XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Решение проблемы очистки воды на производстве сосредоточено на разработке и совершенствовании технологий в экологически безопасных условиях. Современные предприятия зачастую обращаются инновационным техникам применения биоресурсов для повышения энергоэффективности своей работы.

Последнее десятилетие использованию водорослей в промышленности не только уделяется внимание в научных публикациях, но уже давно применяется во всем мире. Многие водоросли принимают активное участие в процессе биологической очистки сточных вод. Они могут служить также показателем качества питьевой воды, степени ее загрязнения и пригодности для питья.

Одним из ярких примеров использования водорослей для повышения энергоэффективности предприятия, служит итальянский проект «Sаltgае», целью которого является выявить потенциал микроводорослей для очистки сточных вод и снизить процент общего потребления энергии в Европе.

Идея этого проекта заключается в том, что процесс фотосинтеза, один из важнейших в природе, может не только сократить затраты на очистку загрязненной воды, но и сделать ее ценным экономическим ресурсом. Для очистки они задействуют сточные воды из молочной промышленности. Для начала вода проходит предварительную очистку. После чего переходят к водорослевой очистке. Они собирают водоросли из емкости со сточной водой и получают, с одной стороны, очищенную, прозрачную воду, а с другой - биомассу, которая в дальнейшем используется для перепродажи. Это цикличный, безотходный процесс.

Среди изучаемых видов водорослей - спирулина, живущая уже более трех миллиардов лет. Она способна накапливать в себе загрязняющие вещества, которые возникают в результате различных промышленных процессов. Спирулина потребляет нитраты, которые являются основным питательным веществом, необходимым водорослям для роста. Они способны накапливать их в виде белков благодаря процессу фотосинтеза, что позволяет быстро расширять колонии водорослей на культивационных площадках.

Такой метод позволяет экономить от 50 до 70% энергии, используемой для очистки сточных вод, что не только позволяет уменьшить энергопотребление на производстве, но и снизить количество выбросов углекислого газа в окружающую среду.

Отечественные биологи, в том числе провели ряд исследований на эту тему. С 1989 года на кафедре ботаники Пермского государственного педагогического университета проводились исследования по разработке экологически чистого биологического метода очистки воды.

Проведённые исследования позволили разработать конструкцию промышленного аппарата. Это устройство получило название: «Биологический аэрируемый отстойник-фильтр» (БАОФ-25), с номинальной производительностью 25 м³/ч (Рис. 1).

Рис. 1. Биологический аэрируемый отстойник-фильтр БАОФ-25 (вариант с водорослями), разработанный на кафедре ботаники ПГПУ

Аппарат может использоваться для очистки сточных вод горнодобывающих предприятий и в процессах очистки воды на водопроводных станциях. Устройство совмещает в себе принципы работы отстойника, аэротенка, биологического и механического фильтра. Он представляет собой канал шириной 1,6 м., глубиной 3,5 м. и длиной 40 м. Дно канала выполняется корытообразным и во входной части канала имеет бункер для сбора и уплотнения осадка, перемещаемого по дну с помощью шнека. Канал на уровне поверхности воды засаживается специально подобранными запатентованными водорослями, которые также выполняют функцию носителя микроорганизмов, очищающих воду. В проточной части канала размещены аэролифтные аэраторы, обеспечивающие аэрацию и вертикальную циркуляцию воды через массу микроорганизмов. Для обеспечения эффективного роста водорослей, при отсутствии необходимых питательных элементов в очищаемой воде применяется запатентованная система дополнительного питания в виде поперечных лотков с циркулирующей питательной средой.

Накопленные растительной массой загрязнения вместе с отмирающими частями растений срываются под собственной тяжестью или удаляются принудительно за счёт промывки специальной оросительной системой. Осадок перемещается по дну шнеком в бункер, из которого после уплотнения периодически подаётся на дальнейшую обработку и утилизацию.

Исследования в области повышения энергоэффективности предприятия продолжаются. Специалисты ищут оптимальные для промышленных нужд виды водорослей и совершенствуют технологии очистки воды с применением различных микроорганизмов, что поможет наладить безопасный процесс очистки воды в большем масштабе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Водорослям поручат очищать воду. URL: (https://ru.euronews.com/next/2019/08/26/saltgae-safer-water) Просмотрено: 17.12.2021

Очистка воды с помощью водорослей URL:(https://www.facepla.net/the-news/5034-очистка-воды-водорослями.html) Просмотрено: 17.12.2021

Растения, как очистители природных и сточных вод. URL: (https://pspu.ru/university/fakultety-i-instituty/enf/kafedry/kafedra-biologii-i-geo/nauchnaja-rabota-kafedry/rastenija-kak-ochistiteli-prirodnyh-i-stochnyh-vod.-)Просмотрено: 17.12.2021