Революцию в очистке водоёмов зовут эйхорния

Есть вероятность, что в Воронеже она начнётся уже ноябре 2024 года, если исследовательский проект «Очищение водоёмов с помощью растений», разработанный на Кафедре гидравлики, водоснабжения и водоотведения Воронежского государственного технического университета под научным руководством старшего преподавателя факультета инженерных систем и сооружений Татьяны Степановой выиграет конкурс на соискание премии главы городского округа город Воронеж в области охраны окружающей среды. 

Есть вероятность, что в Воронеже она начнётся уже ноябре 2024 года, если исследовательский проект «Очищение водоёмов с помощью растений», разработанный на Кафедре гидравлики, водоснабжения и водоотведения Воронежского государственного технического университета под научным руководством старшего преподавателя факультета инженерных систем и сооружений Татьяны Степановой выиграет конкурс на соискание премии главы городского округа город Воронеж в области охраны окружающей среды. Метод очистки искусственных водоемов путем применения эйхорнии рассмотрен руководителем проекта вместе со студентами группы БВВ-211 А. Колесниковым и А.Карандаевой в статье «Применение растений очистителей для улучшения качества воды в водоемах», которую с сокращениями мы публикуем ниже.

Очистка хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод представляет собой сложную технологическую задачу. Стоки не имеют нормативных значений своего состава и характеризуются наличием произвольных концентраций веществ, размеров частиц и способностью при контакте с водой образовывать гетерогенную смесь. Поэтому в каждом отдельном случае производится анализ стоков, составляется таблица их усреднённых показателей и принимается индивидуальное решение о применении той или иной технологии очистки. Производители разнообразной продукции и ее потребители постоянно сбрасывают в воду самые разнообразные вещества, нанося экологии невосполнимый ущерб. Проблема очистки воды и сточных вод в целом является крайне острой, для ее решения сделано немало, но до сих пор – недостаточно.

Очистка водоемов уже долгое время является острой проблемой и причин для этого достаточно:

-Высокая стоимость оборудования;

-Недооценивание масштаба проблемы;

-Нехватка специалистов соответствующего профиля;

-Вложение больших финансовых ресурсов;

-Разработка и внедрение новых способов решения.

Для полноценного решения проблемы очистки стоков требуется и достаточный уровень финансирования, ведь для выполнения задач очистки нужно не только построить сооружения, обеспечив их современным оборудованием и должным количеством специалистов, но и нести эксплуатационные расходы.

Традиционный отстойник сложно вписать в архитектуру спального района города, не говоря уж о других составляющих этой проблемы.

Но в современном мире альтернативных методов решения в сочетании природных и технологических ресурсов достаточно. 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 ее загрязненность нефтепродуктами, синтетическими поверхностно-активными веществами, что контролируется такими показателями органического загрязнения среды, как биологическое потребление кислорода (БПК) и химическое потребление кислорода (ХПК), позволила использовать их в практике очистки производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока.

Водные растения в водоемах выполняют следующие основные функции:

фильтрационную (способствуют оседанию взвешенных веществ);

поглотительную (поглощение биогенных элементов и некоторых органических веществ);

накопительную (способность накапливать некоторые металлы и органические вещества, которые трудно разлагаются);

окислительную (в процессе фотосинтеза вода обогащается кислородом);

детоксикационную (растения способны накапливать токсичные вещества и преобразовывать их в нетоксичные).

Нами будет рассмотрен вариант очистки озера в парке Динамо с использованием водного гиацинта или эйхорнии.

Эйхорния - водное травянистое растение, или водный гиацинт– это многолетнее травянистое водное растение семейства понтедериевых, которое относится к сорнякам. Характерными особенностями растения являются длинное корневище, такой же стебель. Черешки листьев, ввиду своей формы, наполнены воздухом, придавая положительную плавучесть соцветиями и самим листьям. Размножение в воде температурой от +15 до +30°С и температурой окружающего воздуха от +20 до +36°С. Это растение представляет собой природный способ очистки сточных вод, его эффективность доказана и сопоставима с современными методами, однако затраты намного ниже.

По сравнению с другими растениями очистителями эйхорния является более эффективной в виду своей неприхотливости.

Главной уникальной особенность растения является способность «перерабатывать» большое количество вредных веществ и активно противостоять патогенным организмам, находящимся в воде. Структура процесса такова: частицы загрязнения попадают на корни растения, они способны перерабатывать огромный спектр органических загрязнений, начиная с навоза, до горючих субстанций. Это было доказано доктором технических наук Российской инженерной академии Н.А. Кручининым. Результатом его опыта стало доказательство того, что один саженец эйхорнии нейтрализовал раствор гептила меньше чем за 2 недели. Первый важный фактор обуславливающий, эффективность растения для очистки воды – это его способность насыщать воду кислородом, который в свою очередь вырабатывается в результате фотосинтеза. А также второй – это способность расщеплять вредные вещества на определенные химические элементы. Такая активность делает растение хорошим кормом для птиц и сельскохозяйственных животных, наполненным рядом полезных микроэлементов (биомасса является источником витаминов А, В, С, Е а также микроэлементов в виде азота и калия) что делает его легко утилизируемым. Вариаций утилизации ее как в растущем, так и в отжившем виде, от использования ее в качестве кормов и удобрений, пищевых добавок для рыбы и скота, а также применения биомассы в качестве источника энергии для биогенераторов и компоста.

Также одной из самых удобных особенностей растения является то, что оно очень быстро размножается в грязной воде, значительно упрощая процесс своего размножения для людей. За одни сутки 1 экземпляр способен дать 1000 отростков, в кротчайшие сроки заселяя водоем. Хорошим показателем эффективности очистки эйхорнией, служат Эстонские результаты применения данного метода, перечисленые в таблице:

Таким образом, если рассматривать возможность очистки озера расположенного в центральном парке «Динамо» в городе Воронеж при помощи эйхорнии, станет очевидна выгодность этого растения.

Согласно проведенным измерениям озеро имеет параметры: ширина 15 (м), глубина 3(м), длина 40 (м), объём 1800 (м³), площадь 600(м²). Размеры 1 экземпляра эйхорнии 30 (см²). На данный момент вода в рассматриваемом озере не является прозрачной, из-за содержащихся в ней микроорганизмов и ила на дне. Из родников, находящихся рядом, в озеро попадает грязь, различная растительность и органические отходы. Все эти проблемы легко решаются за счет высаживания эйхорнии на поверхность озера, ее можно назвать природным экскаватором, поскольку за сезон своего размножения и роста популяции, она проводит переработку отложений ила на дне водоема, тем самым углубление может достигать полуметра. Что очень хорошо подходит для очистки воды в рассматриваемом озере в центральном парке.

Все вышеперечисленные качества и плюсы эйхорнии указывают на то, что при ее использовании, как способа очистки сточных вод, мы получаем систему замкнутого цикла. С точки зрения экономики — это растение является очень выгодным вариантом для решения проблемы озера. Стоимость 20 шт. саженцев водного гиацинта эйхорнии составляет 7тыс. 800 рублей, что уже будет являться достаточным количеством для засадки рассматриваемого озера, поскольку 1 экземпляр за одни сутки будет способен дать 1000 отростков, а 20 экземпляров 20000 отростков.

В 2021 году на очистку озера расположенного в центральном парке «Динамо» было потрачено 2,56 млн. рублей, путем создания зоны регенерации из природного камня, а также установлены скиммеры, системы фильтрации с применением ультрафиолетовых лучей. Используемый в 2021 году вариант является более затратным, так как на альтернативный предложенный вариант приходится 0,3% от затрат предыдущего метода.

На основании всего выше перечисленного, предлагаем рассмотреть вариант биологической очистки водоема в парке Динамо. Самым оптимальным способом очистки и поддержания в нем чистоты, будет использование эйхорнии в комплексе с экстрактом хлореллы. Хлорелла - это концентрат полезных бактерий, которые очистят пруд от цианобактерий, которые выделяют опасные цианотоксины, снижающие качество воды, вызывают гибель рыбы и болезнь пруда.

Данный экстракт добавляется в водоемы площадью от 2000 до 8000 м2, достаточно два внесения в сезон (3 месяца) канистр по 30 литров, стоимостью 14 500 руб.

Расчет:

1. 14 500(руб)+7 800(руб)+14 500(руб)=36 800(руб).

Получили что, сумма затрат на биологигические компоненты составила 36 800 руб. Сумма затрат для зарплаты двум сотрудникам 240 201руб. Принимая: Средняя зарплата для сотрудников парка в России за 2024 год ‒ 28 689 рублей.

2. 28 689(руб)*9(мес)= 240 201руб.

Стоимость вывоза отслужившей эйхорнии 3 400руб. Таким образом, общая сумма затрат за год будет составлять 280 401руб.

Используя, данный способ очистки озера в центральном парке, мы получаем не только эстетически облагороженное озеро, а также решаем все возникшие проблемы с качеством воды и получаем экономически выгодный вариант решения проблемы.

В качестве итогов стоит подчеркнуть преимущества технологии с использованием эйхорнии:

Стабильный результат по очистке воды;

Минимальные вложения;

Возможность простой переработки отслужившего материала;

Приведение очищенной воды в соответствие с нормами;

Очистка сточных вод с помощью эйхорнии методом замкнутого цикла, является рациональным экономичным использованием природных ресурсов. Область применения природных систем очистки достаточно широка и подходит как крупным предприятиям, так и небольшим частным домовладениям или фермерским хозяйствам.

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 3 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. 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 наше время использование природных технологий очистки воды продвигает ставропольский селекционер Борис Филиппович Рыженко. При этом стоит отметить, что на территории РФ он был одним из первых людей, кто внедрял способы очистки с помощью представителей растительного мира, в том числе эйхорнии. Несмотря на это, частота применения эйхорнии в масштабах страны крайне низка.

В следующих публикациях мы продолжим рассказывать о чудесной эйхорнии. В том числе читателей ждёт интервью с пионером метода Борисом Рыженко.