ВЫСШИЕ ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ В ПРАКТИКЕ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Авторы: магистрант Анацкий Е.Г.

Доцент Борисов Б.Н.

Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

(ВлГУ)

На сегодняшний день очень сильно увеличивается количество водоемов, качество воды которых можно оценить как неподходящее практически для всех видов пользования. Самый большой вред им наносят сточные воды, из-за которых в реки и природные водоемы попадают как отходы производств, так и недоочищенные хозяйственно-бытовые стоки. Из-за этого происходит эвтрофикация водоемов. Такие водные бассейны становятся практически мертвыми.

Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого водоснабжения, теряют рыбохозяйственное значение. Поэтому для решения данной проблемы необходимо более тщательно подходить к вопросу очистки разнообразных сточных вод.

Одним из путей решения этой проблемы является применение методов очистки сточных вод с помощью высших водных растений (далее – ВВР). Эти методы основаны на практически неограниченной способности ВВР использовать разнообразие веществ, которые содержатся в сточных водах, в ходе своей жизнедеятельности.

Высшие водные растения (макрофиты, гидрофиты, существуют и другие термины) – это крупные растения, независимо от их организации и систематического положения доступные наблюдению невооруженным глазом. В отличие от «водорослей», как их ошибочно называют, для ВВР, большинство из которых относятся к цветковым растениям, характерно наличие всех органов растений: стеблей, листьев, корней.

Основными функциями, выполняемыми ВВР являются:

Ø фильтрационная;

Ø поглотительная;

Ø накопительная;

Ø окислительная;

Ø детоксикационная

Как показывает практика, наиболее часто используемыми ВВР для очистки сточных вод являются: камыш, рогоз узколистый, элодея, водный гиацинт (эйхорния) и др.

Немаловажно сказать, что ВВР способны удалять из воды биогенные элементы (азот, фосфор), а также уменьшать содержание нефтепродуктов, синтетических ПАВ. Эти способности растений контролируются показателями органического загрязнения среды, такими как биологическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК). Всё вышесказанное позволяет использовать ВВР в очистке производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод во многих странах мира. Рассмотрим некоторые примеры такого использования.

Например, в Соединенных штатах Америки, а именно в г. Бентон очистка бытовых сточных вод осуществляется с помощью прудов, заросших камышом, и других водных растений. Технология внедрена с 1985 года. Как подсчитали, стоимость такой системы очистки в 10 раз меньше по сравнению с традиционными системами.

Группа сотрудников Института микробиологии (Узбекистан), которые изучали растение - пистию телорезовидную, отметили ее хорошую разрастаемость в воде, насыщенной органикой. В результате родилась идея использовать это свойство растения для практических нужд. Задумку воплотили в промышленном свиноводческом комплексе "Сергели". Стоит отметить тот факт, что вода стала совершенно прозрачной, лишилась запаха и избавилась от содержащихся в ней ранее фосфатов, нитратов и т.д.

В городе Вильямстоун (Ирландия) успешно эксплуатируется система совместной очистки хозяйственно-бытовых вод (72 %) и поверхностного стока (28 %), выполненная в виде трех мелководных лагун, в двух из которых произрастает камыш и рогоз, а третья - это биопруд с плавающими ВВР - лилией и ряской. За два года изучения уменьшение концентраций загрязняющих веществ составило: 48% для БПК, 83 % для взвешенных веществ, 51% для общего азота, 13% для общего фосфора.

В Соединенных штатах Америки был предложен такой опыт. После очистки от твердых осадков и предварительной биологической очистки, сточная вода из канализации, которая практически потеряла запах, но еще не чистая, направляется по трубопроводу на отведенный участок леса площадью около 1 тыс. га. Вода разбрызгивается через 18 тыс. форсунок один раз в 7 дней в течение 12 часов. Патогенные организмы, которые содержатся в воде, гибнут в почве и на ее поверхности под действием лучей ультрафиолета, кислорода и микроорганизмов из почвы. Сточные воды, содержащие повышенные концентрации азота и минеральных солей, позволяют деревьям в таких лесах расти в 2 - 4 раза быстрее, чем в обычном лесу.

В местечке Мартинешти (Румыния) пробовали разводить эйхорнию в бассейнах станций водоочистки. Растения прижились и в короткий срок заполнили площадь бассейнов, отведенных под эксперимент. Кроме того выяснилось, что гиацинт не только способствует биологической очистке сточных вод, но и дает возможность собирать массу, пригодную для корма скота (обильная листовая масса содержит значительное количество белка).

В России в Институте цитологии и генетики разработана технология очистки сточных вод, основанная на использовании водного гиацинта. Экспериментальная работа была проведена на примере очистки сточных вод свиноводческого комплекса. Очистка осуществлялась в биопрудах. Стоит отметить, что наблюдалось снижение концентрации азота аммонийного (мг/л) с 30-50 до 4-5, БПК5 — со 150 до 20-30, ХПК — с 300 до 25-30, в свою очередь концентрация растворенного кислорода возрастала от 0,5 до 2-5 (мг О2)/л.

Если мы посмотрим на опыт Норвежских ученых, то в 40 км на юг от города Осло для очистки сельскохозяйственных поверхностных стоков построено экспериментальное биоплато (рис. 1), представляющее собой смонтированный из 8 параллельных полос фильтр глубиной 0,5 м и площадью 1200 м2. Водосбор имеет площадь 0,8 км². Предварительные результаты исследования показали значительную эффективность удаления взвешенных веществ — 45-75 %, фосфора — 21-44 %, азота — 15 %.

Очень активно вопросом изучения и внедрения биоинженерных сооружений с использованием ВВР выполняется в Институте экологических проблем в городе Харьков (Украина).

В НИЦ велись и ведутся работы по разработке технологии доочистки и водоотведения вод с применением ВВР в закрытом биоплато гидропонного типа (ЗГБТ). Работы были начаты в 1990 г. НИЦ предложены разные типы инженерно-биологических сооружений. Особенностью инженерно-биологического сооружения является то, что регулировка качества воды происходит с помощью искусственно созданного гидробиоценоза, характеристики составных компонентов которого формируются под действием ВВР, в сооружении без открытого зеркала воды, выполненного в соответствии с инженерными расчетами.

На рис. 2 изображена схематическая конструкция ЗБГТ.

На рис. 3 и рис. 4 изображены ЗБГТ на этапах введения в эксплуатацию и в процессе эксплуатации.

И в завершении хотелось бы отметить, что применение ВВР для очистки сточных вод от загрязнений является не только самым эффективным, но также выгодным способом очистки. Доказано, что применение ВВР повышает энергосбережение в несколько раз. Также следует отметить, что система надежна и не требует особых навыков и вложений для поддержания ее эксплуатации.

Рис. 1 Экспериментальное биоплато

Рис. 2 Типовая схематическая конструкция ЗБГТ

Рис. 3 Фото ЗБГТ на этапе введения в эксплуатацию

Рис. 4 Фото ЗБГТ в процессе эксплуатации

Литература

1. Диренко А.А., КНУСА «Использование высших водных растений в практике очистки сточных вод и поверхностного стока»

2. Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко Кравченко О.П., дипломная работа «Изучение эффективности гидрофитов, как биофильтраторов сточных вод»

3. Байкал: природа и люди : энциклопедический справочник / Байкальский институт природопользования СО РАН ; [отв. ред. чл.-корр. А. К. Тулохонов] – Улан-Удэ : ЭКОС : Издательство БНЦ СО РАН, 2009. С. 84-85.

4. http://www.valleyflora.ru/129.html

5. http://kanalizaciyavdome.ru/bioprud-ochistka-stochnyh-vod/