ИСТИНА

Проблема очистки сточных вод становится насущнейшей проблемой человечества, так как дефицит водных ресурсов связан в основном не с недостатком пресной воды, а с ее загрязненностью. Приоритетными загрязняющими веществами по количеству поступления со стоками остаются органические вещества, соединения азота и фосфора. Ряд систем биологической очистки сточных вод основаны на процессах, которые протекают в почвенной толще и природных водоемах: сорбция, микробиологическая трансформация, ассимиляция в биомассу, коагуляция, седиментация, улетучивание, фильтрация. Первыми почвенными системами очистки сточных вод были так называемые поля орошения и поля фильтрации, а основателем и разработчиком первых сооружений почвенной очистки сточных вод был известный почвовед В.Р.Вильямс [1]. Поля фильтрации и орошения формировались на хорошо дренированных почвах, часто в поймах рек, стоки поступали в искусственно сформированные карты, обвалованные земляными валиками. Главными процессами очистки являлись седиментация взвешенных частиц, биохимические окислительно-восстановительные превращения органического вещества, ассимиляция биогенных элементов в биомассу растений, используемых для посадки на полях. Проявлялась ярко выраженная сезонная неоднородность процессов очистки, связанная с зимним замерзанием сооружения. Сточные воды в этот период намораживались сверху и таяли весной. Отрицательным моментом являлось также достаточно быстрое заиление почв и снижение скорости фильтрации со временем. При не очень высокой эффективности очистки (в среднем около 50% по БПК5), поля фильтрации достаточно долго служили горожанам. Например, в Москве Люблинские поля фильтрации работали с 1899 по 1970 год, Люберецкие поля фильтрации в 1914-1975 гг. Постепенно их сменили станции аэрации, где главным процессом очистки являются микробиологические превращения, ассимиляция и сорбция в аэротенках с активным илом. Главной причиной смены полей на станции стал рост города и недостаток площадей, так как удельная площадь сооружения на одного жителя различается для полей и сооружений с активным илом в несколько раз. Но самой главной причиной замены полей на сооружения явилось ужесточение нормативов на качество сточной воды, так как поля не позволяли очищать воду до необходимых нормативов. Однако многолетний опыт почвенной очистки сточных вод в Москве показал, что это приемлемый способ очистки при наличии территории для их размещения, по данным мониторинга очищенных стоков можно утверждать, что в почвах протекали не только процессы удаления органических веществ (взвешенных и растворимых), но и азота, фосфора [2]. С 70-х годов 20 века в мире активно развивается очистка воды с применением фито-очистных систем. Данные технологии известны как Constructed Wetlands или для русскоязычных специалистов – фито-очистные сооружения (ФОС) – [3]. ФОС представляют собой искусственные системы, сконструированные и построенные для очистки сточных вод, состоящие из элементов аналогичных естественному природному ландшафту со встроенными техническими элементами. Главными признаками ФОС являются: 1) искусственно созданные водно-растительные сообщества, функционирующие в потоке воде, со специфическим микробиоценозом, развивающимся в ризосфере; 2) наличие низкоскоростного потока воды от источника загрязнения к приемнику очищенных вод. Одними из наиболее эффективных являются ФОС с горизонтальным потоком воды через гравийную загрузку глубиной не более 1,5 м с посаженными на ней влаголюбивыми растениями (например, представители родов Phragmites, Scirpus и Typha). Главным отличием таких ФОС от других ландшафтных систем очистки (лагуны, пруды доочистки, биоплато, поля орошения) является возможность встраивать некоторые технические элементы (аэраторы, насосы) при сохранении общего течения процесса по естественному ландшафтному типу и сохранении высокого времени пребывания воды (более 7-8 суток). Технические узлы системы позволяют осуществлять также рециркуляцию потока. С точки зрения почвоведения, ФОС теоретически могут представлять собой потенциальное место для образования почвы гидроморфного типа. Однако, следует учитывать, что процессы в ФОС не совпадают с почвообразованием по темпам и масштабам. Отличием является и то, что в большинстве ФОС поток воды проходит в боковом направлении, тогда как в почвах, в основном, – в вертикальном. Что касается гипотетического формирования горизонтов в ФОС, следует отметить, что формируемые здесь горизонты не описывались исследователями (ФОС работают около 40 лет и вскрытие таких сооружений происходит крайне редко). Можно лишь утверждать, что в ФОС формируется дерновый оторфованный горизонт. Самым близким аналогом из природных почв могут служить аллювиальные почвы. В ФОС формируется специфический биоценоз, эффективно удаляющий загрязняющие вещества, в том числе ксенобиотики. Эффективность очистки воды в ФОС по сравнению с полями фильтрации в несколько раз выше. Так, например, ФОС с горизонтальным потоком и принудительной аэрацией могут удалять ХПК от 150-218 на входе до 10-24 мгО/л на выходе, Nобщ. от 35-60 на входе до 7-11 мг/л на выходе, Робщ. от 3,2-8,9 на входе до 0,02-0,6 мг/л на выходе. Кроме того, в ФОС происходит обеззараживание сточных вод: общее содержание колиформных бактерий снижается от 7,7*104 – 3*107 на входе до 3,0*101 – 2,9*102 КОЕ/100 мл на выходе. Роль этих искусственных почв для устойчивого функционирования гидросферы не ограничивается только очисткой сточных вод. Сформированный в ФОС специфический бактериоценоз вместе с очищенными водами попадает в природные водоемы, где продолжает функционировать, интенсифицируя процессы самоочищения природных вод. Роль бактериоценоза очистных сооружений в процессах самоочищения рек-водоприемников ранее доказана нами на примере реки Москвы [2]. Площадь этих искусственных почв в удельном выражении к количеству жителей не соизмерима с площадью других искусственных почв, например с сельскохозяйственными территориями. Если на 1 жителя планеты необходимы десятки и сотни квадратных метров для получения пищи, то для очистки стоков в ФОС необходимо от 0,2 до 10 м2 на 1 жителя.