Эффективность водоочистки дождевыми садами

19.11.2022
Как эффективно очищать поверхностные стоки от различных примесей

Что такое дождевые сады

Дождевые сады являются одним из наиболее распространённых сооружений городской водно-зелёной инфраструктуры. Они предназначены для сокращения объёмов, регулирования расходов и очистки поверхностных сточных вод.

Дождевой сад представляет собой запроектированный для приема поверхностного стока пониженный участок территории с влаголюбивыми растениями. Высадка растений, как правило, производится в специально приготовленную фильтрующую загрузку (почвенную конструкцию) на основе песка с добавлением органической составляющей: верхнего плодородного слоя почвы, торфа, компоста, древесной щепы и т.д. Вода после дождевых садов может отводиться по дренажной системе в дождевую канализацию или водный объект, инфильтроваться в грунт, а также использоваться для технических нужд.

Устройство дождевого сада. Источник: New York City Department of Enviromental Protection

Очистка поверхностного стока

Многочисленные исследования показывают, что поверхностный сток с городских территорий загрязнён грубодисперсными примесями различной природы, растворёнными органическими веществами, в том числе нефтепродуктами, патогенными микроорганизмами, тяжёлыми металлами. Приоритетными показателями при выборе технологии очистки поверхностных сточных вод, согласно российским нормативам, являются количество взвешенных веществ, уровень биологического и химического потребления кислорода и содержание нефтепродуктов.

Очистка поверхностного стока в дождевых садах основана на одновременном протекании большого количества биологических, биохимических и физико-химических процессов.

Устройство фильтров

Извлечение грубодисперсных примесей в дождевых садах происходит за счёт фильтрования стока через загрузку. Эффективность очистки от взвешенных веществ достигает 95 %. Учитывая, что значительная доля тяжёлых металлов и нефтепродуктов ассоциирована на частицах взвеси, их концентрация также снижается при удалении грубодисперсных частиц.

Извлечение растворённых веществ из поверхностного стока происходит под действием процессов сорбции и ионного обмена на частицах фильтрующей загрузки. Весомый вклад в очистку вносят биологическое поглощение, деструкция и связывание загрязнений растениями и биопленкой, развиваемой в фильтрующей загрузке и на корнях растений. В периоды отсутствия дождей ультрафиолетовая часть спектра солнечного света способствует деструкции задержанных органических соединений, а также оказывает обеззараживающее воздействие.

Основные механизмы извлечения растворённых примесей в дождевых садах показаны на рисунке.

Схема извлечения растворённых примесей в дождевых садах. Автор: И.С. Щукин

Эффективность применяемых технологий

Совокупность указанных процессов позволяет достичь эффективности извлечения нефтепродуктов – 90 %, органических веществ (по показателю БПК) – 70 %, цинка, свинца, кадмия – 90 %, меди – 80 %. Извлечение общего азота достигает 75 %, нитритов и нитратов – 80 %, фосфора – 90 %. Однако при определённых условиях возможно выделение азота и фосфора из органической составляющей загрузки и отмирающих частей растений, в таком случае их количество в стоке после дождевого сада может превышать исходные концентрации.

Повысить эффективность извлечения растворённых примесей возможно путём добавления в состав загрузки дождевых садов наполнителей, обладающих высокими сорбционными и ионообменными характеристиками, например, цеолита, вермикулита, перлита, активированного угля и т.д. Это особенно актуально в условиях умеренного климата, характеризующегося продолжительными периодами околонулевых температур, в течение которых образуется значительная часть годового стока, но при этом наблюдается снижение скорости протекания биологических и биохимических процессов.

Игорь Щукин
кандидат технических наук, доцент кафедры тепло-газоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», эксперт ассоциации «Гильдия ландшафтных инженеров»

Статьи по теме

Темы статей

COVID-19 ESG TEEB treetalker Абакан Альметьевск Ачинск Бразилия Видное Волгоград Екатеринбург Ижевск Казань Киров Китай Красноярск Курган Минск Москва Мурманск Нижний Новгород Новосибирск Омск Пермь Петровск-Забайкальский Ростов-на-Дону Санкт-Петербург Сургут Тюмень Усть-Илимск ЧЕБОКСАРЫ ЧЕРЕПОВЕЦ администрация архитектурные решения биоразнообразие благоустройство внутреннее озеленение водно-зелёный каркас газон глобальное потепление городское планирование градостроительство двор деревья детские площадки дождевой сад здоровье зелёные крыши зелёные решения идентичность канализация климат климатическое моделирование космоснимки микропатогены мониторинг набережная насекомые наука нормативы озеленение опрос парк переработка мусора подтопление почва проект птицы пыль реки свет сертификация снег технологии туризм устойчивое развитие фауна экосистемные услуги энергоэффективность