Soltech uktradźw.dla zb.zemborzyc. krótka wersja

SOLTECH – Zielone Technologie dla Środowiska

KONTROLA ZAKWITU ALGI I SINIC W ZBIORNIKU ZEMBORZYCKIM Z

WYKORZYSTANIEM TECHNOLOGII ULTRADŹWIĘKÓW.

SOLTECH Andrzej Sołdaj

20-072 LUBLIN UL. Czechowska 6/7 tel. kom. +48 601-320920, tel/fax +48 (81)538-23-80

[email protected]; www.transtech-eco.pl

KONTROLA ZAKWITU ALGI I SINIC Z WYKORZYSTANIEM TECHNOLOGII ULTRADŹWIEKÓW

SOLTECH – technologie dla ekologii

Soltech jest firmą lubelską. Działamy na rynku zielonych technologii i ochrony środowiska: oczyszczanie ścieków, fermentacja beztlenowa, rekultywacja zbiorników wodnych i remediacja gleb od 1999 roku.


ZBIORNIK ZEMBORZYCKI – ocena sytuacjiStan Zalewu Zemborzyckiego od wielu lat jest przedmiotem

troski gospodarzy Lublina. Negatywny wpływ na kondycję Zalewu ma przede wszystkim

jakość wody napływającej z nurtem Bystrzycy. Rzeka ta obmywa tereny o intensywnej uprawie rolnej i w większości nie skanalizowane. Skomunalizowanie dorzecza Bystrzycy poprzez

wybudowanie sieci kanalizacyjnej oraz szeregu oczyszczalni ścieków komunalnych nie rozwiąże problemu zrzutu biogenów

do Zalewu. Znacznym źródłem biogenów są pola uprawne. Rolnicy często nie przestrzegają terminów agrotechnicznych

(aplikowanie gnojowicy i nawozów sztucznych). Kapryśna pogoda w okresach wiosennych i jesiennych często utrudnia absorbowanie nawozu do gleby i powoduje wymywanie do

rzek i jezior.


Rewitalizacja Zalewu wymaga kompleksowych działań: - uregulowanie gospodarki ściekowej w zlewni Bystrzycy, - kontrola zabiegów agrotechnicznych, - powstrzymanie napływu biogenów na wlocie do zalewu poprzez instalowanie pływających filtrów biologicznych, -redukcja organicznych osadów dennych (potężne, ukryte źródło biogenów) poprzez bioaugumentację mikrobiologiczną.

Są to jednak metody czasochłonne (rewitalizacja może trwać kilka lat) i kosztowne (skuteczna biougumentacja to koszt ok.10 mln złotych).


Metodą szybką ale niesłychanie drogą (ca. 250 mln złotych) i wymagającą dodatkowych biologicznych działań prewencyjnych - jest usuniecie mechaniczne osadów dennych (refulery) z jednoczesnych wychwytywaniem biogenów na wlocie.

Sensowną alternatywą dla powyższych rozwiązań będzie technologia ultradźwiękowej kontroli zakwitów sinic/algi - MPC-Buoy LGS. Jest to metoda szybka i w miarę niedroga (ok. 2 mln złotych). Przedstawimy ja w dalszej kolejności naszego wystąpienia.

KONTROLA ZAKWITU ALGI I SINIC Z WYKORZYSTANIEM ULTRADŹWIĘKÓW

Mamy przyjemność zaprezentować najnowocześniejszą technologię ultradźwiękową MPC-Buoy. Technologia ta pozwala kontrolować

zakwity (rozrost kolonii) glonów-algi, bio-filmu i niektórych typów bakterii. Efekt ten osiągany jest dzięki emitowaniu ultradźwiękowych

fal o specyficznych częstotliwościach. Kontrola formowania się i wzrostu kolonii algi realizowana jest poprzez rezonans i ciśnienie

akustyczne.


Tak traktowane komórki algi będą opadały na dno zbiornika wodnego, a tam ulegną dalszej degradacji przy pomocy bakterii występujących w glebie i mułach. Po 3-4 tygodniach Generator MPC-Buoy będzie kontrolował zakwit nowych kolonii algi w granicach od 70 do 90%.Jest faktem, iż bakterie i algi wykorzystują to samo źródło pokarmowe. Jeżeli rozwój algi będzie ograniczony i kontrolowany, tym samym więcej pożywek/biogenów będzie dostępnych dla bakterii miejscowych. W konsekwencji nastąpi szybszy wzrost i podział bakterii – a tym samym większa redukcja azotu i fosforu w wodzie. Kontrolowanie algi skutkować będzie zmniejszeniem koncentracji biogenów w akwenie wodnym.


● Schemat ideowy instalacji do kontrolowanej emisji ultradźwięków


WSTĘPNA PROPOZYCJA APLIKACJI NA ZALEWIE ZEMBORZYCKIM

Generator LGS…MPC.Buoy jest unikalnym urządzeniem, łączącym w sobie funkcje monitoringu jakości wody oraz kontroli algi. Generator monitoruje wiele parametrów jakości wody w czasie realnym i przekazuje je na serwer firmowy. W oparciu o otrzymane, za pomocą sensorów, informacje – odpowiedni zakres częstotliwości jest dobierany i programowany, a następnie emitowany przez Generator.


„Technologia Chameleon” zapewnia:

1. Najwyższą wydajność – zawsze używany jest najbardziej adekwatny program częstotliwości

2. Zakwit algi może być przewidywalny i kontrolowany zanim nastąpi zintensyfikowany rozwój kolonii

3. Jakość Waszych wód może być monitorowana w czasie realnym, otrzymujecie ważne informacje na ich temat

4. MPC.Buoy może omiatać duże powierzchnie toni wodnej o średnicy do 500 metrów

KONTROLA ZAKWITU ALGI I SINIC Z WYKORZYSTANIEM ULTRADŹWIĘKÓW W ZBIORNIKU ZEMBORZYCKIM

MPC.Buoy Jednostka Główna MPC Buoy Jednostka Pomocnicza


Typ jednostki szt Dodatkowe info

MPC.Buoy Master Jednostka Główna (z monitoringiem

6 Zawiera sensory następujących parametrów: - Fikocjanina (barwnik w sinicach i algach sino-zielon.)- Chlorofil (ziel.algi)- Zawiesina Ogólna- Tlen Rozpuszczony- Temperatura- Redox- pH

MPC.Buoy Slave Jednostka Pomocnicza

9 Skomunikowana z MPC.Buoy Master (Jednostka główną) w celu wygenerowania najbardziej optymalnego programu ultradźwiękowego.


Zalety generatora MPC-Buoy:1. Odpowiedni dla płaszczyzn wodnych od 500m do 10 km

Duży zasieg oraz autonomiczne, niezależne źródło zasilania (panele słoneczne) . 2. Zaprojektowany do kontrolowania algi i monitorowania jakości wody. Wszystkie dane mogą być łatwo zmieniane i odnajdywane cyfrowej platformie on-line. 3. Efektywny energetycznie- zasilany panelami słonecznymi4. Minimalny zakres obsługi

MPC.Buoy generator może pracować bezobsługowo.Automatyczne czyszczenie sensorów i transmiterów - dzięki zintegrowanej wycieraczce


5. Monitorowanie jakości wodyMPC-Buoy zapewnia nam możliwość oceny jakości wody poprzez zbieranie, obrabianie i raportowanie takich parametrów jak: temperatura, pH, rozpuszczony tlen i koncentracja algi (chlorofil i fikocjanina) oraz mętność.

6. Telemetria i sterowanie ręczne/Rejestrator Łatwy dostęp do indywidualnych danych z każdego miejsca – dzięki elastycznemu oprogramowaniu online, który powiadomi operatora o konieczności skorygowania ultradźwiękowego programu kontroli algi.

7. Interaktywna Kontrola AlgiNa podstawie informacji dostarczonej przez sensory MPC Transmitery ultradźwięków kontrolują algi efektywnie energetycznie przy wykorzystaniu technologii Chameleon



Co dzieje się z algi po jej śmierci?

Sygnały dźwiękowe o określonej częstotliwości są generowane symultanicznie we wzmacniaczu (PCB) i przesyłane do transduktora. Transduktor emituje te impulsy dźwiękowe do wody z bardzo wysokim ciśnieniem akustycznym (dB).Fale dźwiękowe mają różne częstotliwości ale wszystkie są w zakresie ultradźwiękowym i są niesłyszalne. Ultradźwięki o wysokim ciśnieniu akustycznym emitowane przez urządzenie oddziaływają na wiele różnych struktur algi.


Składniki komórkowe algi wibrują zgodnie z częstotliwościami dźwiękowymi, powodując rozrywanie różnych organelli komórkowych takich jak: wakuole, tonoplast, ściana komórkowa i membrana. Ultradźwięki produkowane przez urządzenie MPC uderzają bezpośrednio w pęcherzyki gazu i membranę komórkową algi sino-zielonej (sinicy). Dzięki stosowanej częstotliwości pęcherzyki gazu zapadają się (zanikają).


Powyższa fotografia pokazuje sinice (Microcystis sp.). Na lewo w komórkach sinic Microcystis aeruginosa widać pęcherzyki gazu nietknięte w formie jasno niebieskich plamek. Te same kolonie Microcystis aeruginosa ze zniszczonymi pęcherzykami gazu widać na prawo,(potraktowane ultradźwiękami)


Kiedy zastosujemy ultradźwięki do kontrolowania sinic, algi - obumierają stopniowo. Dzięki temu nie doprowadzimy do

poważnego wzrostu koncentracji toksyn. W związku z tym, że produkcja toksyn występuje po osiągnięciu przez sinice

określonej, dużej koncentracji - jej poziom jest redukowany od momentu uruchomienia instalacji.

Zabijając sinice występujące w wodzie kontrolujemy jednocześnie mnożenie się ich nowych kolonii.

W konsekwencji nie występuje przyrost osadu dzięki stosowaniu emitera ultradźwięków.


Bakterie i algi wykorzystują te same źródła pożywek biogennych. Poprzez kontrolę zakwitu sinic/glonów

umożliwiamy bakteriom łatwiejszy dostęp do pożywek. Tym sposobem kolonie bakterii rosną/mnożą sie szybciej i intensywniej redukują azot i fosfor zawarty w wodzie.

Kontrolowanie algi wpływa na obecność biogenów w akwenie wodnym.

Kontrolowanie zakwitu sinic/algi redukuje poziom Zawiesiny Ogólnej co ułatwia światłu lepszą penetrację toni wodnej. Tym

samym rośliny wodne rosnące w głębszych warstwach zaczynają odrastać. Wzrost głębiej rosnących wodnych roślin

powoduje wzrost koncentracji tlenu rozpuszczonego a to sprzyja rozwojowi ryb, bakterii tlenowych i zooplanktonu


Zdjęcia poniżej pokazują sinice z grupy Leptolyngbya sp. (wykonane mikroskopem elektronowym). Niebieskie oznaczenia wskazują na pęcherzyki gazowe


DLACZEGO MPC-Buoy JEST BEZPIECZNY DLA OTOCZENIA

Urządzenie MPC-Buoy jest bezpieczne dla ryb, roślin wodnych, insektów i zooplanktonu

oraz całkowicie przyjazne środowisku gdyż nie wykorzystuje chemikaliów i zasilany jest przez energie słoneczną.


Dlaczego technologia ultradźwięków MPC-Buoy jest bezpieczna dla roślin

Technologia MPC-Buoy uśmierca komórki algi/sinic poprzez tzw. “śmiertelny rezonans”. Częstotliwości te różnią się

zależnie od typu algi/sinic i są skorelowane z rozmiarem ich komórek. Zjawisko to może wywołać naprężenia ścinające w

komórce, jej organellach i sektorach .


Powyższy rysunek pokazuje pojedynczą komórkę algi doprowadzoną do rezonansu. Stan taki można osiągnąć, gdy komórka algi jest pojedyncza lub pojedyncze komórki są połączone ze sobą tworząc algi nitkowate. Rośliny i inne wielokomórkowe organizmy posiadają duża bardziej skomplikowaną strukturę. Komórki tutaj połączone są ze sobą w formie matrycy i dlatego nie ma możliwości wprawienia ich w rezonans letalny (śmiertelny).


Rysunek powyżej pokazuje strukturę tkanki roślinnej,w której wiele komórek łączy się wielopłaszczyznowo.


Dlaczego technologia MPC jest bezpieczna dla zooplanktonu i insektów?

MPC przetestowano pod katem oddziaływania na zooplankton w Izraelu. Nie stwierdzono negatywnego wpływu. Zauważono

lekko podwyższoną populację zooplanktonui insektów wodnych, takich jak rozwielitki wodne (Daphnia) and pająków wodnych – jako efekt zmniejszonej koncentracji algi.


Dlaczego technologia MPC jest bezpieczna dla ryb?Tylko niektóre ryby mogą odbierać ultradźwięki o maksymalnej

częstotliwości 180 kHz (na przykład Aloza amerykańska i śledź) i tylko kilka ryb może odczuwać dźwięk do maksimum 4

kHz. Dla porównania, ultradźwięki są stosowane do wykrywania larwy ryb, bez ich zabijania czy uszkodzenia. Subsydiowane przez Unię Europejską badania

przeprowadzono w Słowenii w celu określenia wpływu technologii ultradźwieków MPC na ryby w akwakulturze. Do

testów wykorzystano dwa stawy. W jednym zastosowano ultradźwięki a w drugim nie.


Poza faktem znaczącej różnicy w wyglądzie i jakości wody zauważono, że ryby w testowanym stawie były w lepszej kondycji i rosły szybciej. Pokazano to w tabeli poniżej .

Basen A – ultradźwięki15 maj 2007 29 paź. 2007

Basen B – kontrolny15 maj 2007 29 paź. 2007

Średnia wagaRyby (kg)

0,74 1,86 0,64 1,36

Całkowita wagaRyb (kg)

17,0 43,0 19,0 41,0

Przyrost masy ryb (w %) 152,0 115,0


Dlaczego technologia MPC jest bezpieczna dla bakterii denitryfikujących.

Bakterie tego typu są zazwyczaj w glebie/mule na dnie jezior/zbiorników wodnych. Ultradźwięki z zasady nie przenikają piasku, błota czy mułu. Bakterie przyswajające biogeny nie są

narażone na negatywne oddziaływanie.


TECHNOLOGIA MPC-BUOY (CLEARWATERPMPC ) W PROGRAMACH BADAWCZYCH UNI EUROPEJSKIEJ -

PROJEKT CORDIS nr 101607 ZREALIZOWANY W POLSCE NA JEZIORZE SKRZYNECKIE MAŁE W WIELKOPOLSCE

http://cordis.europa.eu/news/rcn/36583_pl.html

http://cordis.europa.eu/news/rcn/36583_pl.html%2200d0c9ea79f9bace118c8200aa004ba90b0200000003000000e0c9ea79f9bace118c8200aa004ba90b7600000068007400740070003a002f002f0063006f0072006400690073002e006500750072006f00700061002e00650075002f006e006500770073002f00720063006e002f00330036003500380033005f0070006c002e00680074006d006c000000795881f43b1d7f48af2c825dc485276300000000a5ab000


W ramach projektu badawczego dwie boje MPC-Buoy zostały umieszczone w Jeziorze Skrzyneckie Małe w Poznaniu, Polska.

Boje dostarczyły kompletnego przeglądu jakości wody, dzięki gromadzeniu co 10 minut danych o następujących

parametrach: chlorofil (zielenice), fikocyjanina (sinice), pH, TSS, tlen rozpuszczony i temperatura


Prace nad projektem pozwoliły ustalić, że osiągnięcie najwyższej skuteczności wymaga dostosowywania

ultradźwięków do rodzaju glonów i innych parametrów wody. Monitoring wykazał także różnicę w ilości glonów między

jeziorem z bojami MPC-Buoy a kilkoma podobnymi jeziorami na pobliskim obszarze. Na przykład poziom komórek

cyjanobakterii (sinic) w Jeziorze Kórnickim, które znajduje się na tym samym obszarze co Jezioro Skrzyneckie Małe, był dziewięć razy wyższy w porównaniu do tego ostatniego.


Jezioro Skrzyneckie (poddane oddziaływaniu ultradźwięków MPC) wykazało 9-krotnie mniejszą koncentrację sinic w porównaniu do Jeziora Kurnickiego.


Dziękujemy za uwagę

Andrzej Sołdaj i firma SOLTECH

SOLTECH Andrzej Sołdaj

20-072 LUBLIN UL. Czechowska 6/7 tel. kom. +48 601-320920, tel/fax +48 (81)538-23-80

Environment

Soltech uktradźw.dla zb.zemborzyc. krótka wersja