Створення конструкцій екологічно чистих гідромеліоративних систем

Гідравлічні об’єми басейнів дуже великі, вони слідкують за саморегуляцією потоків та концентрацією стічних вод. Всі басейни сполучені між собою. Кожен басейн має достатній об’єм, що забезпечуєрегулювання потоку без механічного або електричного втручання. Більш того, кожний басейн, у випадку необхідності, може бути виключений із системи. Труби, що з’єднують басейни, укладені в дамбах і захищені від замерзання. Дамби розраховані на прийом великих об’ємів води, що випадає у вигляді сильних ливнів. Кількість аераційних басейнів визначається рівнем забруднення стічних вод.

Основна роль у самоочищенні води належить вищим рослинам, що є потужним біологічним фільтром. Особливо важлива роль рослинності у формуванні якості води у водоприймачах полягає у детоксикації та демінералізації води. Макрофіти поглинають з води та донних відкладів біогенні речовини, мікроелементи, у тому числі солі важких металів і навіть токсичні речовини, утилізуючи їх у якості джерела вуглецю. Найбільш поширені і найчастіше застосовуються для очистки стічних вод такі рослини: рогіз вузьколистий, рогіз широколистий, очерет озерний, водяна сосонка, елодея канадська, осока водяна тощо. 

Знешкодження в стічних водах хлорофосу, метафосу, ГХЦГ, сімазину та подібних їм пестицидів повинно здійснюватися в контактному режимі, а технологічна схема очистки повинна включати три ступені біоставків, обсаджених певними видами макрофітів. Схема очистки стічних вод, забруднених хлорофосом, має таку черговість ставків з рослинами: 1-а ступінь – рогіз вузьколистий, 2-а – касатик аїровидний, 3-я – елодея канадська; метафосом: 1-а – касатик аїровидний, 2-а – рогіз вузьколистий, 3-я – елодея канадська. Площа покриття вищими водними рослинами повинна складати 90…100 % акваторії біоставка при щільності посадки рогозу вузьколистого – 75, касатика аїровидного – 30…40 екз./м2, елодеї канадської – 2,5 кг/м2. Очистка стічних вод по кожній ступені біоставків триває 3, а загальна – 9 діб.

Балансові розрахунки залишкової концентрації пестициду у воді, грунті та рослинах показали, що після 3-ї ступені 30 % його початкової концентрації поглинається водними рослинами, 0,3 % сорбується грунтом, а інша частина розкладається мікроорганізмами (табл. 17).

 

Таблиця 17

Очистка стічної води від хлорофосу по триступеневій схемі з макрофітами

 

Таблиця 18

Очистка стічної води від метафосу по трьохступеневій схемою з макрофітами

 

Таблиця 19

Зміна вмісту неорганічних форм азоту, мг/л, у процесі очистки стічної води від хлорофосу

 

Одночасно спостерігається зниження хлор- та гідрокарбонат-йонів у 1,1…1,6 рази. Аналогічно зменшеншуються концентрації біогенів та солей отриманих при очистці метафосвмісних стічних вод (табл. 20).

 

Таблиця 20

Зміна вмісту біогенних елементів, мг/л, у процесі очистки стоку від метафосу

 

Таким чином, застосування триступеневої технологічної схеми з різноманітними макрофітами за порівняно короткий час дозволяє також знизити вміст як поживних речовин, так і неорганічних солей, що є важливим фактором регулювання якості поверхневих вод.

Для утворення 1 т фітомаси рослини поглинають більше 200 кг різних мінеральних речовин, більша частина яких затримується в рослинах, і тим самим вилучається з водоприймача. До кінця літа їх біомаса в середньому складає 1,5…2 кг/м2. Рослини у процесі вегетації акумулюють значну кількість макро- та мікроелементів, що помітно впливає на якість води. Однак, при відмиранні рослин можливе вторинне забруднення водойми продуктами розкладу фітомаси. Багато продуктів розкладу можуть сприяти підвищенню трофності водойми не тільки за рахунок вмісту органічних речовин, але і металів.

З метою виключення вторинного забруднення вод пошкоджені та відмерлі рослини в період експлуатації вилучають вручну. В кінці сезону після скиду води основні зарості водних рослин скошують косаркою, змонтованою з лекгим трактором. Фітомасу вивозять на спеціально відведене для захоронення місце. Переробка та використання фітомаси для різних потреб потребує спеціального дослідження. Таким чином, вищі водні рослини знешкоджують пестициди та гербіциди у воді шляхом прямого поглинання і метаболізації або опосередкованого впливу на мікроорганізми, що розкладають пестициди.

Розглянемо існуючі різні технічні рішення по біологічній очистці колекторно-дренажних вод, що розроблені на сьогодні. Для покращення якості колекторно-дренажних вод розроблено біоплато. Біоплато являє собою водоохоронну споруду, основним елементом якої є макрофіти. Очистка проходить в результаті контактування води із заростями рослин. Такі параметри споруди, як щільність заростей рослин, швидкість течії та глибина води на біоплато визначаються залежно від виду рослин та конкретних умов застосування споруди. Останнім часом почали застосовувати інфільтраційні біоплато. Інфільтраційне біоплато – екологічно прийнятна біоінженерна система, яка включає інфільтраційні споруди (басейни, канали тощо) і посіви вищої водної рослинності. Принцип дії таких систем оснований на поєднанні фізико-хімічних процесів очистки, що протікають у фільтруючій товщі інфільтраційних споруд з очисною здатністю біоценозів вищих водних рослин, що культивуються у них. При цьому потік, який очищується, знаходиться у контакті з усією рослиною – і стеблом і кореневою системою, що забезпечує повніше використання очисних властивостей макрофітів, ніж у біоплато, що експлуатуються у транзитному режимі поверхневих водотоків. Коренева система рослин, пронизуючи верхній фільтраційний шар грунту, покращує його фільтраційні властивості. Зарості очерету озерного, рогози вузьколистої, елодеї канадської та деяких інших макрофітів протягом 10 днів поглинають з дренажних вод, пестициди та добрива, до 99,9 % мінерального азоту, більше