There are no translations available.

УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОЛОГІЧНИХ ПРОБЛЕМ (УкрНДІЕП)                          

ЛАБОРАТОРІЯ ІНЖЕНЕРНИХ МЕТОДІВ ЗАХИСТУ ПІДЗЕМНИХ ВОД                            


 

Прості і надійні, сучасні енергозберігаючі засоби очищення стічних вод, грунтів та мулів. Природні процеси очищення. Мінімальні капітальні та експлуатаційні витрати!!!

 

 

ФІТОРЕМЕДІАЦІЯ – комплекс очищення вод та грунтів з використанням вищих водних рослин (очерет, рогіз, аїр, комиш).

 

БІОІНЖЕНЕРНІ ОЧИСНІ СПОРУДИ (БІС)

- СПОРУДИ ФІТОРЕМЕДІАЦІЇ, ЯКІ НАЙШИРШЕ ПРЕДСТАВЛЕНІ В УКРАЇНІ

 

Працюють в автономному режимі без капітального ремонту на протязі 30-40 років;

очищення до діючих екологічних вимог

 

Не використовується:

електроенергія, тепло, складні устаткування, будівлі, додаткова мікрофлора та хімічні реагенти

 

 

Капітальні витрати - мінімальні 1400-2500грн. на 1м3 стічних вод/добу.

Експлуатаційні витрати до1000 грн./міс.(нагляд за спорудами, очищення відстійників).

Економія коштів в порівняні з традиційними спорудами: капітальні витрати від 0.5 до 2-3млн. грн. на 1 установку,

 експлуатаційні витрати150-350 тис. грн./рік

БІС працюють в автоматичному режимі, як сама природа!

 

Споруди фіторемедіації - штучні чи природні заболочені ділянки, ботанічні площадки, фільтраційні пристрої, мочари, ставки з посадками вищих водних рослин, біоплато, біоінженерні очисні споруди «БІС» -  використовуються в схемах очищення забруднених вод та грунтів. За кордоном такі споруди мають назву Constructed Wetlands і знайшли широке застосування як системи очищення побутових, зливових, шахтних, кар’єрних  та інших стічних вод

ФІТОРЕМЕДІАЦІЯ В Україні такі споруди відомі під назвою біоінженерні очисні споруди (БІС) і розроблені протягом 1985 - 90 р.р. в УкрНДІЕП (патент України №№ 7705, 7708, 1995р). Біоінженерні очисні спорудиі (БІС) - очисні споруди, що об'єднують основні елементи споруд ґрунтового очищення з гідробіоценозами біоплато або біоставків з посадкою ВВР. Відмінною рисою БІС є сформований біогеоценоз, кількісні і якісні характеристики складових компонентів якого формуються під безпосереднім і опосередкованим впливом ВВР. Конструкція даного типу споруд забезпечує рух потоку рідини, що очищається в горизонтальній площині - через зарості макрофітів, а також і у вертикальній - через корененасичений прошарок ґрунтів, насичених мікрофлорою і добре розвинутим альгоценозом. Площа біоінженерних споруд залежить від об’єму стічних вод. Наприклад, БІС Куряжського ДБК Харківської області - 0.8 га, БІС Полтавського ГЗК, Полтавська область - 18 га, Вищі водні рослини подані видами з добре розвиненою кореневою системою - очеретом звичайним, рогозом, комишем озерним та іншими.

Площа покриття акваторії споруд рослинами - 100%. У залежності від ступеня забруднення вод та грунтів, зовнішніх чинників (температури повітря, атмосферних опадів, інсоляції) і режиму експлуатації, час контакту потоку з біогеоценозом, при якому досягається максимальний ефект очищення складає від 0.5 до 6 діб.

Основні типи споруд фіторемедіації (БІС). Існує два основних типи споруд фіторемедіації (БІС) – з вільною водною поверхнею (ВВП) та з потоком води під поверхнею фільтруючої товщі – під поверхневий водний потік (ППВП) [2,3]. На рис. 1 (БІС ВВП) та рис. 2 (БІС ППВП) показано поперечні розрізи з конструктивними особливостями кожного типу БІС.

Споруди фіторемедіації (БІС) в Україні є комбінацією 2 основних типів БІС, що гарантує вертикальний та горизонтальний рух стічних вод.

Споруда фіторемедіації (БІС)

Споруда фіторемедіації (БІС)

Рис.1. Споруда фіторемедіації (БІС) з вільною водною поверхнею (ВВП) Рис.2. Споруда фіторемедіації (БІС) з підповерхневим водним потоком у фільтруючій щебеневій товщі (ППВП)

Споруда фіторемедіації (БІС)

Каскадна конструкція БІС
Рис.3. Конструкція споруд фіторемедіації, які використовуються ї в Україні (БІС)        
Рис.4  Каскадна конструкція БІС

 

 

 Для досягнення необхідної якості очищення стічних вод використовується  каскадна конструкція біоінженерних споруд, при якій кожна ступінь каскаду діє як самостійна споруда і вилучає необхідну частину забруднень. Таким чином, каскад з 3-4 споруд усуває забруднення в стічних водах навіть у перший рік роботи БІС. В обох типах БІС (з горизонтальною та вертикальною фільтрацією) для ефективної роботи споруд необхідна система відстійників та регулятори рівня води.

 

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД В БІС

Дослідження за накопиченням хімічних речовин проводились на протязі 5 років на дослідницькому полігоні УкрНДІЕП на експериментальних установках, що моделювали БІС і показали, що системи, які об’єднують піщано-гравійні фільтри та фітоценози вищих водяних рослин, ефективніше поглинають речовини розчинені у воді, ніж природні зарості рослин, і можуть бути використані в системах очищення вод


Рис. 4. Накопичення хімічних елементів фітомасою очерету

 

 

 

Як свідчать дані спостережень, процес очищення стічних вод розпочинається відразу після початку роботи біоінженерних споруд і його ефективність зростає разом з розвитком у БІС вищих водних рослин.

Рис. 5. Розвиток мікрофлори в БІС

 

 

Аналіз ефективності роботи БІС показав, що близько 80% забруднюючих домішок вилучається за рахунок біохімічних перетворень у процесі життєдіяльності мікроорганізмів: бактерій, грибів, актиноміцетів, що, знаходяться у водній і фільтруючій товщі БІС, а також на перефітоні вищих водних рослин. Найбільша кількість мікроорганізмів розвивається у фільтруючій товщі БІС, що вміщує крім завантаження (пісок, щебінь) кореневищну масу рослин (рис. 5), яка являється субстратом для розвитку представлених груп мікрофлори. Відмінною рисою мікрофлори є те, що представлені мікроорганізми адаптовані до умов розвитку в БІС і знаходяться у симбіозі з вищими водними рослинами.

Переважна більшість біогенних елементів та частина солей перероблюється біоценозом БІС за рахунок біохімічних процесів у клітинах вищих водних рослин, водоростей та мікроорганізмів, що сприяє нарощуванню їх біомаси. Значна частина розчинних забруднень потрапляють до кореневої системи вищих водних рослин зокрема, очерету, як речовини, що запасаються та використовується рослинами для самовідновлення  фітоценозів у наступному вегетаційному циклі.

Рис. 5. Основні групи мікроорганізмів в БІС.

Частина забруднюючих завислих речовин осідає в БІС, органічна складова яких підлягає біохімічній деструкції, а решта видаляється з системи разом з очищеною водою.

Водні корені  рогозу

Доведена ефективність цих споруд складає:

-          по іонам амонію.................................................... 60 – 90 %

-          по фосфатах............................................................20 – 60 %

-          по важких металах.................................................20 – 80 %

-          по завислих речовинах..........................................96 – 98 %

-          по сульфат іонах................................................... .25 – 30 %

-          по іонах натрію, кальцію, магнію....................... 10 –15 %

-          по нафтопродуктах................................................20 – 90 %

-          бактерій E-Coli.......................................................96 – 98 %

-          по органічних речовинах (БПК,ХПК).................65 – 90 %

 

 

ЗНЕЗАРАЖЕННЯ СТІЧНИХ ВОД У БІС

Разом з очищенням у БІС відбувається знезараження стічних вод. Знезараження проходить природним шляхом у фітоценозах вищих водних рослин без додаткових устаткувань, хлорування та інших прийнятих хімічних методів обробки стічних вод. Відбувається цей процес за рахунок виділення рослинами, водоростями, мікроорганізмами та іншими компонентами біоценозу БІС у водне середовище фітонцидів та інших речовин, що подавляють патогенну мікрофлору, таку як яйця гельмінтів, кишкова паличка, збудники туберкульозу та інші. Дані підтверджені висновками лабораторій СЕС.

 

РОБОТА БІС У ЗИМОВИЙ ПЕРІОД

Біоінженерні очисні споруди працюють на протязі всього року!!!

Робота споруд у зимовий період не припиняється. Зі зниженням температури навколишнього середовища припиняється вегетація рослин, знижується швидкість мікробіологічних процесів у фільтруючій товщі, що позначається на якості очищення стічних вод. Але завдяки тому, що фільтруюча товща не промерзає взимку, процеси трансформації забруднення не припиняються, а тільки уповільнюються. Очищення стічних вод відбувається в цей період за рахунок мікробіологічних процесів. На відміну від штучної мікрофлори, яка потребує особливі умови для розвитку, у БІС, завдяки вищим водним рослинам розвивається природна мікрофлора, яка вже адаптована до коливаннь температури, зволоження, стану якості води. БІС моделюють у штучних умовах природне середовище, що забезпечує роботу споруд на протязі всього року.

Такі особливості в роботі БІС враховано в конструкції споруд. Їх площа збільшена на 20% , що, за розрахунками авторів, компенсує зниження очищення у зимовий період і сприяє підтримання відповідного розрахункового рівня очищення в цю пору року.

Крім того, рекомендується у зимовий період підвищувати рівень води у БІС до 0,5-0,6 м, для запобігання промерзання кореневищ рослин.

В цей період необхідно робити скошування фітомаси ВВР по льоду, що сприяє видаленню з фітомасою речовин, які рослини поглинули з стічних вод. Скошування по льоду, крім того, запобігає ушкодженню кореневищ, конусів та паростків очерету і рогозу, які є основою для відновлення фітоценозів рослин у наступному році.

 

 

ВИКОРИСТАННЯ БІС

-очищення і доочищення побутових та промислових стічних вод невеликих населених пунктів, об’єктів сільскогосподарського та харчового виробництва, промислових підприємств, лікарень, баз відпочинку і т.п.;

-очищення  поверхневого стоку з території промпідприємств та жилих масивів;

-водопідготовка природних і стічних вод у системах водозабезпечення підприємств, для капельного зрошування;

-штучне поповнення  водоносних  горизонтів.

 

 

ПЕРЕВАГИ ВИКОРИСТАННЯ

Природність процесу є істотною перевагою споруд фіторемедіації порівняно, приміром, з біологічною очисткою в аеротенках, де процеси біодеструкції інтенсифіковані і суттєво відрізняються  від природних. Це спричиняє необхідність їх постійної штучної підтримки (в основному аерації), яка складається з витрат електроенергії,постійного контролю і відповідного обслуговування.

Перевага використання БІС:

-          для розміщення і будівництва БІС можна використовувати землі, які не підлягають для будь-якого використання – колишні звалища, пустирі, балки, заболочені місця, чи якісь інші складові частини рельєфу;

-          будівництво споруд не потребує висококваліфікованих працівників і виконується місцевими будівельними організаціями з традиційними технічними засобами;

-          експлуатація не потребує  витрат електроенергії, хімреактивів;

-          строк роботи БІС без капітального ремонту до 30 років і більше так як це - самовідновлюча система;

-          в період експлуатації споруд та нагляду за ними може виконувати 1 працівник з середнім рівнем  кваліфікації;

-          термін введення в дію БІС через 2-6 місяців після початку будівництва.

Використання прогресивних технологій, заснованих на дії вищих водних рослин, у наш час є екологічно прийнятний, і економічно найбільш перспективним напрямком у системі очищення стічних вод, водопідготовки, а також очищення забруднених ґрунтів. Їх розповсюдження може сприяти відновленню або поліпшенню екологічної ситуації в регіоні.

 

ВПРОВАДЖЕННЯ БІС

Лабораторія з 1984 року займається розробкою та впровадженням біоінженерних очисних споруд (БІС) типу Constructed Wetlands. За даною розробкою захищено два патенти України.

З 1985 року за патентами розроблено понад 200 проектів біоінженерних очисних споруд (БІС) у 18 областях Україні. Лабораторія займається розробкою проектів БІС для різних об’єктів (селища, окремі об’єкти виробництва, дитячі будинки, санаторії, диспансери, тощо), які знаходяться на різній стадії впровадження – від розробки ТЕО, проектів, експертизи до будівництва. Збудовано та діють близько 30 біоінженерних очисних споруд (Харківська, Миколаївська, Запорізька, Львівська області).

З 1998 року в Україні діє найбільша в Європі біоінженерна споруда типу Constructed Wetlands, що збудована для Полтавського ГЗК площею 16 га, потужністю до 40000 м3/добу.

Проекти розробляються для побутових стічних вод (селища, невеликі містечки, дитячі будинки, санаторії, тощо), виробничих (м’ясокомбінати, молокозаводи, завод з переробки соків), зливових (Куряжський ДБК, Донецький аеропорт, зливові води порту м.Миколаїва), шахтних вод (ТОВ «Павлоградвугілля»).

Крім того на основі Constructed Wetlands в лабораторії розроблено:

1.Технологію «Екофітопотік» - очищення вод з використанням забрудненого об’єкту (шахтні води ТОВ «Павлоградвугілля»);

2. Технологію зневоднення мулових карт з використанням вищих водних рослин;

3. Технологію оздоровлення малих річок з використанням фітотехнологій (розроблена програма оздоровлення трансграничної річки Луга – басейн Західного Бугу, програма оздоровлення річки Бик – басейн р. Самара);

4. Локальні очисні споруди (ЛОС) для неканалізованої місцевості з елементами БІС.