Давайте Спасем Проню

Всероссийский конкурс детских и молодёжных проектов

"Планета - наше достояние"

«ДАВАЙТЕ СПАСЁМ ПРОНЮ!»

Исследование влияния сточных вод

посёлка городского типа Октябрьский

на воды реки Проня

Автор проекта: Козеева Анна

ученица 10 класса МОУ «Октябрьская средняя общеобразовательная школа № 2»

МО – Михайловский муниципальный район

Рязанской области.

Контактный телефон:

Руководитель:

Балашова Светлана Александровна

учитель химии и биологии

МОУ «Октябрьская СОШ № 2»

МО – Михайловский муниципальный район

Рязанской области

Контактный телефон: 8(920)993 21 42

МО – Михайловский муниципальный район

г.п. Октябрьский, 2023 год.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Подготовительный этап

Посещение водонасосной станции п. Октябрьский.

Посещение сооружений биологической очистки сточных вод (СБОСВ)

Теоретический этап

Работа с литературой по теме проекта

Практический этап

Определение запаха;

Исследование цвета, мутности, рН среды;

Определение массы взвешенных веществ.

Вводы.

Приложения.

Список используемой литературы.

Всё есть вода

Фалес.

Введение.

Вода – это жизнь, если конечно она чистая. Грязная вода – это яд для всего живого на Земле.

Все чаще в СМИ можно слышать о проблеме нехватки чистой питьевой воды. И причин этому несколько. Одна из них сокращения запасов пресной воды – уменьшение полноводности рек. К этому привело исчезновение лесов вдоль рек, строительство плотин на равнинных реках и водохранилищ при ГЭС. Реки от этого заболачиваются, прилегающие к ним земли становятся менее плодородными. Но главная причина дефицита чистой воды на Земле – её загрязнение.

За тысячелетия люди свыклись с загрязнением воды и как это ни парадоксально, сбрасывают нечистоты туда, откуда брали воду для питья.

Выбор данной темы был не случайным. Я живу в городском поселки, жители которого для бытовых нужд используют межпластовую пресную воду. А вот сточные воды от жизнедеятельности поступают в главную водную артерию Михайловского района реку Проню.

Цель работы: Исследовать работу Сооружений биологической очистки сточных вод п. Октябрьского и влияние ее на воды реки Проня.

Задачи:

Анализ воды реки до СБОСВ п. Октябрьский;

Анализ сточных вод п. Октябрьский до СБОСВ и после очистки их на СБОСВ;

Изучение принципов очистки вод на СБОСВ;

Анализ вод после реки СБОСВ п. Октябрьский;

Сравнение результатов, оформление их в виде таблиц;

Оформление буклета.

Предмет исследование: Станция биологической очистки сточных вод п. Октябрьский.

Объекты исследование: воды реки Проня и сточные воды п. Октябрьского.

Методы исследования:

интервьюирование специалистов водозаборных сооружений и станции биологической очистки сточных вод п. Октябрьского;

анализ источников информации по теме работы;

наблюдение (запах);

модульные системы PROLOG (цвет, прозрачность, рН – среды);

гравиметрический анализ (взвешенных веществ);

математический (вычисление массы взвешенных веществ в пробах);

моделирование буклета.

Гипотеза: я полагаю, что сточные воды п. Октябрьского не должным образом проходят очистку на СБОСВ и являются причиной загрязнения вод реки Проня.

Актуальность исследования.

В 2002 году в п. Октябрьский сдан в эксплуатацию новый 180 квартирный дом, а сооружения биологической очистки сточных вод работает с 1970 года. Проведя исследования можно точно определить справляются ли СБОСВ с очисткой сточных вод, выделяемых жизнедеятельностью жителей данного поселка или нет.

Подготовительный этап

Посещение водозаборной станции п. Октябрьский.

Водозаборная станция п. Октябрьского работает с 1953 года, в это время на ней действует две скважины. В 1981 году при её реконструкции было добавленное ещё четыре скважины. В 2002 году произошло объединение шести скважин п. Октябрьского и по одной скважины с п. Змеинка и п. Горенка. В настоящее время водозаборная станция включает в себя 8 скважин. Питьевая вода добывается с глубины 80 метров. Использование водного объекта ведётся для хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения. Пользователем является ООО "Октябрьские коммунальные системы". Соответствует государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам: СанПиН 2.1.4.1110-02 "Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения", СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения " (с изменениями от 07.04.2009г.; 25.02.2010г.), СанПиН 2.6.1.2523-09 "Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)". Экспертное заключение проводится ФГУЗ "Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области".

По итогам опроса жителей п. Октябрьского, 91 % довольны качеством питьевой воды. 9% - считают её слишком жесткой.

Посещение сооружений биологической очистки сточных вод (СБОСВ)

Поселок Октябрьский Михайловского района Рязанской области является жилым комплексом двух цементных заводов «Михайловцемент» и «Серебрянского Базел-цемент».

До 1961 года сточные воды очищали фильтры цементного завода «Спартак» (в настоящее время не действует). Строительство завода «Михайловцемент», и как следствие этого застройка поселка Октябрьского привело к увеличению количества сточных вод. Слабенькие фильтры не справляются и возникает потребность в новых очистных сооружениях. Тогда по проекту «Рязаньгражданпроект» в 1963 году строятся сооружения биологической очистки сточных вод мощностью 800 м3/сутки.

Схема очистных сооружений 1963 года (приложение 1)

Увеличение населения в поселке требует, и увеличить мощность очистных сооружений. В 1970 году вводится дополнительные фильтры – «Аэротенки». Общая мощность очистных сооружений 1020 м3/сутки.

Схема современных очистных сооружений (приложение 2).

Теоретический этап

Работа с литературой по теме проекта.

На СБОСВ п. Октябрьского используется два способа очистки: очистка сточных вод при помощи биофильтрами и очистка сточных вод при помощи аэротенками. Коротко остановлюсь на каждом из них.

БИОФИЛЬТРЫ (приложение 3). В биофильтрах происходит очистка сточных вод от органических загрязнений при помощи микроорганизмов. Микроорганизмы, образующие биопленку (о составе и строении которой будет рассказано позже), окисляют загрязнённые стоки. Мощность биофильтров меньше мощности аэротенок.

Биофильтры представляют собой сооружения круглой формы из кирпича бетона или железобетонных колец; они заполнены фильтрующей загрузкой, на которой растёт биопленка.

Биоплёнка внешне имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1 – 3 мм и более, окраска её меняется в связи с изменение состава сточных вод от серовато-желтой до темно-коричневой. Она состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. В ней встречаются более разнообразные представители простейших, коловраток, червей, чем в активном иле, используемый в аэротенках. Биопленка богата ресничными и жгутиковыми инфузориями, встречаются черви круглые и малощетинковые, из них чаще всего Аэлосома, личинки и куколки насекомых – мухи Психоды, комаров – Цирономода и Подура, водные клещи и др. (приложение 5)

В теле фильтра происходит распад веществ, загрязняющих сточные воды, превращение растворенных веществ в плотные осадки. Осадки в дальнейшем вымываются из теле фильтра вместе с отторгаемой биопленкой. На ней могут быть адсорбированные трудно окисляемые соединения.

По всей высоте биофильтр заполняется кусками гранита размерами 4-6 см. Высокая нагрузка ускоряет процесс очистки. Использование кислорода в биофильтрах составляет 7-8%.

Самыми важными участками биофильтра являются пространства между кусками заполнителя. Они занимают 35-40% объёма фильтра. Здесь осуществляется наиболее тесный контакт между микроорганизмами биоплёнки, сточной водой и воздухом, необходимым для их взаимодействия в процессе очистки воды. Для бытовых сточных вод в высоконагруженном биофильтре время контакта сточной жидкости с плёнкой составляет 10-30 минут. Оно зависит от состава сточной воды, её концентрации и других условий (удаление взвешенных веществ, вентиляция тела биофильтра, необходимого количества калия, азота и фосфора, рН-среды, температуры и т.д.)

Биофильтры имеют много трудно устранимых недостатков. Так, окислительная мощность обычных биофильтров быстро снижается, они заиливаются, в процессе работы возникают неприятные запахи и разводится муха Психода в большом количестве. Её личинка разрыхляет плёнку биофильтра и вызывает чрезмерный вынос плёнки. Для борьбы с Психодой обычно биофильтр обрабатывают различными инсектицидами, что связанно с трудностями.

АЭРОТЕНКИ (приложение 4). В аэротенках происходит очистка сточных вод от органических загрязнений, так же как и в биофильтрах, при помощи микроорганизмов. Микроорганизмы, образуют активный ил.

Активный ил представляет собой буровато-желтые, быстро оседающие комочки и хлопья 3-150 мк. Он состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы активного ила – это скопление бактерий, обазующих слизистые капсулы, так называемых зооглеи, одиночные бактериальные клетки, простейшие, черви, а также в малом количестве грибы. Главным образом плесневые, дрожжи и изредка водоросли. Простейшие представлены различными инфузориями, черви – коловратками нескольких видов, нематодами, встречаются также личинки насекомых, рачки и другие животные. Твердый субстрат – отмершая часть, служащая для прикрепления организмом активного ила, остатки водорослей, различных водных организмов и др. Причина возникновения хлопьев активного ила до сих пор не известна.

Процесс биохимической очистки сточных вод от органических веществ в аэротенках состоит из следующих этапов:

адсорбция и коагуляция активным илом взвешенных частиц;

окисление микроорганизмами растворенных и адсорбированных илом органических соединений;

нитрификация и регенерация активного ила.

На очистных сооружениях п. Октябрьского используются обычные аэротенки. Они представляют собой открытые проточные бассейны прямоугольной формы, оборудованные устройствами для обеспечения принудительной аэрации. Глубина аэротенок 3 метра.

В процессе очистке сточной жидкости в данных аэротенках наблюдается резкая неравномерность потребления кислорода. В месте введения сточной жидкости расход кислорода в 3 раза больше, чем при выходе. Необходимость в неравномерной подаче воздуха связанна со значительными технологическими трудностями. Изменения скорости потребления кислорода во время очистки сточной воды имеют ступенчатый характер. Первоначально, в течение определённого времени, скорость почти не меняется, при этом разрушаются органические вещества в растворе ( сначала легко окисляющиеся, имеющие наибольшую скорость окисления, затем – остальные в последовательности, определяющейся интенсивностью окисления). Затем скорость резко снижается, что соответствует началу нитрификации и окисления органических веществ, находящихся в иле.

Практический этап

Для проведения исследования мной были взяты четыре пробы: (приложение 6)

проба №1 - речная вода реки Проня до сооружений биологической очистки сточных вод;

проба №2 - сточная вода, поступающих на СБОСВ;

проба №3 - сточная вода, очищенных на СБОСВ;

проба №4 - речная вода реки Проня после сооружений биологической очистки сточных вод.

Определение запаха.

(приложение 7)

Обнаружение запаха в пробах я проводил визуально и согласно таблице (приложение 8). Итоги анализа занес в таблицу.

Таблица 1. Интенсивность запаха в баллах.

Исследование цвета, мутности, рН среды.

Определение интенсивности цвета, прозрачности и рН- среды я проводил в школьном кабинете химии. Для проведение измерений данных характеристик мной была использована модульная система экспериментов PROLog по химии. (приложение 8)

А. Исследование цвета.

Для измерения оптической плотности и цветовых уровней компонентов растворов предназначен цифровой модуль – Колориметр. Именно им я и воспользовался. Для этого я:

Подключил измерительный модуль Колориметр через модуль сопряжения USB к портативному компьютеру, активировал программу PROLog.

Анализируемые пробы поместил в четыре кюветы.

Исследовал каждую кювету с помощью измерительного модуля. (приложение 9)

По полученным результатам оформил таблицу.

Таблица 2. Измерение цветовых уровей.

Б. Исследование мутности.

Для измерения величины прозрачности (количества взвешенных частиц и других примесей) в растворов предназначен цифровой модуль – Турбидиметр. Именно им я и воспользовался. Для этого я:

Подключил измерительный модуль Турбидиметр через модуль сопряжения USB к портативному компьютеру, активировал программу PROLog.

Анализируемые пробы поместил в четыре кюветы, а в пятую кювету налил дистиллированной воды, т.к. измерительный модуль Турбидиметр не предполагает калибровку по заданному стандарту, в качестве стандарта буду использовать дистиллированную воду и принять значение мутности для дистиллированной воды за «0».

Исследовал каждую кювету с помощью измерительного модуля. (приложение 10)

По полученным результатам оформил таблицу.

Таблица 3. Измерение мутности

Мутность исследуемых проб определена в нефелометрических единицах мутности. Для оформления последнего столбца (реальной мутности) из значения мутности исследуемого образца вычел значение мутности дистиллированной воды.

В. Исследование рН – среды.

рН – среды можно приблизительно оценить с помощью кислотно-основных индикаторов. Однако определение рН индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов. Поэтому для эффективного определения рН я использовал цифровой измерительный модуль рН, предназначенный для измерения кислотности (рН) жидкости. (приложение 11)

Мои действия при определении рН – среды в пробах:

Закрепил электрод в вертикальном положении на штативе, поместил его в промывочную колбу с дистиллированной водой, осторожно помешал, чтобы удалить остатки защитного раствора.

Подключил измерительный цифровой измерительный модуль рН через модуль сопряжения USB к портативному компьютеру, активировал программу PROLog.

Налил по 20 мл каждой пробы в разные химические стаканы.

Измерил рН в каждом стакане (приложение 11)

По полученным результатам оформил таблицу.

Таблица 4. Кислотность растворов.

Определение массы взвешенных веществ.

Массу взвешенных веществ в пробах я определял гравиметрическим методом. (приложение 12)

Для этого я:

Взвесил бюкс с фильтром.

Отмерил по 50 мл каждой пробы.

Каждую пробу профильтровал фильтром «синяя лента».

Несколько раз ополоснул мерную ёмкость большой порцией фильтрата.

Фильтр с осадком перенес в бюкс, высушил его в течение 2 часов в сушильном шкафу при температуре 1050С.

Охладил бюкс в эксикаторе в течении 30 мин.

Взвесил бюкс с фильтром на электронных весах (разница в массе составила в пробе № 1 - 15 мг; в пробе № 2 – 18 мг; в пробе № 3 20 мг; в пробе № 4 – 11 мг).

По формуле Кс = (m2 – m1) x100/V( где m1 –масса бюкса с фильтром и осадком, мг; m2 – масса бюкса с фильтром, мг; V – объём анализируемой пробы, мл). (приложение 13)

Таблица 5. Массы взвешенных веществ.

Выводы.

Мой поселок расположен на реке Проня.