Возможности использования свойств и способностей Эйхорнии для доочистки загрязненных вод

Рост населенных пунктов, развитие хозяйственной и промышленной деятельности, возрастающее потребление водных ресурсов и объема отходов, в т. ч. и сточных вод, увеличивает антропогенную нагрузку на экосистемы различных объектов. Увеличивается количество различных водоемов, где качество воды оценивается как все менее удовлетворяющее практически всем видам пользования. Ощутимое вредящее воздействие наносится из-за поверхностных вод с недостаточной степенью очистки, талых и дождевых вод и т.п. Начинается обогащение водоемов биогенными веществами, что усиливает процессы эфтрофикации. Образовавшиеся вещества обеспечивают увеличение количества и биомассы животных организмов. Однако после их отмирания создаются проблемы с размножением органических веществ. Основными причинами является поступление повышенных количеств биогенных компонентов (особенно азота и фосфора), которые поставляются применением различных химических препаратов. В хозяйственно-бытовых сточных водах такое соотношение обычно сдвинуто в сторону увеличения содержания азота и фосфора. Взвешенные вещества в них приводят к заиливанию дна водоемов и постоянному процессу биологического разложения. Содержание биогенов стремится к пределам возможности существования живых организмов. С увеличением объемов сточных вод накопление вредных примесей в водных объектах идет быстрее естественной деструкции. Усиливающим является фактор хлорирования сбрасываемых стоков для подавления болезнетворных микроорганизмов.

Содержание биогенов стремится к пределам возможности существования живых организмов. Усиливается фактор загрязнения близлежащих территорий и грунтовых вод. В объемах вода испаряется, и концентрация солей возрастает. С поступающей вновь водой в объем попадают новые порции различных соединений. В конце концов, концентрация взвешенных и растворенных веществ возрастает настолько, что вода переходит в классификацию рассолов, и в водном объеме останавливаются рост флоры и фауны. Постепенно накапливается такое количество биогенов и в таких соотношениях, что водоемы заполняют преимущественно низшие растения в т. ч. и сине-зеленые микрооорганизмы-водоросли. При этом могут выделяться сероводород и метан. Остатки все больше накапливаются на дне водоемов, что приводит к быстрому обмелению и зарастанию. Перспектива естественного самовосстановления таких водоемов становится невозможной и они, как правило, переходят в разряд мертвых. Усиливается загрязнения близлежащих территорий и вод.

Обработка водных сред актуальна во многих местах, где на относительно малых площадях концентрируются требующие доочистки воды любого происхождения. Это водоемы или участки водоемов с различной степенью эвтрофирования в черте населенных пунктов, ручьи и малые речки, в которые могут попадать воды с загрязнениями.

При удалении загрязнений искусственными методами прибегают к созданию специальных технических и технологических условий и способов или к стимуляции биологических процессов.

Однако, сорбционные методы требуют сложного оборудования, имеют невысокую скорость очистки, особенно в открытых водоемах. Требуются системы регенерации или утилизации отработанных накапливающихся сорбентов. Проблема утилизации избыточного активного ила является одной из важнейших при биохимической очистке сточных вод. Затраты на утилизацию ила достигают 50% общей стоимости процесса биологической очистки.

Реагентные методы, довольно дорогостоящи и практически неприменимы для открытых водоемов, тем более проточных.

Микробиологические методы ограничены в применении при наличии сложных по составу загрязняющих примесей вод, жестких температурных рамок, требований в поддержании строго заданных условий, использования недешевых препаратов и невозможностью для любых проточных условий. В целях удаления из сточных вод азота и фосфора могут быть реализованы технологические схемы с денитрификацией и дефосфотацией, но они довольно громоздкие и энергоемкие. Одним их простых может быть устройство циркуляционных каналов небольшой глубины или модулей ограничителя глубины соответствующей длины составленных из определенного числа лотков; для реализации оптимального контакта и обработки проходящего объема вод, каскадов биопрудов и т.п.

При наличии у водоемов пологих песчаных берегов возможно создание искусственной волны с целью многократной фильтрации воды через песок или пропускание вод из водоема через очистные сооружения и возврате их обратно. Для подобных целей возможно применение технологии циркуляционных окислительных каналов, каскадов биопрудов и т.п.

Однако, далеко не все традиционно - применяемые технологии очистки (доочистки) различных вод пригодны и целесообразны для многих водоемов, таких как большая часть природных, декоративных, купальных и т. п, а возможные затраты на подобные мероприятия значительны даже для небольших объемов вод.

Практическое использование свойств и способностей растений - действенный способ улучшения состояния загрязненных природных водоемов (в борьбе с эвтрификацией), а также некоторых технологических водных объектов и снижения экологических рисков.

Гидроботанический метод доочистки загрязненных вод имеет ряд преимуществ, и один из них - способ дешевле и часто эффективнее в сравнении с другими действующими методами т.к. окупаемость его применения высока. Техническое культивирование растения на открытых водных объектах исключительно сезонно. Но даже применение его только в теплое время года способствует заметному снижению среднегодовых показателей содержания примесей в требующих очистки водах, а это не что иное, как экономический эффект.

Эффективность и конкурентноспособность этого способа базируется на факторах невысокой трудоемкости в организации и обслуживании участков в период практического использования выращивания Эйхорнии.

Часто при небольших начальных и эксплуатационных расходах общие затраты ниже тех, которые потребовались бы для реализации многих других традиционных способов достижения результата очистки объемов вод. Общий экономический эффект высчитать пока непросто, однако, оценить хозяйственную целесообразность возможно наглядно. Достаточно сравнить затраты с "типовыми". Экономия составляла в различных случаях до 50%.

Описание растения

Название: Eichornia crassipes ( Water hyacinth ), Эйхорния (Водный гиацинт) - представитель высшей водной растительности. Эйхорния - плавающее растение, типичный гидрофит.

Надводная часть - розетка листьев с укороченными стеблями.

Воспроизводство как правило вегетативное - дочерними отростками.

Эйхорния образует множество вегетативных побегов с развитием на них

молодых растений. Листья гладкие блестящие, симметричные, основание

округлое, имеют ложкообразную форму, к вершине овально заужены,

края ровные, несколько изогнутые к водной поверхности.

На розетке взрослого растения может быть до 8 листьев.

Черешки листьев - пузыревидные вздутия с воздухоносной тканью пористой

структуры, что и придаёт растению высокую плавучесть и остойчивость.

Листовая пластинка и поперечный срез черешка

Когда Эйхорния растет одиночными кустиками - вздутия крупные для предотвращения опрокидывание растения.

Если же его окружают множество других, то для растения этого уже не нужно и вздутия уменьшаются в размерах, становятся вытянутыми, бутылковидными и постепенно вовсе принимают цилиндрическую стебельную форму.

Взрослое растение с хорошо развитыми листьями при определенных условиях цветет.

У растений короткого дня, в основном, тропических и субтропических, цветение наступает если продолжительность светового дня менее 12 ч или при меньшем световом уровне. В этот период в надводной части в центре розетки растения образуется колосовидное соцветие, каждый состоящий из 5 - 8 цветков. Цветки шестилепестковые, крупные, фиолетово - голубых оттенков с желтоватым пятном в центре и более ярко окрашенным верхним лепестком.

Высота цветоноса около 30 см. Они раскрываются лишь на очень короткое время и отцветший бутон опускается под воду. За внешнее сходство с соцветием гиацинта Эйхорния и получила одно из своих названий - водный гиацинт.

Подводная часть - развитый пучок нитевидных, густо опушенных корней от серого до темного, почти черного цвета. Корни мочковатые, хрупкие, реснитчатые. На мелководье или вблизи берега могут закрепляться в иле. Корневая часть имеет огромную удельную поверхность.

На 1 мм² поверхности корня может располагаться до 400 корневых волосков. В зависимости от количеств питания для растения, а также его доступности длина корневой части может достигать 1м.

В естественных условияхEichornia crassipesобитает во внутренних и береговых пресноводных бухтах, озерах, и болотах субэкваториальных, тропических и субтропических климатических поясов. Одно из первых упоминаний о Water hyacinth отмечено в 1884 году во время промышленной выставки. Эти растения далее распространялись большей частью владельцами скота, которые усмотрели в них дешевый источник составной части кормов.