Отведение и очистка ливневых и талых вод остается одной из нерешенных проблем многих городов.
Они содержат минеральные и органические вещества, нефтепродукты и тяжелые металлы, которые необходимо извлекать перед сбросом в водные объекты. В мировой практике для этого все чаще используют биоинженерные сооружения – например, дождевые сады. Но они могут функционировать не во всех климатических зонах. Ученые Пермского Политеха адаптировали технологию к условиям более «холодных» регионов.
Сейчас в России нет организаций, которые проектируют дождевые сады.
– В нашей стране ливневые и талые воды отводят с помощью протяженных сетей канализации, а затем очищают механическими и физико-химическими способами. Строительство и обслуживание таких сооружений требует значительных затрат. Сейчас дождевые сады, биоплато, биопруды, биофильтрационные каналы и склоны применяют во многих развитых странах. Эти практики сочетают в себе высокую эффективность, экологичность, оптимальную стоимость и эстетичный внешний вид, – рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения Пермского Политеха Игорь Щукин.
Дождевой сад – это пониженный участок территории, который «принимает» ливневые воды. Они медленно проходят через фильтрующую загрузку, в которую высажены влаголюбивые растения.
Загрузка сада и корневая система растений очищают ливневые воды. Но, по словам ученых, для использования технологии в условиях умеренного климата есть ограничения. При низких температурах активность растений и почвенных микроорганизмов снижается. Поэтому исследователи из Пермского Политеха предложили решение, которое поможет поддерживать эффективность дождевых садов и в холодный период.
Ученые добавили в фильтрующую загрузку торф и цеолит. Это природные материалы, которые обладают поглотительными и ионообменными свойствами. Они позволяют задерживать и накапливать загрязнения в периоды низких температур. Летом растения и микроорганизмы перерабатывают поглощенные загрязнения в процессе жизнедеятельности, за счет чего фильтрующая загрузка восстанавливается естественным образом. Технология обеспечит высокое качество очистки сточных вод в течение всего года, считают исследователи.
Чтобы оценить эффективность дождевых садов, ученые провели комплекс лабораторных исследований. В частности, они оценили поглотительные и ионообменные свойства фильтрующей загрузки.
Ученые исследовали фильтрацию поверхностных сточных вод при температурах от +2 до +20 С. При падении температуры эффективность очистки от металлов снизилась незначительно, а очистка от нефтепродуктов, наоборот, улучшилась.
– Мы изучили процессы фитофильтрования и фиторегенерации с помощью специальных установок. Колонны из ПВХ-труб заполнили фильтрующей загрузкой, а затем высадили в нее рогоз широколистный, ирис болотный и тростник. В течение 7 недель мы подавали на них сток, имитирующий ливневые воды. Эффективность очистки от нефтепродуктов достигла 95,5 – 98,9 %, от цинка – 70,2 – 92,5 %, от свинца – 66 – 86,4 %, от меди – 97 – 99,3 %, от железа – 87,5 – 97,5 %, от алюминия – 80 – 86,4 %. После 6 месяцев наблюдений мы выяснили, что наиболее эффективны в восстановлении свойств фильтрующей загрузки ирис и тростник, – поясняет ученый.
На основании экспериментов исследователи разработали методику, которая позволяет спроектировать дождевой сад, оптимально подходящий к особенностям территории. Ученые уже реализовали пилотный проект сада, который очищает стоки с придомовой автостоянки в Перми. Они также выяснили, что экономический эффект от его использования может достигать 50 %, по сравнению с традиционными сооружениями. По словам исследователей, разработку можно применять в жилой застройке, на автопарковках, в коттеджных поселках и рекреационных зонах, а также на некоторых промышленных предприятиях.
Дмитрий Степнов
