[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Oczyszczalnie hydrobotaniczne.
Opierają się one na wykorzystaniu procesów samooczyszczania zachodzących w ekosystemach podmokłych, należą. Oczyszczanie jest tu wynikiem współdziałania mikroorganizmów glebowych i roślinności bagiennej. Mikroorganizmy rozkładają związki organiczne zawarte w ściekach do związków
nieorganicznych, natomiast rośliny przyswajają powstałe związki mineralne, tworząc biomasę roślinną. Intensywna adsorpcja zanieczyszczeń na cząstkach gleby jest możliwa dzięki bardzo drobnym cząstkom mineralnym (iły) obecnym w podłożu. W czyszczalniach tego typu wykorzystuje się roślinność oczeretową (trzcina, pałka, wierzba wiciowa) o dużych wymaganiach pokarmowych, pochłaniającą duże ilości soli mineralnych. Dzięki temu rośliny odsalają ścieki i nie dopuszczają do eutrofizacji zbiorników wodnych.
Wyróżnia się 3 rodzaje oczyszczalni hydrobotanicznych:
● filtry gruntowo-roślinne – są to złoża o przepływie poziomym (najczęściej
i najdłużej stosowane), pionowym i kombinowanym; głównie piaskowe z zakorzenioną
roślinnością bagienną taką jak: trzcina pospolita, pałka wodna, wierzby krzewiaste,
jeżogłówka gałęziasta.
● płytkie zbiorniki z roślinnością zakorzenioną – są to zbiorniki wodne lub kanały
o głębokości 10-50 cm, zasiedlone roślinnością bagienną i wodną taką jak: trzcina
pospolita, pałka wodna, turzyca.
● uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą – są to stawy o głębokości
1-2 m z uszczelnionym dnem i bokami, z roślinnością pływającą - w naszych
warunkach klimatycznych jest to rzęsa wodna –Lemna minor. Problemy eksploatacyjne
to utrzymywanie równomiernego rozkładu rzęsy na powierzchni stawu, usuwanie
przyrastających szybko roślin. Zimą ze względu na brak roślinności oczyszczalnia
pracuje jak normalny staw.
Osad czynny
· kłaczki
Proces tzw. osadu czynnego polega na oczyszczaniu ścieków przez zawiesinę bakterii wolno unoszoną, stale zawieszoną w cieczy. Polega on na wytworzeniu w objętości ścieków kłaczków o wymiarach 50-100 µm o bardzo silnie rozwiniętej powierzchni. Kłaczki zbudowane są z mineralnego jądra koloru brązowego lub beżowego, a na powierzchni w otoczce śluzu zawarte są liczne bakterie z grupy heterotrofów. Metoda osadu czynnego wymaga dostarczenia tlenu, niezbędnego do bioutlenienia zanieczyszczeń organicznych. Ilość tlenu zapewniająca bakteriom odpowiednie warunki powinna wynosić > 0,5 mg O2/dm3
· oczyszczanie ścieków
Oczyszczanie ścieków osadem czynnym polega na mineralizacji związków organicznych przeprowadzanej głównie przez bakterie. Warunki intensywnego napowietrzania wytworzone podczas przepływu ścieków przez komory napowietrzania sprzyjają intensywnemu rozwojowi mikroorganizmów rozkładających
zanieczyszczenia. W komorze napowietrzania tworzą się aglomeraty (kłaczki) składające się z heterotroficznych bakterii zlepionych śluzem (flokulacja), które utrzymywane są w ciągłym ruchu dzięki mieszaniu przez doprowadzane powietrze. Kłaczki te adsorbują zawarte w ściekach zanieczyszczenia, a mikroorganizmy znajdujące się w kłaczkach rozkładają zaadsorbowane substancje. Osad czynny ma strukturę gąbczastą, luźną, złożoną z drobnych utworów o różnym kształcie.
· Drobnoustroje
Biocenoza osadu czynnego składa się głównie z bakterii heterotroficznych, ale występują tu również bakterie nitryfikacyjne. Najczęściej spotykanymi gatunkami są: Zooglea ramigera, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas putida oraz bakterie z rodzaju Achromobacter, Bacillus, Flavobacterium i Alcaligenes. W warunkach niekorzystnych (przeciążenie komory napowietrzania ładunkiem łatwo
dostępnych substratów, wysoki deficyt tlenowy) dochodzi do przerostu utworów kłaczkowatych osadu i do tzw. pęcznienia osadu czynnego. Wyróżniamy pęcznienie włókniste i niewłókniste. Pęcznienie włókniste spowodowane jest nadmiernym rozwojem bakterii nitkowatych (Sphaerotilus natans, Beggiatoa alba lub Thiothrix nivea) lub grzybów. Natomiast przyczyną pęcznienia niewłóknistego jest rozwój bakterii wydzielających nadmierne ilości śluzów zewnątrzkomórkowych. W skład biocenozy osadu czynnego obok bakterii wchodzą także pierwotniaki, nicienie i wrotki- rola drugoplanowa. Pierwotniaki odżywiają się komórkami bakteryjnymi, zmuszają je do szybkiego rozmnażania, przez co stają się czynnikiem odmładzającym i uaktywniającym osad czynny. Podczas gdy duża liczba wiciowców wskazuje na przeciążenie osadu, to obecność, orzęsków świadczy o prawidłowej pracy osadu czynnego.
Złoża biologiczne
· Mechanizm oczyszczania
Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych odbywa się w zbiornikach wypełnionych luźno usypanym materiałem ziarnistym i porowatym. Ścieki za pomocą zraszaczy są rozpryskiwane na górną powierzchnię złoża i spływają następnie przez wypełniający go materiał. Na materiale stałym, z którego zbudowane jest złoże wytwarza się błona biologiczna stanowiąca śluzowatą warstewkę złożoną z mikroorganizmów takich jak: bakterie (głównie bakterie tlenowe), pierwotniaki, grzyby. Złoże stałe to gruboziarnisty materiał porowaty: tłuczeń, koks, żużel wielkopiecowy, tuf wulkaniczny, tworzywa sztuczne i inne materiały odporne na wpływy atmosferyczne. Biomasa, która bierze udział w procesie rozkładu
związków organicznych jest biomasą osiadłą na podtrzymującym materiale porowatym.
· Drobnoustroje
Błona biologiczna jest początkowo utworzona z bakterii zooglealnych produkujących śluzowate otoczki. Z czasem skład gatunkowy błony zmienia się w wyniku sukcesji. Obok bakterii pojawiają się grzyby, pierwotniaki, wrotki, pierścienice i larwy much.
Samooczyszczanie wód powierzchniowych
· Idea
Bakterie i grzyby odgrywają tu rolę najistotniejszą dzięki swej zdolności do mineralizacji rozmaitych składników organicznych. W procesie samooczyszczania ulegają rozkładowi białka, cukry proste i złożone, tłuszcze, celuloza, woski, ligniny i inne. W wyniku ich mineralizacji powstają substraty wyjściowe - woda, CO2, NO3,SO42-, PO43- i inne proste związki. W miarę postępującego samooczyszczania zmieniają się populacje działających w środowisku mikroorganizmów.
· Procesy fizykochemiczne
- Adsorpcja- w wyniku procesów adsorpcji na powierzchni zanurzonych w wodzie ciał stałych powstają organiczne błonki zasiedlane przez bakterie i inne drobnoustroje. Takie naturalne błony biologiczne działają podobnie jak w przypadku złóż zraszanych w oczyszczalniach ścieków
i bardzo efektywnie poprawiają jakość wody.
-Sedymentacja -Proces ten dotyczy zawiesin łatwo opadających i polega na powolnym opadaniu materii i jej gromadzeniu na dnie, gdzie częściowo zostaje ona rozłożona za pośrednictwem bakterii, częściowo zaś może być przykryta cząstkami mineralnymi i unieruchomiona. Należy jednak pamiętać, że podobnie jak w przypadku adsorpcji sedymentacja jest czasowym sposobem poprawy jakości wody.
-Rozcieńczanie- Jest to najprostszy sposób samooczyszczania i odbywa się na skutek wprowadzania czystych wód wraz z dopływami rzek. Działanie „czyszczące” tego procesu ma dwojaki charakter. Po pierwsze, następuje rozcieńczanie zanieczyszczeń poprzez
zwiększenie różnicy pomiędzy ilością wody czystej a zanieczyszczeniem. Po drugie,
zwiększa się zawartość rozpuszczonego tlenu w wodzie oraz aktywność drobnoustrojów
poprzez rozcieńczenie produktów ich metabolizmu.
-Ulatanie- przemieszczanie zanieczyszczeń z wody do fazy gazowej. Proces ten permanentnie usuwa składniki z fazy ciekłej.
-Strącanie-Cząsteczki większe niż 10 μm
-Reakcje kwasowo-zasadowe- Pozwalają na zachowanie naturalnego pH wody, neutralizując zanieczyszczenia kwaśne i zasadowe. Również procesy fotosyntezy i respiracji mogą być potraktowane jako reakcje redox.
Troficzność zbiorników wodnych
· Produkcja pierwotna i wtórna
Produkcja pierwotna zbiornika wodnego jest to ilość substancji ogranicznej wytworzonej w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego w procesie fotosyntezy w przeliczeniu na jednostkę objętości wody w zbiorniku. Produkcja wtórna jest to ilość materii organicznej, żywej lub martwej, która jest przetworzona przez organizmy heterotroficzne na masę ich ciał w określonym okresie czasu w przeliczeniu na jednostkę objętości wody.
· Przykłady zbiorników o różnej troficzności
-oligotroficzny (Bajkał, Morskie Oko)- niska zawartość związków mineralnych, ogranicznych, niewielkie stężenie azotanów i fosforanów; wysoki stopień natlenienia wody; słabo rozwinięty fitoplankton i mikroflora; woda przezroczysta; głębokie, wąska strefa przybrzeżna.
-mezotroficzny (j. mazurskie)- średnia produkcja pierwotna, zawiera cechy pośrenie pomiędzy oligo i eutorficznymi wodami.
-eutroficzny (j. bałtyskie - Łebskie)- duże ilości soli mineralnych, azotanow, fosforanów; duża produkcja pierwotna i wtórna; niska zawartość tlenu; zakwity sinic i glonów; płytkie zbiorniki, silnie rozwinięta strefa przybrzeżna(litoralna); woda mało przejrzysta
· Przyczyny, skutki, sposoby zapobiegania eutrofizacji
Eutrofizacja- wzbogacanie wód na drodze naturalnej lub sztucznej w mineralne składniki pokarmowe, co powoduje masowy rozwój sinic, glonów i roślin wodnych. Powoduje przekształcanie się zbiorników pierwotnie oligotroficznych w mezotroficzne, a mezotroficznych w eutroficzne.
Przyczyny: wzrost stężenia substancji biogennych, niezbędnych do rozwoju organizmów roślinnych, związków azotu-ługowanie gleb, węgla, fosforu-ze ścieków, potasu i sodu. Zależy od: temp, pH, stopnia nasłonecznienia.
Przeciwdziałanie: eliminacja mineralnych składników pokarmowych z odpływu z oczyszczalni mechaniczno-biologicznych; zmiana techniki nawożenia gleb; stosowanie rowów opaskowych wokół zbiorników wodnych; stosowanie algicydów- zwalczają sinice i glony; napowietrzanie hypolimnionu; wypompowywanie osadów dennych.
Skutki: deficyt tlenowy w zbiorniku wodnym, degradacja wód
Zespoły organizmów wodnych i ich rozmieszczenie
Jeziora: w strefie litoralnej mamy: makrofity-rośliny wyższe tkwiące korzeniami w dnie zbiornika; pleuston-rośliny wyższe niezakorzenione na dnie zbiornika; peryfiton-organizmy poroślowe, mikroskopijne glony, pierwotniaki, bakterie, grzyby; fauna nadroślinna- zwierząta utrzymujące się na liściach; fauna denna przybrzeżna. W strefie pelargicznej: neuston-ogranizmy mikroskopijne na powierzchni wody; nekton- średnie i duże organizmy zwierzęce poruszające się niezależnei od ruchów wody; plankton- ogranizmy unoszone biernie przez wodę. Strefa profundalna- nie dociera tutaj światło, obumarły plankton, deficyt tlenowy. Bentos-zespół organizmów żywych bytujących w strefie przydennej, bakterie, pierwotniaki. Rzeki: seston- bioseston- ogranizmy żywe, abioseston- organizmy martwe, unoszą się one jako zawiesina; roślinność wodna związania z dnem rzeki, fauna wodna pływająca- ryby.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]