Изобретение относится к области очистки сточных вод, экологии и природоохранных технологий и может быть использовано для очистки коммунально-бытовых, сельскохозяйственных и частично промышленных сточных вод.
Предлагаемый способ основан на применении фитофильтрационных систем с использованием местных гигрофитных растений, адаптированных к природно-климатическим условиям конкретного региона.
Известен способ механической очистки сточных вод [1-2], включающий отстаивание и фильтрацию, при котором удаление загрязняющих веществ осуществляется за счёт гравитационного осаждения взвешенных частиц и их задержания фильтрующими материалами. Недостатком данного способа является низкая эффективность удаления растворённых органических и биогенных веществ.
Известен также биологический способ очистки сточных вод с использованием активного ила [3-4], включающий аэрацию сточных вод в аэротенках с последующим отделением ила, при этом очистка осуществляется за счёт жизнедеятельности микроорганизмов, окисляющих органические загрязнения. Недостатками данного способа являются значительные энергетические затраты на аэрацию, необходимость постоянного контроля технологического режима и образование избыточного ила.
Известен способ очистки сточных вод с использованием высшей водной растительности [5], включающий пропускание сточных вод через участки, засаженные водными и прибрежно-водными растениями (гигрофитами), при этом удаление загрязнений осуществляется за счёт поглощения растениями, сорбции субстратом и микробиологических процессов. Недостатком данного способа является зависимость эффективности очистки от климатических условий и ограниченный подбор устойчивых видов растений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ очистки сточных вод в системах искусственных водно-болотных угодий [6], включающий пропускание сточных вод через фильтрационное сооружение, заполненное песчано-гравийным субстратом и засаженное высшей водной растительностью, такой как тростник обыкновенный (Phragmites australis) или рогоз (Typha latifolia), при этом очистка осуществляется за счёт механической фильтрации, сорбции загрязняющих веществ и биохимических процессов в корнеобитаемой зоне растений с участием микроорганизмов.
Недостатком данного способа является использование ограниченного набора видов растений, не всегда адаптированных к конкретным природно-климатическим условиям региона, что приводит к снижению эффективности очистки, сезонности работы системы и увеличению эксплуатационных затрат.
Цель изобретения заключается в повышении степени очистки сточных вод за счёт снижения содержания взвешенных веществ, биохимического потребления кислорода (БПК₅), соединений азота и фосфора, а также тяжёлых металлов, при одновременном снижении эксплуатационных затрат и обеспечении возможности повторного использования очищенной воды без применения химических реагентов и энергоёмкого оборудования.
Сущность изобретения заключается в способе очистки сточных вод, включающем их подачу в фитофильтрационное очистное сооружение (ФОС), содержащее последовательно соединённые отстойный резервуар и фильтрационную карту, заполненную многослойным фильтрующим субстратом, включающим нижний слой щебня, промежуточный слой гравия и верхний слой песка, и засаженную высшей водной и прибрежно-водной растительностью.
В качестве растений используют преимущественно местные гигрофитные виды, такие как Eichhornia sp., Scirpus sp., Typha angustifolia, Typha latifolia и Phragmites communis, адаптированные к природно-климатическим условиям региона.
Отличительной особенностью способа является использование комплекса местных гигрофитных растений в сочетании с многослойным фильтрующим субстратом, обеспечивающим поэтапную физическую, химическую и биологическую очистку сточных вод и повышение эффективности удаления загрязняющих веществ.
Способ осуществляют следующим образом. Сточные воды первоначально направляют в отстойный резервуар, где происходит осаждение крупных взвешенных частиц. Затем осветлённую воду подают на фильтрационную карту, заполненную многослойным фильтрующим субстратом, включающим слои щебня, гравия и песка, и засаженную местными гигрофитными растениями с развитой корневой системой. В течение 3–7 суток сточные воды проходят через фильтрующий субстрат, где их очистка осуществляется за счёт процессов седиментации, механической фильтрации, адсорбции, биохимического разложения органических веществ микроорганизмами, поглощения биогенных элементов и тяжёлых металлов растениями, а также окислительно-восстановительных процессов. После очистки воду собирают в накопительном резервуаре для последующего использования на технические нужды и/или орошение. Способ может осуществляться как в непрерывном, так и в периодическом режиме подачи сточных вод.
Пример. Хозяйственно-бытовые сточные воды направляют в фитофильтрационное очистное сооружение, включающее отстойный резервуар и фильтрационную карту. Фильтрационная карта выполнена в виде многослойной фильтрующей загрузки, содержащей щебень, гравий и песок, и засажена высшими водными гигрофитными растениями, такими как Eichhornia sp., Scirpus sp., Typha angustifolia, Typha latifolia и Phragmites communis. При гидравлическом времени удерживания сточных вод, составляющем 5 суток, в системе обеспечивается эффективное снижение концентраций загрязняющих веществ. Так, содержание взвешенных веществ и показатель БПК₅ уменьшаются до 72 %, концентрации соединений азота и фосфора - до 65 %, а содержание тяжёлых металлов - до 58 % относительно исходных значений в поступающих сточных водах.
