на 10-13 день с начала работ. В течение двух недель постеленные модули прочно прирастают к поверхности участка, рост и развитие входящих в них растений усиливается. Постоянного полива модули не требуют. При формировании фитоценозов в жаркие месяцы (в Мурманской области - июль) такая необходимость может возникнуть, тогда фитомодули увлажняют небольшими порциями воды (5 л на 1 кв. м) из водоема, на берегу которого они находятся.
В этот период, в случае необходимости, можно увеличить видовой состав проросших модулей за счет введения древесной растительности, посадив в них саженцы или укорененные черенки древесных или кустарниковых растений (сосну, лиственницу, ивы и др.). Корни древесных растений способны проникать глубоко в грунт и потреблять минеральные загрязняющие вещества из воды, проходящей через заградительные барьеры. При этом корневая система развивающихся в модуле травянистых видов, обхватывая посаженные черенки и саженцы, закрепляет и удерживает их в фитомодуле, оптимизирует среду для их качественного и быстрого приживания в новых условиях.
Фитомодуль предохраняет грунт от иссушающего ветра в самые сухие месяцы. На протяжении всего периода функционирования модулей фитосистемы первоначальная органо-минерально-растительная основа продолжает выполнять функции фильтра и питательного слоя. Корневая система новых растений проникает не только в созданный в течение первого года питательный слой, но и в неплодородную часть откосов, прибрежной полосы, дамб, структурируя и укрепляя еще более глубокие слои. Ежегодно отмирающие корни и надземная часть растений создают питательный слой для новых растений. Так работает самовосстанавливающаяся система, не только укрепляющая грунт, но и обеспечивающая постоянное углубление корней растений, что также способствует очищению водных источников.
При создании растительных блоков на участках водоемов с глубиной менее 0,5 м - на мелководье (в заводях, на отмелях) - готовые фитомодули раскладывают по одному или группами, непосредственно погружая их в воду частично или полностью. На таких участках водоемов развитие растительности возможно только на мелкодисперсных субстратах, крупноглыбовые и каменистые участки зарастать не будут. Поэтому функцию дна с питательным органоминеральным субстратом, пригодным для произрастания растений, в данном случае выполняют фитомодули. Главное при этом - принять меры для того, чтобы модули не снесло волнами на глубину. Для удержания их можно придавить камнями, колышками и т.д.
При благоприятных температурах воздуха появление первых зеленых всходов растений в модулях, погруженных в воду, возможно на 6-й день, массовых - на 7-й день с начала работ. После появления массовых зеленых всходов можно приступать к посадке в модули различных видов, погруженных растений-макрофитов и гигрофитов в виде предварительно заготовленных саженцев, рассады, черенков или живых растений (ив, пушиц, вахты трехлистной, осок, хвощей, калужницы, сабельника, тростника, рогоза и т.п.), изъятых из природных болотных экосистем. В условиях фитомодуля, с помощью уже проросших травянистых видов, они закрепляются в субстрате, приживаются в течение 3-5 дней и быстро прорастают в грунтовую основу водоема даже в условиях искусственно созданных прудов, где иловое или песчано-гравийное дно отсутствует или загромождено крупными камнями. Таким образом, корни растений дополнительного состава быстро осваивают органоминеральную основу фитомодуля и затем проникают в донный грунт.
При создании растительных блоков на участках водоемов с глубиной более 0,5 м фитомодули размещаются на поверхности водоема с помощью различных плавающих конструкций (сосудов, емкостей, платформ, площадок), служащих основой для их размещения и удержания с полным или частичным погружением в воду. В таком положении плавающие на поверхности воды конструкции с фитомодулями, наряду с фильтрующими заградительными дамбами, служат искусственно созданными препятствиями по ходу движения воды в пруду-отстойнике, что позволяет значительно увеличить время задержки воды в системе субстрат-вода-растение для полного прохождения всех этапов трансформации минеральных загрязняющих соединений.
Примером такой конструкции, которая прошла успешное апробирование в 2017 г. на Кировогорском пруду-отстойнике, может служить, модернизированное в плане повышения механической прочности и устойчивости к изменению уровня воды в водоеме, плавающее биоплато (по патенту заявителя на изобретение №2560631 от 30.05.2014 г.) Оно собирается из кластеров, объединяющих 19 однородных элементов (плавающих сетчатых плотиков). Готовые фитомодули раскладываются на плотиках. Подсадка в них предварительно заготовленных саженцев, рассады, черенков или живых растений может быть произведена до того, как фитомодули помещены на плотики, либо после.
Фитомодули с проросшими всходами аборигенных растений и подсаженными водными растениями способствуют быстрому формированию комбинированных фитоценозов. Так, модули, помещенные на плавающие в центре пруда пластиковые каркасы, позволяют максимально засадить/насытить растениями глубоководную часть водоема. Одновременно с этим, постеленные на лишенных плодородного почвенного слоя откосах дамб, открытых песчано-гравийных или каменистых участках прибрежной полосы прудов-отстойников, они способствуют быстрому их залужению. А фитомодули, размещенные на мелководье и в заводях водоема, способствуют его заболачиванию.
Такое комплексное применение фитомодулей позволит сформировать максимально насыщенные растениями ценозы в короткие сроки и добиться высокой эффективности биологической очистки воды, а также свести к минимуму затраты на обслуживание подобных очистных сооружений за счет преобладания естественных экосистемных процессов в сформированных фитоценозах.
Область применения данной разработки не ограничивается реабилитацией водных экосистем, она с успехом может быть полезна в работах по фиторекультивации земель, ландшафтном проектировании, сельском хозяйстве, экологическом земледелии, на питомниках.
Claims (3)
1. Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей, содержащий каркас из сетчатого материала с биологической загрузкой, отличающийся тем, что биологическая загрузка состоит из свежих или подстилочных древесных опилок, термовермикулита, взятых в соотношении 4:1, и смеси сухих семян аборигенных многолетних травянистых растений, включающей семена пырея сизого, пырея ползучего, овсяницы красной, тимофеевки луговой, волоснца песчаного, горца Вейриха, змеевика живородящего.
2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что биологическая загрузка дополнительно содержит живые растения влаголюбивых видов: рогоз широколистный, разные виды осок, пушицу многоколосковую или узколистную, пушицу Шейхцера, вахту трехлистную, сабельник болотный, белокрыльник болотный, калужницу европейскую, хвощ топяной, хвощ болотный, иву филиколистную, иву козью или Бредина, сфагнум, ряску малую, хвостник обыкновенный, лютик ползучий.
3. Модуль по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что каркас представляет собой сетчатый мешок из полимерных материалов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018133048U RU189759U1 (ru) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018133048U RU189759U1 (ru) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU189759U1 true RU189759U1 (ru) | 2019-06-03 |
Family
ID=66792854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018133048U RU189759U1 (ru) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU189759U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1346588A1 (ru) * | 1985-04-09 | 1987-10-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод | Устройство дл биологической очистки воды водоемов и водотоков |
RU2181703C2 (ru) * | 1999-09-16 | 2002-04-27 | Аналитический центр при Пермском областном комитете по охране природы | Комплекс сооружений для очистки хозбытовых сточных вод |
RU2369564C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-10-10 | Евгений Владимирович Левин | Устройство для иммобилизации микроорганизмов при биологической очистке сточных вод |
RU2560631C1 (ru) * | 2014-05-30 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук (ИППЭС КНЦ РАН) | Устройство для биологической очистки сточных карьерных вод |
RU176053U1 (ru) * | 2017-06-27 | 2017-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Устройство для биологической очистки сточных вод |
-
2018
- 2018-09-17 RU RU2018133048U patent/RU189759U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1346588A1 (ru) * | 1985-04-09 | 1987-10-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод | Устройство дл биологической очистки воды водоемов и водотоков |
RU2181703C2 (ru) * | 1999-09-16 | 2002-04-27 | Аналитический центр при Пермском областном комитете по охране природы | Комплекс сооружений для очистки хозбытовых сточных вод |
RU2369564C1 (ru) * | 2008-03-31 | 2009-10-10 | Евгений Владимирович Левин | Устройство для иммобилизации микроорганизмов при биологической очистке сточных вод |
RU2560631C1 (ru) * | 2014-05-30 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра Российской академии наук (ИППЭС КНЦ РАН) | Устройство для биологической очистки сточных карьерных вод |
RU176053U1 (ru) * | 2017-06-27 | 2017-12-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Устройство для биологической очистки сточных вод |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Leuschner et al. | Ecology of Central European non-forest vegetation: coastal to alpine, natural to man-made habitats: vegetation ecology of Central Europe, Volume II | |
Pomeroy et al. | The ecology of a salt marsh | |
CN1953655A (zh) | 植物漂浮培养平台及为多种目的在不同盐度盐水中生长陆生植物的方法 | |
WO2014161108A1 (zh) | 通过速生草本植物的种植、收割和填埋实现固碳的方法 | |
CN102138513B (zh) | 一种人工控制的海底藻场构建方法 | |
Geurts et al. | Paludiculture pilots and experiments with focus on cattail and reed in the Netherlands-Technical report-CINDERELLA project FACCE-JPI ERA-NET Plus on Climate Smart Agriculture | |
Waiba et al. | Soil-less vegetable cultivation: A review | |
CN104787891A (zh) | 一种基于微地形改造的藻类水华生态控制***、控制藻类水华的生态方法及应用 | |
CN101843197A (zh) | 一种用于改良滨海盐渍土壤植物的选择方法 | |
CN108580527A (zh) | 一种水陆交错带污染修复***及修复方法 | |
CN109429860A (zh) | 红树林中植物秋茄果实的育苗方法 | |
CN111492966A (zh) | 一种泰来草的育苗方法 | |
CN109328680B (zh) | 一种土质生态沟渠建造方法 | |
RU189759U1 (ru) | Модуль фитосистемы для биологической очистки промышленных сточных вод от минеральных загрязнителей | |
CN105961230A (zh) | 一种自然海域石珊瑚栽培种植方法 | |
CN111727871A (zh) | 一种硬质基底锚定式水生植物快速定植方法 | |
JP3902476B2 (ja) | ホタルの累代飼育システム及び方法 | |
Licht | Poplar tree buffer strips grown in riparian zones for biomass production and nonpoint source pollution control | |
CN111606421A (zh) | 一种改善湿地水质的方法 | |
Clough | Constraints on the growth, propagation and utilization of mangroves in arid regions | |
CN111406570A (zh) | 一种红树植物的淡水化繁育方法 | |
KR100443210B1 (ko) | 벼과식물을 이용한 하천 및 인공식물섬의 식생복원용식물뗏장 및 그 조성방법 | |
Storer | Agriculture in some of its relations with chemistry | |
CN115443895B (zh) | 一种综合型景观驳岸 | |
CN103693744A (zh) | 柳树部分淹水法净化富营养水体的方法及应用 |