В рамках подготовки литературного обзора пояснительной записки к выпускной квалификационной работе изучены методы, применяемые для очистки сточных вод. Раскрыты преимущества технологий очистки с использованием биологических методов, реализуемых в биоинженерных сооружениях и нашедших широкое распространение за рубежом. Отмечено, что в России проектирование биоинженерных сооружений с использованием высших влаголюбивых растений для очистки сточных вод находится на начальной стадии.
Сточные воды – воды, отводимые после их использования в бытовой и производственной деятельности человека, – содержат загрязняющие вещества (примеси), поступление которых в окружающую природную среду без очистки может представлять серьезную опасность для экологического благополучия территории и здоровья населения.
В рамках подготовки выпускной квалификационной работы по направлению 20.03.01 «Техносферная безопасность» (профиль «Инженерная защита окружающей среды») выполнен анализ современных технологий очистки сточных вод.
Основная часть. Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физико-химические и биологические (биохимические) методы. Наиболее эффективные технологии очистки сточных вод включают физико-химические методы (сорбция, ионный обмен и пр.), их применяют главным образом для удаления солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др. Это дорогие методы, требующие аппаратного обеспечения.
На первой стадии технологического процесса применяют методы механической очистки – процеживание, отстаивание, фильтрование, обработку в поле центробежных сил (последнюю применяют редко). Эта стадия является наиболее простой в части аппаратного обеспечения, ее используют для предварительной очистки сточных вод от нерастворимых органических и неорганических загрязняющих веществ.
При использовании химических методов очистки примеси выделяют посредством химических реакций между отдельными загрязняющими веществами, содержащимися в сточных водах, и реагентами, специально добавляемыми в очищаемые воды. При этом загрязняющие вещества переходят в новые соединения, выпадающие в осадок или выделяющиеся в виде газов.
Биологическая очистка используется на заключительной технологической стадии очистки и основана главным образом на использовании микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности органических и неорганических загрязняющих веществ. Также на этой стадии для очистки сточных вод от загрязняющих веществ применяют высшие растения. Однако в России есть опыт применения в очистных сооружениях исключительно высших водных растений (рогоз, камыш, рдест, водный гиацинт и др.) [1, с. 49].
Биологические методы очистки реализуются в таких сооружениях, как биологические пруды-отстойники, гидроботанические площадки, биофильтры, аэротенки, окситенки, метантенки.
Следует отметить, что сегодня в развитых странах мира наметился переход к максимально полному использованию биологических методов в технологическом процессе очистки сточных вод как наиболее экологически безопасных и при строительстве, и при эксплуатации. На практике наибольшее распространение получили очистные сооружения, в которых используют сообщество микроорганизмов, способных разлагать специфические загрязняющие вещества [2, с. 51]. Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям [3, с. 241].
Для очистки поверхностного (дождевого, талого, поливомоечного) стока с урбанизированных территорий, в том числе с автомобильных дорог, за рубежом все более широкое применение находят биоинженерные сооружения, в которых используются высшие влаголюбивые растения, – биофильтрационный склон, биодренажная канава, дождевые сады и др. В США, Канаде, Великобритании, Австралии такие сооружения относят «к наилучшим технологиям (Best Management Practices) очистки поверхностного стока, сочетающим в себе высокую эффективность, экологичность, умеренную стоимость строительства и эксплуатации» [4, с. 41].
Заключение. В последнее время и в России отмечен интерес к использованию для организации водоотвода и очистки поверхностного стока с урбанизированных территорий биоинженерных сооружений с высаженными в них высшими влаголюбивыми растениями, такими как ирис болотный, тростник обыкновенный. Об этом свидетельствует появление имеющих практическую значимость научных исследований, учитывающих как климатические особенности России, так и видовой состав растений и микроорганизмов. Результаты исследований зарубежных и российских ученых позволили специалистам ЗАО «ПРОМТРАНСНИИПРОЕКТ», ООО «ТрансИнжПроект» и МАДИ подготовить методические рекомендации по организации водоотвода для городов, не имеющих подземной (трубопроводной) ливневой канализации [5]. Однако разработка и совершенствование методики проектирования эффективных биологических сооружений для российских условий требуют дальнейших научных изысканий.