Отведение и очистка ливневых и талых вод остается одной из серьезных проблем многих российских городов. Эти воды содержат минеральные и органические вещества, нефтепродукты и тяжелые металлы, которые необходимо извлекать перед сбросом в водные объекты. В нашей стране ливневые и талые воды отводят с помощью протяженных сетей канализации, а затем очищают механическими и физико-химическими способами. Строительство и обслуживание таких сооружений требует значительных затрат.
В мировой практике для решения подобных задач все чаще используют биоинженерные сооружения — например, дождевые сады. Но они могут функционировать не во всех климатических зонах, поэтому в России пока нет организаций, которые занимались бы их проектированием.
Между тем, дело это весьма перспективное, о чем свидетельствуют разработки ученых Пермского Политеха адаптировавших технологию к условиям более холодных регионов.
Кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и водоснабжения института Игорь Щукин говорит: сегодня дождевые сады, биоплато, биопруды, биофильтрационные каналы и склоны применяют во многих развитых странах. Эти практики сочетают в себе высокую эффективность, экологичность, оптимальную стоимость и эстетичный внешний вид. В частности, дождевой сад — это участок, пониженный относительно окружающей территории и принимающий ливневые воды, которые медленно проходят через фильтрующую загрузку, куда высажены влаголюбивые растения, и таким образом очищаются.
По словам ученых, у использования такой технологии в условиях умеренного климата есть ограничения. При низких температурах активность растений и почвенных микроорганизмов снижается. Поэтому исследователи из Пермского Политеха предложили решение, которое поможет поддерживать эффективность дождевых садов и в холодный период.
Суть его заключается в том, что в фильтрующую загрузку добавляют торф и цеолит — природные материалы, обладающие поглотительными и ионообменными свойствами. В периоды низких температур они позволяют задерживать и накапливать загрязнения. А летом растения и микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности перерабатывают накопленные загрязнения — и фильтрующая загрузка восстанавливается естественным образом. Такая технология обеспечивает высокое качество очистки сточных вод в течение всего года, считают исследователи.
И дождь смывает всё в сады
Чтобы оценить эффективность дождевых садов, пермские ученые провели комплекс лабораторных исследований. В частности, они оценили поглотительные и ионообменные свойства фильтрующей загрузки.
Ученые исследовали фильтрацию поверхностных сточных вод при температурах от +2 до +20 С и обнаружили интересную закономерность: при падении температуры эффективность очистки от металлов незначительно снижалась, а очистка от нефтепродуктов, напротив, улучшалась.
«Мы изучили процессы фитофильтрования и фиторегенерации с помощью специальных установок. Колонны из полихлорвиниловых труб заполнили фильтрующей загрузкой, а затем высадили в нее разные растения: рогоз широколистный, ирис болотный и тростник, — говорит Щукин. — В течение 7 недель на них подавался сток, имитирующий ливневые воды. Эффективность очистки от нефтепродуктов достигла 95,5—98,9 %, от цинка — 70,2—92,5 %, от свинца — 66—86,4 %, от меди — 97—99,3 %, от железа — 87,5—97,5 %, от алюминия — 80—86,4 %. После 6 месяцев наблюдений мы установили, что наиболее эффективны в восстановлении свойств фильтрующей загрузки ирис и тростник.»
На основании экспериментов исследователи разработали методику, которая позволяет спроектировать дождевой сад, оптимально подходящий к особенностям территории. Реализован пилотный проект сада, который очищает стоки с придомовой автостоянки в Перми. Результаты, полученные учеными, позволяют предполагать, что экономический эффект от такого метода очистки ливневых и талых вод может достигать 50 % в сравнении с традиционными очистными сооружениями. По словам пермских исследователей, разработку можно применять в жилой застройке, на автопарковках, в коттеджных поселках и рекреационных зонах, а также на некоторых промышленных предприятиях.
«Дождевые сады могут располагаться вдоль автодорог и тротуаров, на парковках, во дворах домов и даже на территории некоторых предприятий, — говорит в заключение Щукин. — В сухое время дождевой сад представляет собой клумбу с растениями, а во время выпадения осадков он будет заполняться водой, которая затем медленно пройдет через загрузку и корневую систему растений, задерживая в процессе фильтрования твердые частицы, органические вещества и тяжелые металлы. Под фильтрующей загрузкой располагается дренажная система, по которой очищенные воды отводятся в дождевую канализацию или водоем. Более того: очищенный сток после дождевого сада может фильтроваться и просто в местный грунт — точно так, как это происходит в природе».
