Научная статья на тему 'Перспективы использования методов экобиозащиты открытых водоисточников от воздействия сточных вод птицеводческих комплексов'

Перспективы использования методов экобиозащиты открытых водоисточников от воздействия сточных вод птицеводческих комплексов Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
383
77
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СТОЧНЫЕ ВОДЫ / ГИДРОПОНИКУМ / БИОФИЛЬТР / РАСТИТЕЛЬНАЯ ВАННА / ЗЕЛЕНЫЙ КОРМ / SEWAGE / BIOFILTER / VEGETATIVE BATH / GREEN FORAGE

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Ильясов О. Р., Неверова О. П., Печура Е. В.

В статье представлен способ утилизации высококонцентрированных сточных вод птицеводческих хозяйств с использованием гидропоники для выращивания зеленых витаминных кормов. В качестве посевного материала для получения фуражного зерна предложены злаковые культуры. Разработана технологическая схема гидропоникума, включающая приемный резервуар сточных вод, трубчатый биофильтр, отстойник, обеззараживающую термическим методом установку, резервуары сточной и водопроводной воды, растильные ванны. Предложенная система пилотной установки гидропоникума обеспечит полную механизацию и автоматизацию процессов подготовки сточных вод, выращивания и уборку зеленого корма, экономию воды (в 30 раз) по сравнению с технологией выращивания на земледельческих полях орошения, более высокое качество свежего витаминизированного корма по сравнению с консервированным, в процессе сушки и хранения которого теряется до 40 % питательных веществ. Реализация использования ботанического агрегатопонного комплекса, представляющего собой двухступенчатый аккумуляционный фитофильт (АФФ), обеспечит полную защиту окружающей среды от загрязнения сточными водами птицефабрик за счет круглогодичной утилизации сточных вод в цехе зеленых кормов (ЦЗК). Предложенный принцип действия аккумуляционного фитофильтра запантетован и является экологически и экономически эффективным.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экологическим биотехнологиям , автор научной работы — Ильясов О. Р., Неверова О. П., Печура Е. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PERSPECTIVE OF THE WATER SOURCES EKOBIOZASCHITY PUBLIC FROM EXPOSURE TO SEWAGE POULTRY COMPLEX

In article the way of utilization of the high-concentrated sewage of poultry-farming farms with hydroponics use for cultivation of green vitamin forages is presented. As a sowing material for receiving fodder grain cereal cultures are offered. The technological scheme гидропоникума, including the reception tank of sewage, the tubular biofilter, a settler, installation disinfecting by a thermal method, tanks of waste and tap water, vegetative baths is developed. The offered system of pilot installation гидропониникума, will provide complete mechanization and automation of processes of preparation of sewage, cultivation and cleaning of a green forage; economy of water (in и30 time) in comparison with technology of cultivation on agricultural fields of an irrigation; high quality of the fresh vitaminized forage in comparison with tinned, in the course of drying and storage which is lost to 40 % of nutrients. Realization of use of the botanical agregatoponny complex representing two step of accumulative фитофильт (AFF), will provide complete protection of environment against pollution by sewage of integrated poultry farms at the expense of all-the-year-round utilization of sewage in shop of green forages (TsZK). The offered principle of operation of the accumulative phytofilter запантетован also is ecologically and economically effective.

Текст научной работы на тему «Перспективы использования методов экобиозащиты открытых водоисточников от воздействия сточных вод птицеводческих комплексов»

Экология tv>

• химическое выщелачивание концентрированными кислотами и щелочами.

Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки.

Еще в 1990 г. был сделан вывод о перспективности термического сжигания осадков городских сточных вод, однако оно не является экологически безопасным, поскольку требуется очистка выбрасываемых газов, возникают трудности с дополнительной очисткой образующихся суспензий в системе промывки газов [4].

Одним из недостатков химического способа извлечения тяжелых металлов из избыточного активного ила является использование дорогостоящих реагентов, большая продолжительность процесса, образование вторичных кислых стоков.

Необходимость кондиционирования активного ила, используемого в дальнейшем в качестве органического удобрения, ставит перед исследователями две основные задачи:

• снижение содержания токсичных веществ в активном иле;

• разработка максимально простой и экономичной технологии обработки осадка, исключающей использование капитальных сооружений и оборудования с большим потреблением энергоносителей.

Поставленные задачи нами решаются с использованием биосорбционного комплекса, включающего высшую водную растительность и природный ионообменный сорбент, обеспечивающий десорбцию тяжелых металлов из избыточных активных илов и тем самым снижение их концентраций до допустимого уровня.

литература

1. Данилович Д. А. Обработка и утилизация осадков на Московской станциях аэрации // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 12. Ч. 1. С. 7-12.

2. Евилевич А. З. Осадки сточных вод. Издательство литературы по строительству. Ленинград — Москва, 1965.

3. Евилевич А. З. Утилизация осадков сточных вод. М. : Стройиздат, 1979. 87 с.

4. Зыкова И. В. Панов В. П. Утилизация избыточных активных илов // Экология и промышленность России. 2001. № 12. С.29-30.

5. Кармазинов Ф. В. Опыт Водоканала Санкт-Петербурга по обработке и утилизации осадков // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 12. Ч. 1. С. 13-15.

6. Ксенофонтов Б. С., Рожкова М. И. Обезвоживание и утилизация избыточного активного ила и осадков сточных вод // ЦБНТИ Минмедбиопрома. Обзорная информация. Серия: Защита окружающей среды, очистка стоков и выбросов, утилизация отходов, промышленная санитария и техника безопасности. 1987. № 1. С. 48.

7. Похил Ю. Н. Обработка осадка на ОСК г. Новосибирска // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 12.

Ч. 1.С. 21.

8. СанПиН 2.1.7.573-96. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения.

9. Туровский И. С. Водоснабжение и санитарная техника. 1986. № 7. С. 18-21.

10. Туровский И. С. Обработка осадков сточных вод. М. : Стройиздат, 1982. 223 с.

11. Тяжелые металлы в системе почва — растение — удобрение / под общ. ред. акад. МАЭН М. М. Овчаренко.

М. : Пролетарский светоч, 1997. 290 с.

12. Храменков С. В. Комплексное решение проблемы по разработке и внедрению современных технологий рекультивации территорий иловых площадок станций аэраций с возвращением выведенных из оборота земель // Водоснабжение и санитарная техника. 2002. № 12. Ч. 1. С. 17-20.

13. Шведова Л. В., Куприяновская А. П. Миграция кадмия и свинца в растениях при внесении в почву отработанного активного ила // Экология и промышленность России. 2004. № 10. С. 28-31.

14. Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод : учебник для вузов. М. : АСВ, 2004. 704 с.

перспективы использования методов экобиозащиты открытых водоисточников от воздействия сточных вод

птицеводческих комплексов

О. р. ильяСОВ,

доктор биологических наук, старший научный сотрудник, УрниВи рАСХн,

о. п. неверова,

кандидат биологических наук, УрГСХА,

е. в. печура,

кандидат ветеринарных наук, УрниВи рАСХн_________________________________________________

Положительная рецензия представлена И. А. Шкуратовой, доктором ветеринарных наук, профессором, директором Уральского научно-исследовательского ветеринарного института Россельхозакадемии.

Ключевые слова: сточные воды, гидропоникум, биофильтр, растительная ванна, зеленый корм. Keywords: sewage, гидропоникум, biofilter, vegetative bath, green forage.

Птицеводство — одна из важнейших и перспектив- Во всем мире эта отрасль продолжает свое интен-ных отраслей сельского хозяйства. сивное развитие, становясь для многих стран основным

поставщиком диетических продуктов питания. В число важнейших проблем, стоящих перед промышленным птицеводством, входит и его экологическая безопасность. Защита водных объектов от загрязнения жидкими отходами птицеводства является наиболее значительной задачей по экологизации производства куриного мяса и яиц. Наиболее неразработанной как в научном, так и в практическом аспектах является проблема предотвращения загрязнения водоисточников как производственными, так и поверхностными стоками с территории птицеводческих комплексов (ПК) и полигонов для хранения птичьего помёта.

Наши исследования были направлены на изучение процессов утилизации высококонцентрированных сточных вод птицеводческих хозяйств в процессе выращивания зеленых витаминных кормов гидропонным способом.

Если рассматривать пометсодержащие производственные сточные воды как источник негативного воздействия на водные экосистемы и как питательный субстрат для растений, возникает перспектива использования последних при выращивании зеленных витаминных кормов гидропонным способом. Это позволяет создать водохозяйственные системы, в которых в качестве замыкающих, утилизирующих установок будут применены гидропоникумы для производства зеленых кормов. Пометсодержащие сточные воды, используемые растениями в качестве питательного субстрата после соответствующей подготовки, могут быть полностью утилизированы при формировании биомассы, а также за счет транспирации. При этом соли, находящиеся в сточных водах, изымаются растениями и остаются в биомассе в отличие от выпарных установок, где образуются высококонцентрированные рассолы или сухие соли.

На птицеводческих предприятиях гидропонная система может стать непрерывно-действующей фабрикой по полной утилизации пометсодержащих производственных сточных вод и производству зеленых витаминных кормов.

Употребление в корм всей выращенной биомассы открывает возможность использования в качестве посевного материала фуражное зерно злаковых культур или злаков-сорняков (овсюг) даже при их относительно низкой всхожести. Это снижает себестоимость производства.

Существует практика выращивания зеленого корма на стоках крупного рогатого скота и свиностоках [1, 2]. Вопрос использования для этих целей сточных вод птицефабрик в литературе практически не освещен.

В наших исследованиях первоначально для выращивания зеленого корма в качестве питательного субстрата использовались маломинерализованные сточные воды птицефабрики.

Схема пилотной установки, имитирующей бессточную систему подготовки и утилизации сточных вод птицефабрики, представлена на рисунке.

В технологическую схему входили приемный резервуар сточных вод, вращающий трубчатый биофильтр, отстойник, обеззараживающая термическим методом установка, резервуары гидропоникума сточной и водопроводной воды, растильные ванны.

Предлагаемая система водообеспечения предполагает:

• прекращение вывоза на поля необеззараженных, высококонцентрированных пометсодержащих сточных вод;

• полную защиту окружающей среды от загрязнения сточными водами птицефабрики за счет круглогодичной утилизации сточных вод в цехе зеленых кормов (ЦЗК);

• полную механизацию и автоматизацию процессов подготовки сточных вод, выращивания и уборки зеленого корма;

• независимость процесса кормопроизводства от погодных условий, что позволяет рассматривать ЦЗК как технологическое звено экологически замкнутых циклов производства птицы и яиц;

• значительную экономию воды (в 30 раз) при выращивании зеленой массы по сравнению с технологией, предусматривающей ее получение на земледельческих полях орошения;

• высокий коэффициент использования оборудования ЦЗК, в то время как оросительные системы для полива на полях эксплуатируются не более 5 месяцев, а установки по приготовлению травяной муки — 1 месяц в году;

• более высокое качество свежего витаминизированного корма по сравнению с консервированным зеленым кормом (травяная мука), теряющим в результате сбора, сушки и хранения до 40 % питательных веществ.

В последнее время в технологии очистки поверхностных сточных вод наиболее широкое применение находит метод агрегатопоники, т. е. когда растения выращиваются на гранулированных корнеобитаемых средах, в которые периодически вводится питательный раствор. В качестве твердых субстратов используются керамзит, гравий, гранитный щебень, перлит, вермикулит и их смеси [3]. При этом изучались особенности фотосинтетической продуктивности растений, проблемы водного режима, в частности транспирации и поглощение ионов и т. д.

Сочетание физико-химических (отстаивание, фильтрация, сорбция, ионный обмен) и биологических методов очистки воды, а также регенерация субстрата с помощью воздушно-водной растительности в одном сооружении позволит достичь решения проблемы защиты водных объектов от поверхностного стока с водосборной территории птицеводческих предприятий.

Реализация данной концепции, по нашему мнению, возможна в случае использования ботанического агрегатопонного комплекса, представляющего собой 2-ступенчатый аккумуляционный фитофильтр (АФФ) (рис. 2).

Принцип действия предложенного нами и запатентованного аккумуляционного фитофильтра [4] состоит в механической доочистке и физико-химической очистке сточных вод от не выделившихся в процессе отстаивания взвешенных веществ, а также изъятия в процессе фильтрации через загрузки, обладающие сорбционными и ионообменными свойствами, веществ, находящихся в растворенном и ионном состоянии.

Поглощение контаминантов стока, как и вообще минеральных элементов, растительным организмом — сложный процесс, состоящий из нескольких сопряженных этапов, которым свойственны механизмы, связанные с определенными структурными компонентами тканей растений [5].

В наших исследованиях в качестве твердой загрузки фитофильтра использовались природные сорбенты [6, 7, 8, 9].

Таким образом, в технологии экобиозащиты открытых водоисточников нами предлагается использовать для предотвращения негативного воздействия на водные экосистемы сточных вод с птицеводческих

48

№№№. т-Э¥и. пэгос!. ги

Экология tv>

Рисунок 1

Схема пилотной установки подготовки и утилизации сточных вод птицефабрики 1 - навозоубо^очный транспортер; 2 - первичный отстойник; 3 - приемный резервуар; 4 - трубчатый биофильтр; ■ вторичный отстоиник; 6 - обеззараживатель; 7 - резервуар обеззараженных сточных вод; 8 ; резервуар гидропоникума;

9 - растильная ванна; 10 - насос.

ЦъгркшяъзИ дежек

Перфорированная тру&а

Лоток дли тщенной еоді\

1 Слой керамзита 400 мм

! Дренажный слой 300 мм

Защитный слой песка 100 мм

Полиэтиленовая пленка 0,2 мм

Защитный слой песка 100 мм

Ботаническая площадка

Фитофильтр I ступени

\ Ш

'Лерфериреештал mp)йо.

Слой клиноптилолита 200 мм

Слой опоки 200 мм_______

Дренажный слой 300 мм Защитный слой песка 100мм Полиэтиленовая пленка 0,2 мм Защитный слой песка 100 мм _Ботаническая площадка_______

Фитофильтр И ступени

предприятий водоохранные гидропонные и агрегато-понные системы. Перспективность их использования заключается в соединении в одном сооружении множества методов очистки: физический, физико-химический, биологический и т. д. Данные технологии экобиозащиты водных объектов с экологической и экономической точек зрения являются наиболее эффективными и открывают

рисунок2

Принципиальная схема аккумуляционного фитофильтра перспективу развития научных знаний в области физиологии растений. Исследование эффекта биологической регенерации природных сорбентов с помощью воздушно-водной растительности является перспективным направлением в области экологизации природоохранных технологий.

5

литература

1. Асонов А. М., Бондаренко В. В., Дучинская Л. А. Способ выращивания зеленого корма в гидропоникуме : патент РФ на изобретение № 2093981. Заявка № 94018551 от 23.05.1994 г. Бюл. № 30 от 27.10.97 г.

2. Асонов А. М. Проблема загрязнения водоисточников жидкими отходами животноводства и ее решение на основе гидропонных установок : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 1999. 40 с.

3. Волков В. Я. Синтетика и гидропоника. Ташкент : Узбекистан, 1965. 72 с.

4. Патент на изобретение № 2149836. Фитофильтр для очистки сточных вод. Асонов А.М., Ильясов О.Р Бюл. № 15. Публ. 21.10.1998.

5. Ездакова Л. А. Геохимическая экология растений р. Зарафшан в связи с различным содержанием лития : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Л., 1973. 48 с.

6. Челищев Н. Ф., Беренштейн Б. Г., Смола В. И. Использование природных цеолитов для извлечения кислых газов, редких и цветных металлов из промышленных отходов. М., 1977. 53 с.

7. Тарасевич Ю. И. Природные сорбенты в процессах очистки воды. Киев : Наукова думка, 1981. 205 с.

8. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. М. : Мир, 1976. 784 с.

9. Либберт Э. Физиология растений. М. : Мир, 1976. С. 257-258.

10. Лурье Ю. Ю. Унифицированные методы анализа вод. М. : Химия, 1973. 500 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.