Примерное время чтения: 8 мин.
Очистка сточных вод городского или поселкового коммунального хозяйства, промышленных и сельхозпредприятий представляет трудную технологическую и методическую задачу, так как состояние и поведение различных примесей в водной среде определяются не только их химической природой, но и размерами частиц, а также способностью образовывать с водой однообразную смесь или неоднородную систему. Поэтому удаление какого-либо загрязняющего вещества требует в каждом конкретном случае индивидуального подхода.
Производители и потребители постоянно сбрасывают в воду разные вещества, нанося окружающей среде невосполнимый ущерб. Проблема очистки воды и сточных вод в целом является крайне острой, для ее решения сделано немало, но все еще недостаточно.
Природный способ очистки сточных вод по эффективности сопоставим с современными методами очистки, при этом ресурсозатраты несравнимы. Способность высших водных растений удалять из воды загрязняющие вещества — биогенные элементы (азот, фосфор, калий, кальций, магний, марганец, серу), тяжелые металлы (кадмий, медь, свинец, цинк), фенолы, сульфаты — и уменьшать её загрязненность нефтепродуктами, синтетическими поверхностно-активными веществами, что контролируется такими показателями органического загрязнения среды, как биологическое потребление кислорода и химическое потребление кислорода, позволила использовать их в практике очистки производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока во всем мире.
Процесс, в котором для очистки загрязненной воды используются растения, называется фиторемедиацией. Растения поглощают загрязняющие вещества (тяжелые металлы, пестициды и органические соединения) через корни, а затем расщепляют их или накапливают в своих тканях. Данный метод применим для очистки почв, донных отложений, шлама или воды. Загрязняющие вещества, удаляемые данным методом, включают тяжелые металлы, радионуклиды, красители, пестициды и даже лекарства.
Во многих странах довольно широко используется системы очистки шахтных вод на плантациях камыша и тростника. Описаны сооружения с камышовой растительностью для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод в Нидерландах, Японии, Китае; для очистки загрязненного поверхностного стока в Норвегии, Австралии и в других странах. Стойкость камыша к действию больших концентраций загрязняющих веществ позволила довольно успешно использовать его для очистки сточных вод свиноводческих комплексов в Великобритании.
В г. Бентон (США) с населением 4700 человек с 1985 года осуществляется очистка бытовых сточных вод в прудах с зарослями камыша и других водных растений. Подсчитано, что стоимость такой системы очистки в 10 раз меньше, чем стоимость традиционных систем при удовлетворительном качестве очистки воды от соединений азота, фосфора, взвешенных и органических веществ.
В г. Вильямстоун (Ирландия) успешно эксплуатируется система совместной очистки хозяйственно-бытовых вод (72%) и поверхностного стока (28%), сконструированная в виде трех мелководных лагун, две из которых засажены камышом и рогозом, а третья представляет собой биопруд с плавающими водными растениями — лилией и ряской.
Эффективность эйхорнии (водный гиацинт) для очистки стоков значительно выше привычных растений — камыша, стрелолиста, гречихи земноводной, ириса, тростника озерного и т.п. По результатам промышленно-экспериментальных исследований процесса очистки бытовых сточных вод с использованием водного гиацинта в США, степень очистки по БПК5 достигает 97-98%. В Китае водный гиацинт (эйхорния) используется для очистки сточных вод кинофабрики от серебра.
Эйхорния обладает при соответствующих условиях значительной скоростью роста и приспособительными возможностями. В сутки один экземпляр может дать прирост до одной тысячи штук, таким образом в местах произрастания растение образует сплошные заросшие участки, что интенсифицирует приближение сточных вод к природному качеству и снижение их вредного воздействия на окружающую среду, способствует повышению эффективности самоочищения (естественный биоценоз).
Особенность свойств эйхорнии в том, что это растение окисляет и расщепляет примеси вод на простые элементы с большой скоростью и усваивает их как питание. Роль окислителя выполняет кислород, который в избытке вырабатывается растением. В период вегетации, наращивая зеленую массу, эйхорния извлекает из раствора загрязненной сточной воды многочисленные ингредиенты. Корни этого растения покрыты мелкими волосками, которые эффективно извлекают из воды взвеси, металлы, нитраты, фосфаты и органические вещества, а также азот, фосфор и их соединения, разрушают фенол и нефтепродукты.
При этом после того, как вода очистится полностью, растение перестает увеличивать популяцию. Поведение водного гиацинта во время очистки стоков меняется в зависимости от многих факторов, таких как концентрация различных ингредиентов, температура воды и воздуха, кислородная обеспеченность, освещенность, продолжительность дня.
Эффективность использования растения стали замечать еще в 1990-е годы. На территории Российской Федерации — в Ставропольском крае, Владимирской, Ростовской областях, под Новосибирском и Москвой — очистка отдельных объектов с помощью эйхорнии выполнялась, начиная с 1997 года.
Профильные специалисты-эпидемиологи оценили высокую степень эффективности растения: за три месяца его применения в самоочищающихся прудах произошло не только оздоровление территорий вокруг предприятий, но и был снижен уровень расходов на очистку в целом.
При этом заметный эффект был отмечен на каждом этапе очистки, от стадии доочистки (где вода после взаимодействия с растением стала такой же, как обычная вода из-под крана в доме) до того момента, когда биопруд-отстойник полностью зарос растением (данные анализов проб свидетельствуют о том, что произошла почти полная терминация патогенных микроорганизмов).
Таким образом, использование эйхорнии нормализовало состав загрязненной воды до уровня требований СанПиН № 4630-88 (уровень гигиенических требований санитарных норм и правил охраны поверхностных вод от загрязнения).
В 2014 году ученые Института цитологии и генетики СО РАН предложили биологический способ очистки водоемов от радиоактивных загрязнений. Оказалось, что водяной гиацинт впитывает в себя самые опасные радионуклиды — стронций-90 и цезий-137.
В 2024 году растения высадили на 44 объектах столичных очистных сооружений поверхностного стока, который используют на финальном этапе доочистки воды — после отделения грубых взвесей песка и грязи. После прохождения через сотни цветков качество очистки воды приближается к степени обработки с помощью механических фильтрующих систем.
Москва
