Гидроботанические площадки (ГБП)
Способы, основанные на естественных процессах самоочищения водоемов, реализуются в таких инженерных сооружениях, как биологические пруды-отстойники различных типов и гидроботанические площадки (ГБП). Производительность очистных сооружений варьируется от нескольких десятков до нескольких сотен литров в секунду.
В отличие от локальных очистных сооружений, в гидроботанических площадках создаются условия для естественных биохимических процессов, связанных с функционированием высших водных растений (ВВР).
К водным растениям, обладающим в той или иной степени способностями перерабатывать загрязняющие вещества, относят ряску, водяной шпинат, рогоз, камыш, многокоренник, эйхорнию, вольфию. Все эти растения могут переживать значительные колебания водного уровня и участвуют в процессах биологического очищения. Высокой эффективностью отличается подгруппа неукореняющихся растений, способных плавать на поверхности воды и быстро наращивать корневую и вегетативную массу.
Сточная вода, прошедшая очистку в гидроботанических прудах, освобождается от значительного количества загрязняющих веществ — взвесей, нефтепродуктов, тяжелых металлов. Содержание вредных веществ достигает следующих показателей:
- взвешенные вещества — до 10-20 мг/л;
- нефтепродукты — до 0,3 – 0,5 мг/л;
- БПК₂₀ до 5-6 мг/л.
Время очистки сточной воды в гидроботанических площадках превышает время очистки на локальных очистных сооружениях не менее чем в 6 раз. Увеличение продолжительности очистки в естественных условиях должно положительно воздействовать на глубину очистки. Открытый водоем, которым является ГБП, подвергается воздействию природных и климатических факторов — солнечному освещению, аэрации, температуре, интенсивной работе бактерий-редуцентов. За счет этого физические и химические реакции разложения нефтепродуктов идут более активно.
ГБП как способ биологической очистки сточных вод широко используются по всему миру. В нашей стране также накоплена практика использования подобных сооружений.
Недостаток метода — недостаточная проработанность расчетов ГБП для очистки поверхностных стоков.
Преимущества метода очистки в гидроботанических прудах:
- Возможность использовать под эти цели небольшие естественные водоемы.
- Можно усовершенствовать очистку, добавляя фильтрующие блоки.
- Способность задерживать аварийные разливы нефтепродуктов.
- Возведение сооружений не требует помещений или использования спецтехники.
- Стоимость ГБП меньше стоимости аналогичного ЛОС в 5-6 раз.
- Периодичность очистки иловых отложений — раз в 10 лет. Для ЛОС период очистки в 20-30 раз чаще.
- Не потребляют электроэнергию, не требуют содержания постоянного обслуживаемого персонала.
Отношение средней величины капиталовложений к единице объема очищенных стоков показывает, что удельная экономическая эффективность ГБП в 4 раза превышает показатель для ЛОС.
Гидроботанический пруд включает следующие этапы очистки:
- отстойник,
- коалесцирующие поверхности (растения),
- шунгитовый фильтр,
- бон с нефтесорбирующим материалом.
Шунгитовый фильтр выполняется из габионов в виде трех параллельно опущенных кассет. Откосы пруда и канаты укрепляются габионами для защиты от разрушения и оползания берегов.
Материал шунгит отличает высокая механическая прочность, сорбционные, бактерицидные и каталитические (восстановительные) свойства. Это позволяет использовать его как один из этапов фильтрования нефтесодержащих стоков.
Нефтеловушки для пленочной нефти обычно устанавливаются в соединительной канаве между прудами. По конструкции они представляют собой либо нефтеулавливающий колодец, либо фильтрующие кассеты, либо сорбционный фильтр из фиброила. По мере зарастания пруда растениями, основную роль в задержании и разложении нефтепродуктов будут выполнять они.
Проводились специальные исследования, посвященные изменению концентраций нефтепродуктов во время дождя на входе и на выходе гидроботанических прудов. Как оказалось, концентрации нефтепродуктов начинают снижаться уже в процессе движения воды по кюветам на входе в очистные сооружения. Вода, попадающая в ГБП с откосов, насыпей и других территорий, разбавляет концентрированные стоки, и тоже способствует уменьшению содержания загрязняющих веществ.
Условия для работы гидроботанических площадок
Для эффективной работы гидроботанической площадки необходимо соблюсти следующие условия:
- Наиболее подходящая температура воды для протекания биохимических процессов —22 °С. Возможно поддержание температуры на уровне не ниже 19 °С. Возможно краткосрочное понижение температуры воды до 16 °С, но это нежелательно.
- Температура воздуха должна быть не ниже 18 °С. Если температура опускается ниже, это может вызвать замедление жизнедеятельности микроорганизмов.
- Оптимальной для большей части микроорганизмов считается температура воздуха в диапазоне 22-27 °С.
- Температура свыше 40 °С является верхним пределом, при котором происходят необратимые реакции белков.
- Оптимальные значения БПК и ХПК, достаточное количество питательных веществ для растений и субстрата микроорганизмов.
- Оптимальная естественная освещенность. При недостатке освещения возможна установка искусственных ламп.
- Глубина ГБП не более 0,75 метра.
- Ограничения по содержанию загрязняющих веществ:
- азот аммонийный — не более 120 мг/л;
- фосфаты — не более 50 мг/л;
- железо — не более 25 мг/л;
- ПАВ — не более 15 мг/л;
- сульфаты — не более 160 мг/л;
- нефтепродукты — не более 60 мг/л;
- фенолы — не более 350 мг/л;
- БПК — не более 1000 мг O₂/л;
- ХПК — не более 2200 мг O₂/л.
