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.
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.
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.
