<><><>
КОНКУРСЫ
I Взмахом пера [1]
II Взмахом пера [1]
III Взмахом пера [0]
I Интересно знать [0]
II Интересно знать [0]
Мастер-класс [3]
Лучший сценарий [3]
Лучший конспект [1]
Внимание! Проект! [1]
Проект на пять [9]
Будущий ученый [4]
Скоро, скоро Новый год! [10]
23 февраля! [1]
КОПИЛКА ЖУРНАЛА

красивые награды:)
Главная » Файлы » Всероссийские конкурсы 2018-2019 уч.года » Будущий ученый

Эффективные очистные сооружения – чистая окружающая среда
11.02.2019, 10:00

Авторы:

Зубок Фёдор и Федотова Юлия, ученики 8 А класса МБОУ «Лицей №1 Брянского района» д. Добрунь Брянской области, 14 лет

Номинация: «Исследование»
Куратор: Михалева Галина Ивановна

Эффективные очистные сооружения – чистая окружающая среда

Введение

В благоустроенных населённых пунктах, где большое скопление людей и животных, появляется очень много нечистот. Чтобы эти отходы были хорошо очищены до того момента, как они попадут в окружающий нас мир нам нужны очистные сооружения. Проблема очистных сооружений является глобальной, так как если жидкие отходы ни как не перерабатывать, то последствия для экологии будут чрезмерно негативными, и даже губительными.

Актуальность выбранной нами темы связанно со значимостью и важностью экологической проблемы защиты водоемов от загрязнения сточными водами, ставшей одной из наиболее трудноразрешимых в наши дни. Процесс очистки сточных вод п. Добрунь предприятием ООО «АСОК» (автоматизированная система очистки канализации) имеет большое экологическое значение, так как сточные воды поступают в реку Десну.

Очистка сточных вод – чрезвычайно важный процесс, который влияет на экологическое состояние реки, а значит и на жизнь и здоровье людей. Качество сточных вод должно контролироваться.

Цель: познакомиться с работой очистных сооружений п. Добрунь, дать оценку их эффективности.

Задачи:

1) изучить технологию очистки сточных вод на очистных сооружениях д. Добрунь;

2) провести гидробиологический и химический анализ сточных вод и сравнить с предельно допустимой концентрацией;

3) провести исследования токсичности сточных вод по смертности и изменению плодовитости дафний.

Объект исследования: очистные сооружения п. Добрунь.

Предмет исследования: сточные воды п. Добрунь.

Гипотеза исследования: Мы предположили, что если методы очистки, используемые очистными сооружениями нашего поселка, позволяют качественно очистить сточные воды перед выпуском их в реку, то это положительно сказывается на качестве воды в Десне и в целом улучшает её экологию.

Методы исследования: теоретический анализ литературы и обобщение изученных данных, поисковый, исследовательский, аналитический, описательный, сравнительный анализ, химический анализ.

Практическая значимость: Каждый из нас является частью природы и многие из нас стараются её сохранить, а кто-то наоборот, хоть и не предумышленно, но причиняют вред. Проблемы экологической безопасности никого не должны оставлять равнодушными.  Результаты нашей работы могут быть использованы для информирования населения о работе очистных сооружений п. Добрунь, ориентируя его на бережное отношение к окружающей среде.

1. Методика определения качества сточных вод химическим методом

1.1. Методика выполнения измерения содержания нитрит ионов с реактивом Грисса фотометрическим методом

NO2

Реактивы: реактив Грисса (сухой)

Ход определения:

В мерную колбу на 50мл отбирают 10-20 мл профильтрованной пробы (в зависимости от содержания нитритов), доводят до метки дистиллированной водой, прибавляют 2мл реактива Грисса, перемешивают. Через 35-40 минут определяют оптическую плотность. Холостая проба: дистиллированная вода + реактив.  

1.2. Методика выполнения измерения содержания нитрит ионов

с салициловой кислотой фотометрическим методом

Реактивы: салициловая кислота, серная кислота, натрия гидроокись, калий-натрий вино-кислый 4-х водный (сегнетовая соль).

 Ход определения:

В фарфоровую чашку отбирают 10мл профильтрованной пробы, прибавляют 2мл салициловой кислоты и выпарить на водной бане досуха. После охлаждения сухой остаток перемешать с 2 мл серной кислоты и оставить на 10 минут. Затем добавить 10-15мл раствора гидроокиси натрия и сегнетовой соли. Потом перелить в мерную колбу на 50мл, охладить колбу до комнатной температуры, довести до метки, и полученный раствор сразу фотометризируют на колориметре.

1.3. Методика измерения содержания фосфатов фотометрическим методом

Реактивы: серная кислота, аскорбиновая кислота, молибдат аммония, антимония тартрат калия.

Ход определения:

В мерную колбу на 50мл помещают 10-15 мл профильтрированной пробы, доводят до метки дистиллированной водой и прибавляют 5мл смешанного реактива и перемешивают. Спустя 15 минут измеряют оптическую плотность.

Холостая проба: дистиллированная вода + реактив.

1.4. Методика гидробиологического метода исследования сточных вод

Определение ила по объёму.

Ил по объёму определяется в воде из аэротенков. Испытываемою воду хорошо перемешивают и наливают в цилиндр на 100мл и отстаивают 30 минут, затем замеряют объём  выражают в процентах. Хороший ил имеет зеленоватый цвет и вода над илом прозрачная. Объём должен быть 10-20мл или 10-20%.

Определение работы очистных сооружений по наличию микроорганизмов.

Работу очистных сооружений можно определить по наличию микроорганизмов. Для этого пробу активного ила рассматриваем под микроскопом. При удовлетворительной работе очистных сооружений в активном иле должны присутствовать следующие микроорганизмы:

Oxytricha pellionella, Aspidisca turrida, Vorticella convallaria, Zoogloca Ramigera, Arcella vulgaris, Amuba proteus, Philodinaroseola, Nоtоmniata ansata, Euplotes patella.

При неудовлетворительной работе чаще встречаются следующие микроорганизмы:

Flagellata, Amphileptus carchesii, Tokophria lemnarum, Podophrya fixa, Paramaciom caudatum, Colpidium Colpoda, Litonotus anser, Hydracarina.

1.5. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости дафний

Для обеспечения экологической безопасности водной среды при оценке качества сточных и природных вод используется показатель токсичности вод, определяемый методами биотестирования.

Биотестирование воды – это оценка качества вод по ответным реакциям водных живых организмов, являющихся тест-объектами.

Токсикологические исследования сточной воды очистных сооружений п. Добрунь мы проводили на тест-объекте – рачки Дафния Магна

Методика основана на определении смертности и изменений в плодовитости Дафний при воздействии токсических веществ, присутствующих в исследуемой воде, по сравнению с контролем.

Острое токсическое действие исследуемой воды на Дафниях и определяется по их смертности за определенный период – 5 суток. Критерием острой токсичности служит гибель 50% и более Дафний за 96 часов в исследуемой воде при условии, что в контроле гибель не превышает 10%.

В экспериментах по определению острого токсического действия устанавливают:

- кратность разбавления вод, содержащих смеси веществ, вызывающих гибель 50% и более тест-организмов;

- безвредное разбавление вод, содержащих смеси веществ, вызывающих гибель не более 10% тест-организмов.

Условия проведения биотестирования.

Биотестирование проводится в нормальных лабораторных условиях. Температура окружающего воздуха в лаборатории от +18º до +25º, в люминостате +20-22º. Освещение в люминостате лампами дневного света для Дафний 500лк, для водорослей – 3000лк. Культивационная вода используется для культивирования Дафний в качестве контрольной при биотестировании, для разбавления исследуемой воды.

Культивационная вода соответствует основным показателям:

- РН – 7.0-8.0

- жесткость общая – 60мг/дм³ (выраженная в СаСО3)

- концентрация растворенного кислорода – не менее 6 мг О2/дм³

- температура - +20º ±2º

В качестве корма служат зеленные протококковые водоросли хлорелла и пекарские дрожжи

Кормят  Дафний ежедневно, добавляя 7см³ водорослей, 1-2 раза в неделю 3см³ дрожжевой суспензии на 1л воды.

Процедура биотестирования.

Для токсикологических исследований  используются  Дафнии, начиная с третьего поколения, полученного в лаборатории.

Биотестирование проводится в химических стаканах объемом 150-200см³, которые заполняются 100см³ исследуемой воды. В них помещается по 10 Дафний не более 24-часового возраста (что определяется по размеру рачков). В отдельный химический стакан отсаживают 24-часовых рачков после фильтрации их через набор сети, а затем отлавливают пипеткой (с отпиленным и оплавленным концом) объемом 2см³ с резиновой грушей. Вносят Дафний в стакан с исследуемой водой. Для каждой серии исследуемой воды используется 3 стакана. Общее количество стаканов, используемых в опытах, равно утроенной сумме всех разбавлений +3 для исследуемой воды и 3 для контроля.

В экспериментах по определению острой токсичности, Дафний не кормят!

Учет смертности рачков в опыте и контроле проводят через каждый час до конца дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно. Результаты наблюдений занесены в таблицу. Если гибель Дафний в контроле превышает 10% результаты опыта не учитываются, и он должен быть повторен.

2.Результаты исследований

2.1. Работа и состояние очистных сооружений д. Добрунь

Работая над проектом, мы узнали, что первые очистные сооружения п. Добрунь были построены в 1987 году (Приложение 1) , но в настоящее время работают обновленные, построенные в 2017г. (Приложение 2). Мощность сооружений до 1100 куб. метров сточных вод в сутки. На сегодня проектная мощность не достигнута. Эффект очистки велик, до 96-98%, то есть на выходе сооружений вытекает почти чистая вода, это важно т.к. очистные сооружения расположены на склоне оврага, по дну которого протекает ручей, впадающий в реку Десну.

Главный инженер - Карпов Игорь Владимирович, рассказал нам о том, что на очистных сооружениях п. Добрунь для очистки сточных вод от органических веществ используют деятельность бактерий и мелких животных – фильтраторов. (Приложение 3)

Полная схема очистки сточных вод включает, узел дезинфекции очищенной воды и узел обработки осадков.

Сооружения, предназначенные для извлечения из сточной жидкости загрязняющих веществ, имитируют процессы самоочищения воды в природных условиях, но интенсивность процессов в них гораздо выше.

Первый этап очистки - механическая очистка заключается в удалении из сточных вод крупных отбросов, песка и части взвешенных веществ. Для этих целей существует целая система резервуаров (аэротенки), где вода отстаивается, и твёрдые частицы оседают на дно. Они представляют собой емкости глубиной 5м и шириной 10м, через которые протекает сточная жидкость.  (Приложение 4 ). В них из насосной станции подаётся воздух, под действием которого вода бурлит и перемешивает активный ил, который состоит из сообществ аэробных микроорганизмов. При наличии кислорода сидячие и плавающие формы коловраток используют для пищи органику, находящуюся в сточной воде.

Механическая очистка предшествует биологической - отделение бактериальной пленки от чистой воды в биофильтрах. (Приложение 5).

Мы пронаблюдали весь процесс очистки воды бактериями  на очистных сооружениях. Со дна аэротенка подается воздух в виде мелких пузырьков, поднимающихся наверх. Ток воздуха создает благоприятные кислородные условия для микроорганизмов и простейших, которые размножаются в огромном количестве. Отцеживая взвесь и разлагая растворенное органическое вещество, они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». По наличию микроорганизмов в  «активном иле» определяют работу очистных сооружений. Для этого определяют ил по объёму.

В таких биофильтрах и аэротенках устраняется более 90% загрязнений органическими веществами. В процессе биологической очистки из сточной жидкости удаляются растворенные, коллоидные и оставшиеся после механической очистки взвешенные вещества. Активный ил оседает и образуется значительное количество осадка.

Он плохо сохнет, издаёт неприятный запах и представляет опасность в санитарном и эпидемиологическом отношении, так как помимо органических веществ в нем содержатся яйца гельминтов и сохраняются патогенные микроорганизмы. По этой причине осадок сточных вод  подвергается обработке и обезвреживанию в специальных отстойниках.

Последний этап обработки сточных вод — дезинфекция. (Приложение 6)

Узел дезинфекции предназначен для обеззараживания очищенной воды.

После того как вода очистится её отправляют в реку, но перед этим — проверяют на наличие и концентрацию вредных веществ. Лаборанты для химического анализа берут пробы воды и проводят её исследования в лаборатории.

Из трёх характеристик воды – количество, режим и качество – последняя даёт наибольшее основание считаться глобальной проблемой. Если качество воды не будет отвечать соответствующим нормативам, то пользоваться ею мы не сможем. А водоёмы с водой не отвечающим экологическим требованиям, - это мёртвые водоёмы. Нам нужно понять, что водные объекты не могут служить приёмниками неочищенных вод и любых других загрязнений. Источники загрязнения воды чрезвычайно многообразны. Прежде всего, это сточные воды.

Сточными называются воды, которые были использованы для тех или иных нужд и получили при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие их первоначальный химический состав и физические свойства.

В зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные); производственные (промышленные); атмосферные или дождевые.

Загрязнения водной среды нарушают функционирования экосистем, приводят к вырождению ценных видов флоры и фауны, наносят прямой ущерб здоровью человека. Качество воды оказывает влияние на сердечно-сосудистую, эндокринную, пищеварительную системы и на многие другие органы. Ущерб здоровью людей от потребления недоброкачественной питьевой воды оценивается в десятки миллиардов, что соизмеримо с потерями от стихийных бедствий. Свыше 500 миллионов человек ежедневно болеют от потребления некачественной питьевой воды и до 80% кишечных инфекционных заболеваний обусловлено этим фактором.

Благополучие экологической обстановки территории п. Добрунь, реки Десны и множества родников зависит от работы очистных сооружений, производящих очистку бытовых, промышленных стоков жилых домов, административных зданий, технических сооружений, тепличного комбината.

Современная технология позволяет вести очистку очень эффективно.

Если бы не было очистных сооружений, к сильному загрязнению реки добавилось бы загрязнение бытовыми стоками и п. Добрунь. Мощность сооружений до 1100 куб. метров сточных вод в сутки. На сегодня проектная мощность не достигнута. За сутки здесь проходят очистку до 900 куб. метров грязных вод. Эффект очистки велик, до 96-98%, то есть на выходе сооружений вытекает почти чистая вода, это важно.

Очистные сооружения расположены на склоне оврага, по дну которого протекает ручей, впадающий в реку Десну.

Мы провели опрос среди своих сверстников,  в процессе которого респондентам  было задано 2 вопроса :

  1. Знаете ли вы , чем занимаются очистные сооружения?
  2. Вы знаете, насколько значимо это предприятие для нашего поселка?

В ходе социологического опроса мы выяснили, что о деятельности данного предприятия многие наши сверстники имеют очень смутное представление. Всего 10% лицеистов хорошо знают, что такое очистные сооружения. Некоторые -25% — что-то слышали, что-то знают. Остальные — 55% — вообще не знают, что это такое. Примерно так же распределились ответы на второй вопрос: насколько значимо это предприятие для деревни? 50% учеников ответили, что вообще не знают, чем занимаются очистные сооружения, 15% — сказали, что что-то чистят, и только 35 % опрошенных считают, что очистные сооружения имеют большое значение, очищая сточные воды. (Приложение 7)

Контроль качества сточных вод.

За качеством сточных вод на территории очистных сооружений ведется постоянный контроль. Качество – это характеристика состава и свойств воды. Для оценки качества воды определяют её химический состав и физические свойства. При этом определяют такие показатели, как температура, запах, вкус, прозрачность, сухой остаток, растворённый кислород, биохимическое потребление кислорода, содержание вредных веществ.

2.2 Результаты исследования сточных вод гидробиологическим методом

Химик – лаборант очистных сооружений: Хандогин Андрей Вячеславович приготовил нам ил с бактериями, которые очищают воду на первом этапе обработке стоков. (Приложение 8) Под микроскопом мы рассмотрели амеб, коловраток и сосущих инфузорий (Приложение 9).

В результате исследования активного ила по объему выявлено, что ил имеет зеленоватый цвет, вода над илом прозрачная. Объем ила равен 15мм, что соответствует хорошей работе очистных сооружений.

При определении микроорганизмов в активном иле выявлены следующие микроорганизмы:

Oxytricha pellionella, Aspidisca turrida, Vorticella convallaria, Zoogloca Ramigera, Arcella vulgaris, Amuba proteus, Philodinaroseola, Nоtоmniata ansata, Euplotes patella.

Вывод: наличие этих микроорганизмов свидетельствует о хорошей работе очистных сооружений.

Zoogloena Ramigera

Класс саркодовых. Положительная форма всегда присутствует в хорошо работающих илах. В голодающем иле зооглен становится прозрачным.

Arcella vulgaris (48-50mkm)

Класс саркодовых. Положительная форма. Сидячие формы в виде лимонных долек. Присутствуют в хорошо регенерирующем иле.

Amuba proteus (200-1100mkm)

Класс саркодовых. Голая корненожка. Появление в аэротенке большого количества мелких амёб – плохой признак. Обычно это наблюдается при перегрузках. Небольшое количество крупных амёб встречается в нормально работающем иле.

Nоtоmniata ansata

Маленькие коловратки. Присутствие их в иле говорит о хорошей работе аэроционной системы, ил хороший. При пониженной концентрации растворенного (О2) коловратки теряют подвижность, вытягиваются и постепенно отмирают. При резком изменении состава сточной жидкости они гибнут.

Vorticella convallaria

Класс жгутиковые. Одиночные сидячие инфузории. Большое их развитие говорит о низком содержании кислорода.

Aspidisca turrida (20-28mkm)

Класс жгутиковые. Брюхоногие подвижные инфузории. Присутствие их говорит о хороших окислительно-восстановительных реакциях и процессах в нитрифицирующем иле.

Oxytricha pellionella

Отряд брюхоресничных инфузорий. Присутствие в активном иле – признак удовлетворительно работающего ила. В большом количестве представлены редко.

Euplotes patella

Отряд брюхоресничных инфузорий. Присутствие в активном иле и биопленке - признак удовлетворительно работающего ила. В большом количестве представлены редко.

Philodinaroseola

Коловратка. И в небольших количествах присутствует при хорошей работе очистных сооружений. При достаточном количестве кислорода (О2), находящегося  в активном состоянии в нитрифицирующем иле. При понижении концентрации растворенного кислорода (О2) теряют подвижность, вытягиваются и постепенно отмирают. При резком изменении состава сточной жидкости, коловратки гибнут в сжатом состоянии.

2.3 Результаты исследования сточных вод химическим методом

При анализе качества воды сточных вод  мы оценили содержание в ней вредных веществ на входе и выходе сточных вод и сравнили с предельно допустимыми концентрациями (ПДК). ( Приложение 10)

Предельно допустимые концентрации веществ.

Азот нитритов – 0,02 мг/л

Азот нитратов – 9,10 мг/л

Фосфаты – 0,25 мг/л

Все данные предоставлены в таблице (Приложение 11)

Вывод: содержание веществ на выходе соответствует предельно-допустимым нормам.

2.4 Результаты исследования сточных вод на токсичность

Результаты биотестирования острого опыта

Объем исследуемой воды 100 см³ на 10 Дафний.

Результаты исследования представлены в таблице ( Приложение11)

Вывод: тестируемая вода очистных сооружений п. Добрунь не оказывает острого токсического действия.

Заключение

Несмотря на то, что сточные воды, поступающие на очистные сооружения д. Добрунь, имеют высокую степень загрязнения, сооружения механической очистки в состоянии обеспечить очистку сточных вод при эффективности задержания взвешенных веществ 50-52%. Нами выявлено, что сооружения биологической очистки работают эффективно. Эффективность очистки составила:

* по взвешенным веществам – 93%

* по БПК – 97-98% 

* по азоту аммонийных солей – 90-90,5% .

Определено, что сооружения по доочистке работают эффективно. Эффективность доочистки по взвешенным веществам, БПК, азоту аммонийных солей, фосфатам, хлоридам, железу, СПАВ составила 80-90%. 5. Установлено, что в целом очистные сооружения работают удовлетворительно, следовательно, очищенные воды не могут явиться источником нарушения экологической обстановки.

Однако, проблема охраны водных ресурсов от загрязнения – по-прежнему одна из важнейших проблем человечества. Обеспечение всего населения Земли водой надлежащего качества – вот та цель, к которой должны все мы стремиться. Но решение этой глобальной проблемы связано с большими трудностями как научно-технического, так и организационно-финансового плана. Кроме этого нужно прочное содружество ученых, самых различных специальностей: гидрологов, экономистов, юристов и многих других.

А самое главное, чтобы мы – жители Земли – тоже приняли в этой работе огромное участие. Если каждый из нас не будет равнодушно смотреть на то, как загрязняются водоемы, если каждый из нас попробует осуществлять посильный контроль за качеством воды той экосистемы, в которой мы живем, то окружающее нас водное пространство будет чище.                                                         

Выводы:

1  Мы изучили технологию очистки сточных вод на очистных сооружениях п. Добрунь

2 Исследовали качество и токсичность сточных вод очистных сооружений п. Добрунь.

3 Результаты исследования гидробиологическим методом свидетельствуют (наличие микроорганизмов в активном иле) об эффективной работе очистных сооружений.

4 Оценка исследований химическим методом показали, что содержание азота аммонийного, азот нитритов, азот нитратов, фосфатов соответствует предельно-допустимым нормам.

5 В результате биотестирования выявлено, что сточные воды очистных сооружений д. Добрунь не обладают токсичностью.

Список литературы

  1. А.Я.Гаев, В.С.Самарина Наши следы в природе. Москва «Недра»1991г.
  2. О.Ф.Филенко «Методы биотестирования качества водной среды». Изд. МГУ Москва 1989г.
  3. Реймерс НюФ. Азбука природы. Изд. Знание 1993г.
  4. Герасимов Н.В. «беспозвоночные животные и их изучение в школе»
  5. Гребенников В.И. Миллион загадок
  6. Н.И.Кочетова. Они должны жить.
  7. М.А.Воинственский «В объективе живая природа».
  8. Жизнь животных под ред. Р.К. Пастернак

Приложение

Категория: Будущий ученый | Добавил: NikElena
Просмотров: 14 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 5.0/1
Вход на сайт
Поиск



Календарь



МЫ В СОЦ.СЕТЯХ



Статистика






Свидетельство о регистрации СМИ - Эл № ФС77-59240 от 04.09.14 зарегистрировано Роскомнадзором
Возрастное ограничение: 0+
Контакты: электронная почта - pedagogika-vsem@yandex.ru, тел. 8-977-695-33-67