img156 (3)

Aeracja

Sztuczna aeracja jeziora polega na wprowadzeniu doń powietrza.

Jednym ze skutków jest poprawa warunków tlenowych w hypolimnionie, a innym - wymuszenie cyrkulacji wody w jeziorze w celu uzyskania określonych efektów biologicznych.

W technice aeracji stosuje się aeratory np. aeratory pulweryzacyjne.

Aeracji wody jeziornej dokonuje się bez naruszenia naturalnej stratyfikacji jeziora, bądź z jej naruszeniem.

Natlenienie wód hypolimnionu uzyskuje się w praktyce przez wprowadzenie do wody przewodu, za pośrednictwem, którego tłoczone jest powietrze. Przypomina to natlenianie wody w akwarium z rybami.

Rekultywacja wód stojących poprzez napowietrzanie

Metoda ma na celu:

•    zahamowanie procesu zanieczyszczenia wtórnego wywołanego brakiem tlenu w warstwie osadów dennych, zawierających martwą materię organiczną,

•    usuwanie biogenów z akwenu i tlenową mineralizację substancji pokarmowych występujących w osadach dennych,

•    poprzez biomanipulację można nawet wydłużyć łańcuch pokarmowy.

Specjalne urządzenie napowietrzające, o nazwie: Multiflox.

Konstrukcja uniemożliwia wypływ napowietrzonych wód hipolimnionu na powierzchnię. W ten sposób hipolimnionjest selektywnie napowietrzany, a jego wody intensywnie mieszane.

Przy zastosowaniu Multifloksa natlenione wody cyrkulują tylko w strefie hipolimnionu, który jest obszarem najbardziej zagrożonym brakiem tlenu.

AERATOR (autorstwa prof. Stanisława Podsiadłowskiego, opracowany na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu.)

Efektem pracy jest wytworzenie w warstwie naddennej głęboczka kumulacyjnego tzw. strefy życia, w której dochodzi do intensywnego rozwoju fito i zooplanktonu i żerujących na nich ryb (tam gromadzi się zwykle większość biogenów). Systematyczny odłów szybko rosnących ryb pozwala na zmniejszanie żyzności jeziora (tzw. trofii) i systematyczną poprawę jakości wody.

Aerator pulweryzacyjny: urządzenie, które pomaga w rekultywacji zanieczyszczonych jezior, łącząc dwie metody: natleniania wody i dawkowania środków, które wytrącają fosforany, czyli pozbawiają sinice pożywienia.

Na środku jeziora cumuje się urządzenie z dużymi łopatami poruszanymi przez wiatr. Dzięki uzyskanej energii kilka rur doprowadza brudną wodę z dna jeziora do korytka, w którym jest koło z łopatkami.

Łopatki wyrzucają wodę w górę, która ulega rozdrobnieniu (pulweryzacji), zostaje natleniona (przy okazji uwolniony zostaje siarkowodór) i odprowadzona z powrotem na dno jeziora.

Ta wymiana gazów jest intensywniejsza dzięki różnicy temperatur między wodą na powierzchni i w głębinie.

Właściwy materiał do zastosowania w technologii PRB powinien wykazywać się następującymi własnościami:

•    wysoką pojemnością sorpcyjną,

•    selektywnością w odniesieniu do usuwanych zanieczyszczeń,

•    dużą prędkością reakcji,

•    wysoką przepuszczalnością hydrauliczną,

•    długotrwałą efektywnością pracy,

•    brakiem szkodliwości w odniesieniu do środowiska przyrodniczego,

•    powinien być nierozpuszczalny, nie ulegający biodegradacji oraz łatwy do zastosowania.

Czynniki decydujące o wyborze najlepszego dla określonych warunków materiału aktywnego:

s aktywność - materiał aktywny powinien być w stanie usunąć zanieczyszczenia w określonym czasie,

S zdolność filtracyjna - selekcja wielkości ziaren materiału aktywnego powinna być rozpatrywana jako kompromis pomiędzy jego aktywnością i przepuszczalnością hydrauliczną,

s stabilność - materiał aktywny powinien zachować swoją aktywność oraz przepuszczalność hydrauliczną przez wymagany czas, s zgodność ze środowiskiem - produkty uboczne tworzone podczas procesów oczyszczania nie powinny być szkodliwe dla środowiska przyrodniczego, s dostępność i cena - materiał aktywny powinien być łatwo dostępny w dużej ilości i w umiarkowanej cenie.

REMEDIACJA WÓD POWIERZCHNIOWYCH powinna :

•    Posiadać charakter integralny, to znaczy dany obiekt wraz z przynależnym ekosystemem powinny tworzyć jedną całość, odporną na ewentualne stresy, wynikające z działającego nań środowiska (okresowe wezbrania, obniżony poziom tlenu, itp.).

•    Uwzględniać strukturę fizyczną danego cieku, sprzyjającą rozwojowi pożądanej flory i fauny. Zmiany morfologiczne, prostowanie koryt, odcięcia od ekosystemów mogą sprzyjać degradacji.

•    Brać pod uwagę wpływ użytkowników obszaru zlewni na dany obiekt wodny. Dotyczy to oddziaływania przemysłu, zabudowy miejskiej, ośrodków handlowych.

•    Odzwierciedlać możliwości zlewni w aspekcie jej naturalnej samoodnowy.

•    Opierać się na ścisłych wytycznych, metodologii ich wprowadzania oraz prawidłowej kontroli działań prowadzonych w celu poprawy sytuacji.

•    Uwzględniać wszystkie przyczyny zaistniałej sytuacji, szczególnie te, które bezpośrednio powodują degradację:

>    zrzuty toksycznych ścieków,

>    zmiany użytkowania terenów,

>    zwiększone powierzchnie nawierzchni trwałych w stosunku do terenów zielonych,

>    likwidację terenów podmokłych itp.

REKULTYWACJA RZEK

Dokonuje się przez zintensyfikowanie ich naturalnej zdolności do oczyszczania — budowę progów i kaskad zwiększających aerację, regulacje biegu rzek oraz eliminowanie zastoisk, gdzie łatwo może dojść do wyczerpania się tlenu.

Techniki stosowane w ceiu poprawy stanu jeziora:

•Przemywanie,

•Aeracja,

•Wytrącanie nutrientów i ich deaktwacja,

•Usuwanie osadów dennych - bagrowanie,

•Koszenie roślinności,

•Odławianie ryb,

•Usuwanie sestonu.

Przemywanie

Polega na dostarczaniu doń czystej wody, ubogiej w substancje odżywcze. Wymaga to istnienia w pobliżu jeziora źródła takiej wody.

Przesył wody z większej odległości byłby bardzo kosztowny. Wymiana wody w jeziorze powinna dokonywać się kilka razy w roku.

Odmianą tradycyjnego przemywania jeziora jest odprowadzenie silnie zeutrofizowanych wód hypolimnionu i wprowadzenie na ich miejsce dobrze natlenionych wód pochodzących spoza jeziora.

Procesy oczyszczania stosowane w TECHNOLOGII PRB

Podczas przepływu wód gruntowych przez barierę aktywną, zanieczyszczenia w nici zawarte mogą być usunięte poprzez procesy fizykochemiczne, chemiczne i/lub biologiczne. Wiele materiałów aktywnych może być stosowanych w technologii PRB. Procesy jednostkowe przebiegające w takim materiale:

1.    procesy redox, w wyniku których może nastąpić:

a.    chemiczna dehalogenacja,

b.    wytrącanie,

2.    procesy wytrącania polegające na regulacji pH,

3.    adsorpcja,

4.    biodegradacja.

Wytrącanie

Reakcja redox (poza dehalogenacją) wytrąca dodatnio naładowane toksyczne katior m.in.: Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Hg.

Jony te mogą przechodzić do wód gruntowych podczas ich przepływu przez obszary przemysłowe. Stan ich wytrącania można osiągnąć poprzez zastosowanie materiału aktywnego charakteryzującego się również własnościami redukcyjnymi.

Wszystkie wymienione kationy charakteryzują się wyższym potencjałem normalnym niż żelazo metaliczne. W takim materiale aktywnym w technologii PRB następuje wypieranie toksycznych kationów z wód:

Fe⁰ + CuS0₄ -> FeS0₄ + Cu^{0    :}

U (Fe/Fe²⁺) < U (Cu/Cu²⁺)

U - potencjały normalne w szeregu napięciowym metali Chemiczna dehalogenacja

Węglowodory halogenowane są bardzo toksyczne dla organizmów żywych (większość węglowodorów podstawowych wykazuje słabą toksyczność lub nie wykazuje jej w ogóle).

W przypadku obecności węglowodorów halogenowanych w wodach gruntowych i zastosowania technologii PRB należy stworzyć w materiale aktywnym warunki pozwalające na przebieg reakcji, w wyniku której nastąpi zmiana składu i budowy cząsteczki z toksycznej w nietoksyczną. Przykład materiału aktywnego - żelazo metaliczne stosowane jako reduktor, które w tym środowisku generuje jony Fe²⁺.

Podczas tej reakcji obecność elektronów powoduje redukcję związku halogenowego do nietoksycznego produktu.

Ogólna reakcja rozkładu węglowodorów chlorowanych:

Fe⁰ + H₂0 + RCI —► RH + Fe²⁺ + OH- + Cl'

Wytrącanie jonów poprzez regulację pH

Zastosowanie materiału aktywnego, w wyniku którego nastąpi zmiana pH. Rozpuszczalność - a tym samym mobilność wielu nieorganicznych związków obniża się dla pH neutralnego lub słabo zasadowego, podczas gdy rozpuszczalność i mobilność tych związków rośnie przy pH kwaśnym oraz w niektórych przypadkach zasadowym.

Odczyn neutralny oraz słabo zasadowy można otrzymać przez zastosowanie takich materiałów jak: kamień wapienny, wapno hydratyzowane, kompost.

Adsorpcja -

pochłanianie zanieczyszczeń z roztworów ciekłych przez adsorbenty stałe o silnie rozwiniętej powierzchni i utworzeniu na niej warstwy cząsteczek lub atomów.

Wiele materiałów pochłania zanieczyszczenia w wyniku adsorpcji: granulowany węgiel aktywny, zeolity, montmorylonit, torf, kompost, trociny i in.

Biodegradacja

W środowisku gruntowo-wodnym występują populacje mikroorganizmów zdolne dc rozkładu węglowodorów traktując je jako źródło węgla i/lub energii.

Rozkład substancji organicznej na drodze biologicznej to sekwencje zmian jej budowy molekularnej pod wpływem enzymów, prowadzące do powstawania C0₂, H₂0, związków nieorganicznych oraz biomasy.

Proces biodegradacji w naturalnych warunkach przebiega bardzo wolno. W celu jej przyspieszenia w barierze aktywnej, należy stworzyć w niej korzystne warunki.

Na szybkość i efektywność procesów biodegradacji mają wpływ głównie:

•    zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie (>0,2gO₂/m³),

•    stężenie związków biogennych w wodzie - C:N:P = 100:10:1,

•    temperatura (optymalna 28 - 33°C),

•    potencjał utleniająco-redukcyjny (Eh>50mV),

•    odczyn (dopuszczalne 5,5-8,5 pH).