Искусственные болота справятся с бытовыми стоками

Фото Gettyimages

Обеспеченность малых поселений Российской Федерации высокоэффективными системами очистки бытовых стоков крайне недостаточна. Проблема обостряется весной и летом, когда горожане массово съезжают на дачи. Строительство очистных сооружений, прокладка коллекторов до централизованных систем водоотведения требует существенных затрат. Между тем проблему решить можно достаточно быстро, кардинально, недорого и экологично.

Искусственные болота (Treatment wetlands), они же фитоочистные системы (ФОС) известны в мире с 70-х годов прошлого века. Встроенные в природный ландшафт и дополненные рядом технических элементов, они эффективно работают как системы водоочистки. Важная особенность ФОС – специфический состав микроорганизмов, развивающихся в корневой зоне растений и на субстратах, находящихся в водной среде.

Десятки тысяч ФОС действуют в Германии и США, тысячи – в Австралии, сотни – в странах Северной Европы. С помощью таких систем чистят бытовые, ливневые, промышленные стоки (в основном пищевой отрасли), стоки животноводческих комплексов, элюаты свалок бытовых отходов. ФОС официально признаны в числе наилучших доступных технологий (НДТ) в США, Германии, Франции и десятках стран мира.

Технические решения ФОС различаются по организации движения потока воды, по типу фильтрующего и загрузочного материала (гравий, песок, почва, торф или комбинация этих материалов), по типу искусственного растительного сообщества (моно- или поликультура, местные виды или привезенные, плавающие или закрепленные растения). Наиболее результативны ФОС с принудительной аэрацией: она повышает эффективность очистки воды.

В России такие сооружения пока практически не применяются: есть мнение, что в холодные зимы они не работают. Но это справедливо для ФОС с поверхностным потоком. Система же с подповерхностным потоком могла бы вполне применяться и у нас. Такие ФОС вполне эффективно работают на Аляске (США), в Канаде, Ирландии, Швеции. Они требуют немногим больше площади, чем классические системы очистки с активным илом, капитальные затраты на сооружение ФОС  на 20–30% меньше, чем для «классики». Что же касается эксплуатационных затрат, то они на порядки меньше.

Подземная часть ФОС размещается в широком котловане глубиной до 1,5 м, дно которого покрыто гидроизолирующим материалом и заполнено гравием или песком. Чередование зон с разными фильтрационными характеристиками позволяет в пределах одной системы поддерживать микробиологические сообщества аэробного и анаэробного (организмы, чье дыхание не нуждается в свободном кислороде) типа.

Бактерии, разлагающие органическое вещество сточных вод, развиваются на корнях растений, а также на поверхности минерального материала, заполняющего объем сооружения. Кислород поступает из атмосферы за счет диффузии из корней растений и/или из системы принудительной аэрации. Каждый корень создает своеобразное сообщество бактерий, подпитывая его кислородом, ферментами и биодоступным органическим веществом. Азот удаляется за счет нитрификации/денитрификации, анаэробного окисления аммония, а в период роста биомассы – и за счет ассимиляции растениями.

Все эти процессы идут в ФОС одновременно за счет различия окислительно-восстановительных и субстратных условий в разных микрозонах. Фосфор удаляется путем образования нерастворимых и малорастворимых солей, которые сорбируются на гравии, заполняющем емкость ФОС, что позволяет удалять фосфор десятки лет без замены минеральной загрузки. Эффективность разложения пестицидов, лекарственных препаратов, моющих средств в таких системах может превышать 99%. Результат улучшается с возрастом сооружения: ведь микробиоценоз, специфичный для каждого вида сточных вод, формируется в ФОС в течение первых двух-трех лет.

Обеззараживание происходит биологическим путем: за счет отмирания патогенных и условно патогенных бактерий в процессе естественных смен бактериальных сообществ при движении стоков через ФОС в течение более восьми суток, а также за счет потребления бактерий простейшими. Осадок сточных вод перерабатывается корневой системой растений. Его не надо вывозить! И реагенты здесь не нужны. В такой системе все запахи задерживаются в верхнем слое, богатом корнями и микроорганизмами. А это значит, что ФОС можно размещать рядом с жилой застройкой.

Почему эти сооружения есть по всему миру, но у нас их нет? Дело привычки. Наши системы с активным илом и биопленкой действительно одни из лучших в мире. В России есть отличные специалисты, которые проектируют эти системы, есть методические документы для проектирования. Но вот для ФОС нужны не только руководящие документы, но и специалисты-биологи, которые понимают весь комплекс процессов в ландшафте, могут адаптировать имеющийся многолетний мировой опыт к нашим климатическим условиям. А это уже совсем другой подход, не инженерный, а чисто экологический.

Такая школа только появляется у нас в России. И надеемся, что скоро появятся и первые очистные сооружения.