RU2784508C1 - Method for rehabilitation of water bodies - Google Patents

Method for rehabilitation of water bodies Download PDF

Info

Publication number
RU2784508C1
RU2784508C1 RU2022113336A RU2022113336A RU2784508C1 RU 2784508 C1 RU2784508 C1 RU 2784508C1 RU 2022113336 A RU2022113336 A RU 2022113336A RU 2022113336 A RU2022113336 A RU 2022113336A RU 2784508 C1 RU2784508 C1 RU 2784508C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reservoir
water
coastal
plants
slope
Prior art date
Application number
RU2022113336A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Кривицкий
Original Assignee
Сергей Владимирович Кривицкий
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Владимирович Кривицкий filed Critical Сергей Владимирович Кривицкий
Application granted granted Critical
Publication of RU2784508C1 publication Critical patent/RU2784508C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: water treatment methods.
SUBSTANCE: invention relates to methods for water treatment and can be used for biological treatment of surface runoff and environmental rehabilitation of polluted water bodies. The method includes the colonization of the reservoir by organisms-biodestructors. As a mechanism for the biodegradation of contaminants that enter the water body along with wastewater, aquatic biota is used in the form of plants, algae and living organisms capable of filtering water from plant and living microorganisms. To maintain the stability of aquatic biota in a reservoir, forced circulation of water in the reservoir is used and hydrobotanical sites with higher aquatic plants and bioengineering structures, such as a floating island, a coastal protection structure, and an underwater reef, are equipped. The hydrobotanical site is performed on a low-flow section of the reservoir by layer-by-layer laying of bulk soil, geotextile, waterproofing layer, loam, sand and gravel mixture, followed by planting of higher aquatic vegetation. The floating island is made in the form of a basket of material with positive buoyancy and hygroscopicity, planted with higher aquatic vegetation, in the roots of which plankton organisms settle, and spawning and fattening of juveniles occur, which contribute to the biodegradation of pollutants in the upper layers of the reservoir. Underwater reefs are made in the form of stone ridges, by dumping large stones at the bottom of the reservoir, in which bottom filter-feeding organisms settle, helping to cleanse the bottom layers of the reservoir. Coastal protection structures stabilize the near-shore zone of the reservoir and provide anti-erosion protection of the coastal section of the reservoir to prevent siltation of the reservoir. For reservoirs with gentle coastal slopes up to 5 m in height and water level fluctuations up to 1 m, the bank protection structure is performed by installing a stone-brush fascine in a recess in the ground along the average water level of the reservoir, through which they are buried in the ground perpendicular to the coastal slope and at an angle to the coastal slope towards the reservoir, interconnected stakes. For reservoirs with coastal slopes more than 5 m high and water level fluctuations of more than 1 m, the bank protection structure is made in the form of gabion structures mounted in the lower part of the slope, along the slope above the bank protection structures, along the slope, in the flood zone, plants are planted that strengthen the coastal structures.
EFFECT: invention provides an increase in efficiency and a reduction in the time of rehabilitation of reservoirs.
8 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам обработки воды и может использоваться для биологической очистки (биодеструкции) поверхностных стоков и экологической реабилитации (биоремедиации) загрязнённых водных объектов [C02F1/54, C02F3/32, C02F 3/34].The invention relates to methods of water treatment and can be used for biological treatment (biodestruction) of surface runoff and environmental rehabilitation (bioremediation) of polluted water bodies [C02F1/54, C02F3/32, C02F 3/34].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОТКРЫТЫХ ВОДОЕМОВ К ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ БАЛАНСУ [RU 2611496 C1, опубл.: 27.02.2017], представляющий собой комплексную технологию восстановления экологической системы водоема, включающую предварительную оценку экологического состояния водоема, по результатам которой на объем воды воздействуют модулированным электрическим потенциалом излучателя или излучателей, который модулируют сигналом с частотой в диапазоне от 30 Гц до 150 кГц, содержащим спектр воздействия на экологическую систему водоема амплитудой 0,5-1,7 V и продолжительностью не менее 120 минут, угнетающий формы паразитной флоры и фауны и стимулирующий развитие полезных биоценозов, спектральные характеристики сигнала, такие как форма, частота следования и амплитуда сигнала, а также геометрическая форма и материал для изготовления излучателя, определяют по результатам оценки экологического состояния водоема, излучатель электрического потенциала размещают в объеме воды на высоте подвеса, выбранной из равенства энергий у поверхности воды и дна водоема на линии подвеса, а размещение излучателей в плоскости подвеса осуществляют с учетом перекрытия их апертур, количество излучателей для каждого водоема определяют в зависимости от площади водоема, при этом одновременно с воздействием на объем воды модулированным электрическим потенциалом излучателя или излучателей осуществляют техническую и биологическую реабилитацию и реабилитацию береговой экологической системы в береговой зоне, а также дополнительно в объеме воды размещают растворяемые в воде элементы, выполняющие роль доноров недостающих химических элементов для экологического баланса данного водоема, причем при технической реабилитации в зависимости от размеров водоема, наличия гидротехнических сооружений, гидрогеологических характеристик местности определяют необходимость и осуществляют механическую очистку ложа водоема от иловых отложений, при биологической реабилитации используют технологию, основанную на восстановлении гидробионтов-фильтраторов, к которым относятся прибрежные и водные растения-макрофиты, беспозвоночные, бентос, представляющий собой сообщество донных организмов, микроогранизмы на взвешенных частицах, при реабилитации береговой экологической системы в береговой зоне восстанавливают отдельные виды зеленых насаждений и живых организмов, присущих экологической системе данного водоема, после чего через интервал времени, по меньшей мере, не менее суток, производят отбор проб воды для оценки работы и осуществляют коррекцию спектра воздействия, отбор проб воды и коррекцию проводят до достижения в водоеме экологического равновесия.A METHOD OF BRINGING THE OPEN WATER ECOLOGICAL SYSTEM TO THE ENVIRONMENTAL BALANCE [RU 2611496 C1, publ.: 27.02.2017] is known from the prior art. the electric potential of the emitter or emitters, which is modulated by a signal with a frequency in the range from 30 Hz to 150 kHz, containing a spectrum of impact on the ecological system of the reservoir with an amplitude of 0.5-1.7 V and a duration of at least 120 minutes, suppressing the forms of parasitic flora and fauna and stimulating the development of useful biocenoses, the spectral characteristics of the signal, such as the shape, repetition rate and amplitude of the signal, as well as the geometric shape and material for the manufacture of the emitter, are determined by the results of assessing the ecological state of the reservoir, the electric potential emitter is placed in the volume of water at the height of the suspension, selected from the equality of the energies at the water surface and the bottom of the reservoir on the suspension line, and the placement of emitters in the suspension plane is carried out taking into account the overlap of their apertures, the number of emitters for each reservoir is determined depending on the area of the reservoir, while simultaneously with the impact on the volume of water with the modulated electric potential of the emitter or emitters, technical and biological rehabilitation and rehabilitation of the coastal ecological system in the coastal zone are carried out, and additionally, water-soluble elements are placed in the water volume, which act as donors of the missing chemical elements for the ecological balance of this reservoir, and during technical rehabilitation in Depending on the size of the reservoir, the presence of hydraulic structures, the hydrogeological characteristics of the area, determine the need for and carry out mechanical cleaning of the reservoir bed from silt deposits; data on the restoration of filter-feeding hydrobionts, which include coastal and aquatic macrophyte plants, invertebrates, benthos, which is a community of bottom organisms, microorganisms on suspended particles, during the rehabilitation of the coastal ecological system in the coastal zone, certain types of green spaces and living organisms inherent in ecological system of a given reservoir, after which, after a time interval of at least not less than a day, water samples are taken to assess the work and the impact spectrum is corrected, water sampling and correction are carried out until ecological balance is reached in the reservoir.

Недостатком аналога является то, что реабилитационная технология основана на использовании электрического тока, что достаточно трудоемко и трудозатратно для реализации и эксплуатации. The disadvantage of the analogue is that the rehabilitation technology is based on the use of electric current, which is quite laborious and labor-intensive for implementation and operation.

Также известен СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ ГОРОДСКИХ ВОДОЕМОВ [RU 2290792 C1, опубл.: 10.01.2007], путем подбора объектов, подготовки и вселения гидробионтов, при этом подбор гидробионтов ведут с учетом физиологических особенностей вида и совместимости, а подготовку - ежедневным, в течение 10-30 дней выдерживанием в растворе биологически активного препарата с концентрацией 0,1-10,0 мл/л при длительности экспозиции 30-60 мин и кормлением кормом с добавлением биологически активного препарата из расчета 1-50 мл /кг, в качестве биологически активного препарата берут минеральную воду с общей минерализацией 2-4 г/дм3 и с содержанием катионов кальция 30-150 мг/дм3, магния 390-450 мг/дм3, калия 50-70 мг/дм3, натрия 10 200-5 320 мг/дм3, железо 11-57 мг/дм3, селена <1 мг/дм3, меди 1-3 мг/дм3, анионов-сульфаты <50 мг/дм3.Also known is a METHOD FOR BIOLOGICAL REHABILITATION OF URBAN WATER BODIES [RU 2290792 C1, publ.: 01/10/2007], by selecting objects, preparing and introducing hydrobionts, while the selection of hydrobionts is carried out taking into account the physiological characteristics of the species and compatibility, and the preparation is daily, for 10 -30 days of keeping in a solution of a biologically active drug with a concentration of 0.1-10.0 ml/l with an exposure time of 30-60 minutes and feeding with food with the addition of a biologically active drug at a rate of 1-50 ml/kg, as a biologically active drug take mineral water with a total mineralization of 2-4 g / dm 3 and with a content of calcium cations 30-150 mg / dm 3 , magnesium 390-450 mg / dm 3 , potassium 50-70 mg / dm 3 , sodium 10 200-5 320 mg / dm 3 , iron 11-57 mg / dm 3 , selenium <1 mg / dm 3 , copper 1-3 mg / dm 3 , sulfate anions <50 mg / dm 3 .

Недостатком аналога является использование для реабилитации только гидробионтов, что снижает эффективность реабилитации.The disadvantage of analogue is the use for rehabilitation of only hydrobionts, which reduces the effectiveness of rehabilitation.

Известен СПОСОБ ДООЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДАХ [SU 1198021, опубл.: 15.12.1985], включающий контакт с высшей водной растительностью в проточных условиях, отличающийся тем, что с целью достижения круглогодичного требуемого качества воды за счет стабилизации процесса по сезонам года и сокращения длительности процесса и занимаемых площадей, в качестве высшей водной растительности используют тростник обыкновенный, который высаживают на затопленных поперечных дамбах и дополнительно на междамбовых участках высаживают макроводоросли – Chara vulgariz Z.A known METHOD FOR PURIFICATION OF WASTEWATER IN BIOLOGICAL PONDS [SU 1198021, publ.: 12/15/1985], including contact with higher aquatic vegetation in flowing conditions, characterized in that in order to achieve the year-round required water quality by stabilizing the process by seasons of the year and reducing the duration of the process and the area occupied, common reed is used as higher aquatic vegetation, which is planted on flooded transverse dams and additionally macroalgae - Chara vulgariz Z.

Недостатком аналога является его высокая трудоемкость и трудозатраты, обусловленные необходимостью сооружения искусственных прудов и изъятия из оборота больших площадей земельных угодий.The disadvantage of the analog is its high labor intensity and labor costs, due to the need to construct artificial ponds and withdraw large areas of land from circulation.

Наиболее близкой по технической сущности является СИСТЕМА ОЧИСТКИ ВОДЫ [US6318292 (B1), опубл.: 20.11.2001], содержащая водоем, включающий в себя средство для циркуляции воды из нижнего уровня нижней поверхности к более высокому уровню его и содержащее насосные средства в комбинации с, по меньшей мере, одним трубопроводом для обеспечения указанной циркуляции воды путем забора воды с указанного более низкого уровня и выпуска воды на указанный более высокий уровень, биологические группы, которые образуют пищевую цепочку в основной области водоема и около дна и верхнего уровня водоема, слой песка, предусмотренный на поверхности дна, причем указанный слой песка легко взбалтывается при плавании рыб, которые являются частью указанной пищевой цепи.The closest in technical essence is the WATER PURIFICATION SYSTEM [US6318292 (B1), publ.: 11/20/2001], containing a reservoir, including a means for circulating water from the lower level of the lower surface to a higher level thereof and containing pumping means in combination with , at least one pipeline for ensuring said circulation of water by drawing water from a specified lower level and discharging water to a specified higher level, biological groups that form a food chain in the main area of the reservoir and near the bottom and upper level of the reservoir, a layer of sand , provided on the surface of the bottom, and the specified layer of sand is easily shaken up when swimming fish, which are part of the specified food chain.

Основной технической проблемой прототипа является неадекватное использование биологической системы водоема, обусловленное созданием микромира только для биологических групп, преимущественно рыб, образующих пищевую цепочку в основной области водоема и около дна и вершине водоема.The main technical problem of the prototype is the inadequate use of the biological system of the reservoir, due to the creation of a microcosm only for biological groups, mainly fish, forming a food chain in the main area of the reservoir and near the bottom and top of the reservoir.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности и сокращении сроков реабилитации водоемов.The technical result of the invention is to increase the efficiency and reduce the time of rehabilitation of reservoirs.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ реабилитации водных объектов, характеризующийся заселением водоема организмами-биодеструкторами, отличающийся тем, что в качестве механизма биодеструкции загрязнений, попадающих в водный объект вместе со сточными водами, используют водную биоту в виде растений, водорослей и живых организмов, способных к фильтрационной очистке воды от растительных и живых микроорганизмов, при этом для поддержания устойчивости водной биоты в водоеме используют принудительную циркуляцию воды в водоеме и обустраивают гидроботанические площадки с высшими водными растениями и биоинженерные сооружения, такие как плавающий остров, берегозащитное сооружение, подводный риф, при этом гидроботаническую площадку выполняют на слабопроточном участке водоема путем послойной укладки насыпного грунта, геотекстиля, гидроизоляционного слоя, суглинка, песчано-гравийной смеси с последующей посадкой высшей водной растительности, плавающий остров выполняют в виде корзины из материала с положительной плавучестью и гигроскопичностью, засаженной высшей водной растительностью, в корнях которой селятся планктонные организмы, а также происходит нерест и нагул молоди, которые способствуют биодеструкции загрязняющих веществ в верхних слоях водоёма, подводные рифы выполняют в виде каменных гряд путём отсыпки на дне водоема крупных камней, в которых поселяются донные организмы-фильтраторы, способствующие очищению придонных слоев водоема, а берегозащитными сооружениями стабилизируют приурезовую зону водоема и обеспечивают противоэрозионную защиту прибрежного участка водоема для предотвращения заиления водоёма, при этом для водоёмов с пологими береговыми откосами до 5 м высотой и колебаниями уровня воды до 1 м берегозащитное сооружение выполняют путем установки в углубление в грунте вдоль среднего уровня воды водоема каменно-хворостяной фашины, через которую заглублены в грунт перпендикулярно береговому откосу и под углом к береговому откосу в сторону водоема связанные между собой колья, а для водоёмов с береговыми откосами больше 5 м высотой и колебаниями уровня воды более 1 м берегозащитное сооружение выполняют в виде габионных конструкций, смонтированных в нижней части откоса, по склону выше берегозащитных сооружений по склону, в зоне действия паводка, высаживают растения, укрепляющие береговые откосы водоема.This technical result is achieved due to the fact that the method of rehabilitation of water bodies, characterized by the colonization of the reservoir by organisms-biodestructors, characterized in that as a mechanism for biodegradation of contaminants entering the water body along with wastewater, aquatic biota in the form of plants, algae and living organisms is used. organisms capable of filtering water from plant and living microorganisms, while to maintain the stability of aquatic biota in the reservoir, forced circulation of water in the reservoir is used and hydrobotanical sites with higher aquatic plants and bioengineering structures, such as a floating island, a coastal protection structure, an underwater reef, are equipped , while the hydrobotanical site is performed on a low-flowing section of the reservoir by layer-by-layer laying of bulk soil, geotextile, waterproofing layer, loam, sand and gravel mixture, followed by planting of higher aquatic vegetation, the floating island is performed in in the form of a basket of material with positive buoyancy and hygroscopicity, planted with higher aquatic vegetation, in the roots of which plankton organisms settle, and spawning and feeding of juveniles occur, which contribute to the biodegradation of pollutants in the upper layers of the reservoir, underwater reefs are made in the form of stone ridges by dumping on the bottom of the reservoir of large stones, in which bottom filter-feeding organisms settle, contributing to the purification of the bottom layers of the reservoir, and with bank protection structures they stabilize the near-shore zone of the reservoir and provide anti-erosion protection of the coastal section of the reservoir to prevent siltation of the reservoir, while for reservoirs with gentle coastal slopes up to 5 m high and fluctuations in the water level up to 1 m, the bank protection structure is performed by installing a stone and brushwood fascine in a recess in the ground along the average water level of the reservoir, through which they are buried in the ground perpendicular to the bank slope and at an angle to the bank slope to the sides stakes connected to each other near the reservoir, and for reservoirs with coastal slopes more than 5 m high and water level fluctuations of more than 1 m, the bank protection structure is made in the form of gabion structures mounted in the lower part of the slope, along the slope above the bank protection structures along the slope, in the flood zone , planted plants that strengthen the coastal slopes of the reservoir.

В частности, в качестве водорослей в водной биоте используют хлореллу, сине-зелёные, харовые, кладофору, которые обладают высокой способностью минерализовать органическое вещество в воде.In particular, chlorella, blue-green, characeae, cladophora, which have a high ability to mineralize organic matter in water, are used as algae in aquatic biota.

В частности, на дне сформированной гидроботанической площадки укладывают природные минеральные сорбенты, выполненные в виде шунгита, цеолита.In particular, natural mineral sorbents made in the form of shungite and zeolite are laid at the bottom of the formed hydrobotanical platform.

В частности, глубину воды на гидроботанической площадке задают не менее 50 см.In particular, the water depth at the hydrobotanical site is set at least 50 cm.

В частности, размеры плавающего острова задают от 10 до 20 % от площади водоёма.In particular, the size of a floating island is set from 10 to 20% of the area of the reservoir.

В частности, размеры подводного рифа задают равным от 2 до 3 % от площади водоема.In particular, the size of the underwater reef is set equal to 2 to 3% of the area of the reservoir.

В частности, в качестве растений, укрепляющих береговые откосы водоёма используют ивовые кустарники, барбарис Тунберга, снежноягодник, можжевельник казацкий, ракитник русский, почвопокровные травянистые растения.In particular, willow bushes, Thunberg barberry, snowberry, Cossack juniper, Russian broom, ground cover herbaceous plants are used as plants that strengthen the coastal slopes of the reservoir.

В частности, в качестве биодеструкторов используют местные виды пресноводных рыб.In particular, local species of freshwater fish are used as biodestructors.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фиг.1 показан поперечный разрез гидроботанической площадки с высшей водной растительностью.Figure 1 shows a cross section hydrobotanical platform with higher aquatic vegetation.

На фиг.2 схематично показано обустройство плавающих островов.Figure 2 schematically shows the arrangement of floating islands.

На фиг.3 схематично показано обустройство подводных рифов.Figure 3 schematically shows the arrangement of underwater reefs.

На фиг.4-5 схематично показано обустройство биоинженерных защитных полос.Figures 4-5 schematically show the arrangement of bioengineered protective bands.

На фигурах обозначено: 1 – насыпной грунт, 2 – геотекстиль, 3 – гидроизоляционный слой, 4 – суглинок, 5 – песчано-гравийная смесь, 6 – высшая водная растительность, 7 – дно водоема, 8 – плавающие острова, 9 – соединители, 10 – ризосфера, 11 – подводные рифы, 12 – колья, 13 – бетонная заливка, 14 – каменная наброска, 15 – растения, 16 – габионные сооружения.The figures indicate: 1 - bulk soil, 2 - geotextile, 3 - waterproofing layer, 4 - loam, 5 - sand and gravel mixture, 6 - higher aquatic vegetation, 7 - bottom of the reservoir, 8 - floating islands, 9 - connectors, 10 - rhizosphere, 11 - underwater reefs, 12 - stakes, 13 - concrete filling, 14 - rock fill, 15 - plants, 16 - gabion structures.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Экобиоинженерные технологии можно с уверенностью отнести к научно-прикладному разделу «Экобионика», которое сравнительно недавно сформировалось в рамках науки «Бионика». Термин «Экобионика» был предложен российским учёным Ю.Т. Кагановым: «экобионика – новое направление современной техники, связанное с использованием фундаментальных закономерностей функционирования биологических систем для разработки новых технических решений».Ecobioengineering technologies can be confidently attributed to the scientific and applied section "Ecobionics", which was relatively recently formed within the framework of the science "Bionics". The term "Ecobionics" was proposed by the Russian scientist Yu.T. Kaganov: "ecobionics is a new direction of modern technology associated with the use of fundamental laws of the functioning of biological systems for the development of new technical solutions."

Основным направлением экобионики является разработка и внедрение таких биотехнологических мероприятий по защите окружающей природной среды, которые не нарушают естественных природных процессов, а приводят к восстановлению биоразнообразия деградированных ландшафтов на локальном уровне и создают более комфортные условия проживания для человека. Основная цель экобионики — восстановление деградированных природных экосистем и поддержание их устойчивости, используя природный механизм самоочищения.The main direction of ecobionics is the development and implementation of such biotechnological measures to protect the natural environment that do not violate natural processes, but lead to the restoration of the biodiversity of degraded landscapes at the local level and create more comfortable living conditions for humans. The main goal of ecobionics is to restore degraded natural ecosystems and maintain their sustainability using the natural mechanism of self-purification.

Предлагаемый биоинженерный способ очистки водных объектов основан на использовании природной гидроэкосистемы. С этой целью в качестве механизма биодеструкции загрязнений, попадающих в водный объект вместе со сточными водами, используют водную биоту (растения и живые организмы), которую специальным образом формируют в природном загрязнённом или создаваемом искусственном водоёме для биоремедиации и биодеструкции водного объекта.The proposed bioengineering method for cleaning water bodies is based on the use of a natural hydroecosystem. For this purpose, aquatic biota (plants and living organisms), which is specially formed in a natural polluted or created artificial reservoir for bioremediation and biodegradation of a water body, is used as a mechanism for biodegradation of contaminants that enter a water body along with wastewater.

Биоинженерная технология биоремедиации водного объекта заключается в использовании способности живых организмов-фильтраторов и растений, составляющих основу гидроэкосистемы, осуществлять биодеструкцию загрязнений (поллютантов).Bioengineering technology of bioremediation of a water body consists in using the ability of living filter-feeding organisms and plants, which form the basis of a hydroecosystem, to biodegrade pollution (pollutants).

Биодеструкция – процесс, осуществляемый живыми организмами и растениями гидроэкосистемы, связанный с разложением (деструкцией) органических веществ, попадающих в водный объект.Biodegradation is a process carried out by living organisms and plants of a hydroecosystem, associated with the decomposition (destruction) of organic substances entering a water body.

Биоремедиация – это использование живых организмов и растений для экологической реабилитации (восстановления/очистки) загрязненного водного объекта.Bioremediation is the use of living organisms and plants for the ecological rehabilitation (restoration/cleaning) of a polluted water body.

Полная биодеструкция загрязнений в водном объекте представляет собой сложный многоступенчатый процесс, в котором принимают участие различные элементы гидроэкосистемы и специально разработанные биоинженерные технологические блоки.The complete biodegradation of contaminants in a water body is a complex multi-stage process, in which various elements of the hydroecosystem and specially designed bioengineering technological blocks take part.

Для экологической реабилитации водных объектов и создания благоприятной гидроэкосистемы рассматривают следующие элементы:For the ecological rehabilitation of water bodies and the creation of a favorable hydro-ecosystem, the following elements are considered:

устройство гидроботанических площадок с высшими водными растениями;arrangement of hydrobotanical sites with higher aquatic plants;

заселение водного объекта водной биотой, в которой используют такие биотические организмы-деструкторы, как водоросли (альгофлора), живые организмы (простейшие, беспозвоночные организмы, моллюски, ихтиофауна);settlement of a water body with aquatic biota, in which such biotic destructor organisms as algae (algal flora), living organisms (protozoa, invertebrate organisms, mollusks, ichthyofauna) are used;

внедрение биоинженерных технологических блоков (плавающий остров, берегозащитное сооружение, подводные рифы, аэрация).introduction of bioengineering technological blocks (floating island, coastal protection structure, underwater reefs, aeration).

Гидроботаническая площадка (см.Фиг.1) представляет собой один или несколько малых слабопроточных водоемов или слаботочный участок водоема, заросших высшей водной растительностью, а также содержащих природные сорбенты (шунгит, цеолит и др.), которые уложены на дне площадки или оформлены в виде кассет, фильтрующих траншей, камер или мат-бонов. В отличие от локальных очистных сооружений, на гидроботанических площадках создают условия для естественных биохимических процессов и деструкции загрязняющих веществ, что связано с функционированием высших водных растений.Hydrobotanical platform (see Figure 1) is one or more small low-flowing reservoirs or low-flowing section of the reservoir, overgrown with higher aquatic vegetation, and also containing natural sorbents (shungite, zeolite, etc.), which are laid at the bottom of the site or designed in the form cassettes, filter trenches, chambers or mat booms. Unlike local treatment facilities, hydrobotanical sites create conditions for natural biochemical processes and the destruction of pollutants, which is associated with the functioning of higher aquatic plants.

Сточная вода, прошедшая очистку в прудах с гидроботаническими площадками, освобождается от значительного количества загрязняющих веществ - взвесей, нефтепродуктов, тяжелых металлов. Время очистки сточной воды на гидроботанических площадках превышает время очистки на локальных очистных сооружениях не менее чем в 6 раз. Увеличение продолжительности очистки в естественных условиях положительно воздействует на глубину очистки.Waste water that has been treated in ponds with hydrobotanical sites is freed from a significant amount of pollutants - suspensions, oil products, heavy metals. The time of wastewater treatment at hydrobotanical sites exceeds the time of treatment at local treatment facilities by at least 6 times. Increasing the duration of cleaning under natural conditions has a positive effect on the depth of cleaning.

Гидроботаническую площадку выполняют размерами, зависящими от размеров водоёма, и принимают такими, чтобы попадающая в них вода находилась в течение времени, необходимом для очищения стоков по биохимическому потреблению кислорода, взвешенным веществам и нефтепродуктам, как правило, не менее 2-3 суток.The hydrobotanical site is made with dimensions depending on the size of the reservoir, and is taken such that the water entering them stays for the time necessary to purify the wastewater in terms of biochemical oxygen consumption, suspended solids and oil products, as a rule, at least 2-3 days.

На гидроботанической площадке высаживают высшие водные растения. К высшим водным растениям, обладающим в той или иной степени способностями перерабатывать загрязняющие вещества, относят тростник, рогоз, камыш, элодею, эйхорнию, ряску, аир, ирис, кувшинку, кубышку, манник, осоку, роголистник, телорез, стрелолист, водокрас, белокрыльник болотный, сусак зонтичный, рдест, водяную мяту, частуху, щитолистник, вахту трёхлистную, горец земноводный. Все эти растения могут переживать значительные колебания водного уровня и участвуют в процессах биологического очищения.Higher aquatic plants are planted on the hydrobotanical site. Higher aquatic plants that have the ability to process pollutants to one degree or another include reed, cattail, reed, elodea, eichornia, duckweed, calamus, iris, water lily, egg capsule, manna, sedge, hornwort, telorez, arrowhead, watercress, calla swamp, umbrella susak, pondweed, water mint, chastukha, shieldwort, three-leaf watch, highlander amphibian. All of these plants can survive significant fluctuations in water levels and are involved in biological purification processes.

Роль высшей водной растительности и макроводорослей, используемых в прудах доочистки, заключается в задержании минеральной и органической взвеси, а также концентрировании на своей поверхности бактерий, микроводорослей и простейших, являющихся основными агентами очистки от загрязнений. В период вегетационного роста растение интенсивно поглощает азот- и фосфорсодержащие вещества, обогащает биологически активными веществами стоки и обуславливает глубокое обеззараживание сточных вод.The role of higher aquatic vegetation and macroalgae used in post-treatment ponds is to retain mineral and organic suspension, as well as to concentrate bacteria, microalgae and protozoa on their surface, which are the main agents of pollution removal. During the vegetative growth period, the plant intensively absorbs nitrogen- and phosphorus-containing substances, enriches wastewater with biologically active substances and causes deep disinfection of wastewater.

Для очистки поверхностных вод используют преимущественно используют высшую водную растительность, плотностью посадки от 4 до 10 м.кв. (см.Таблицу).For the treatment of surface waters, higher aquatic vegetation is mainly used, with a planting density of 4 to 10 sq.m. (see table).

Таблица - Посадочная ведомость растенийTable - Planting list of plants


п/п
No.
p/p
Название растенийplant name Плотность посадки, шт./м2 Planting density, pcs / m 2
1one Рогоз узколистныйcattail angustifolia 4four 22 Камыш озерныйBulrush 55 33 Элодея канадскаяElodea canadensis 10ten

Высшую водную растительность 6 высаживают на специально подготовленное ложе. Для этого насыпной грунт утрамбовывают 1 (см.Фиг.1) и выстилают геотекстилем 2 и гидроизоляционным слоем 3. Далее, поверх гидроизоляционного слоя 3 отсыпают слой суглинка 4 толщиной 20 см, поверх которого укладывают речную мытую песчано-гравийную смесь 5 толщиной слоя 20 см. Глубину воды на гидроботанической площадке задают не менее 50 см.Higher aquatic vegetation 6 is planted on a specially prepared bed. To do this, the bulk soil is compacted 1 (see Figure 1) and lined with geotextile 2 and a waterproofing layer 3. Next, a layer of loam 4 20 cm thick is poured over the waterproofing layer 3, on top of which a washed river sand-gravel mixture 5 is laid with a layer thickness of 20 cm The water depth at the hydrobotanical site is set at least 50 cm.

Выравнивающий слой песчано-гравийной смеси 5 предотвращает взмучивание суглинка 4 и его природное речное происхождение создаёт благоприятные условия для жизнедеятельности фито- и зоопланктона.The leveling layer of the sand-gravel mixture 5 prevents the resuspension of loam 4 and its natural riverine origin creates favorable conditions for the life of phyto- and zooplankton.

Поверхностные стоки благодаря высшей водной растительности 6 обогащаются кислородом, в них происходит процесс окисления. При прохождении поверхностных стоков через тростник и рогоз гидрохимические и бактериологические показатели снижаются практически до значений, требуемых для рыбохозяйственных водоёмов второй категории.Surface runoff due to higher aquatic vegetation 6 is enriched with oxygen, and the process of oxidation takes place in them. With the passage of surface runoff through reeds and cattails, hydrochemical and bacteriological indicators are reduced almost to the values required for fishery reservoirs of the second category.

Наиболее интенсивную очистку стоков производят в вегетационный период высшей водной растительности 6, который продолжается с мая по октябрь. В это время очистку от загрязнений осуществляют как стеблями растений, так и ризосферой 10 (корневой системой). В этот период очистку стоков осуществляют за 1,5 суток. В зимний период очистку осуществляют только ризосферой, поэтому процесс очистки стоков занимает 2-3 суток.The most intensive wastewater treatment is carried out during the growing season of higher aquatic vegetation 6, which lasts from May to October. At this time, cleaning from pollution is carried out both by the stems of plants and by the rhizosphere 10 (root system). During this period, wastewater treatment is carried out for 1.5 days. In winter, cleaning is carried out only by the rhizosphere, so the process of wastewater treatment takes 2-3 days.

Гидробиологическая цель заселения водного объекта водной биотой - заселение зоопланктонными организмами и другими беспозвоночными, способными к максимально эффективной фильтрационной очистке воды от растительных и животных микроорганизмов, к которым относятся бактерии, инфузории, биодетрит, одноклеточные водоросли, сине-зеленые водоросли.The hydrobiological goal of settling a water body with aquatic biota is settling by zooplankton organisms and other invertebrates capable of the most effective filtration purification of water from plant and animal microorganisms, which include bacteria, ciliates, biodetritus, unicellular algae, blue-green algae.

Водоросли и микроводоросли играют особо важную роль в биологической очистке вод. С учетом экономической эффективности наиболее перспективным является использование водорослей для очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности, рыбоводных хозяйств, животноводческих ферм, птицефабрик, боен. Они как фототрофные организмы обогащают водную среду кислородом, способствуя тем самым ускорению окислительных процессов и минерализации органических примесей в сточных водах. Сине-зеленые водоросли способны гидролизовать ациланилидный гербицид пропанил, превращая его в 3,4-дихлоранилин, быстрее разрушаемый бактериями. Некоторые цианопрокариоты разлагают фенилкарбаматные гербициды - профам и хлоропрофам - на анилин и хлорпроизводные вещества. Положительную роль сине-зеленых микроводорослей обуславливает суммарное действие нескольких существенных факторов: улучшение кислородного режима за счет фотосинтетической аэрации, улучшение условий существования водной микрофлоры, аккумуляция загрязнителей и выделение биологически активных метаболитов. Культивирование водорослей на сточных водах, с одной стороны, позволяет осуществлять биологическую очистку воды, с другой стороны -получать дешевую биомассу, богатую белками, витаминами и пр. В водном объекте в качестве водорослей используют хлореллу, сине-зелёные, харовые, кладофору (нитчатку), которые обладают высокой способностью минерализовать органическое вещество в воде.Algae and microalgae play a particularly important role in biological water treatment. Taking into account the economic efficiency, the most promising is the use of algae for wastewater treatment of food industry enterprises, fish farms, livestock farms, poultry farms, and slaughterhouses. They, as phototrophic organisms, enrich the aquatic environment with oxygen, thereby contributing to the acceleration of oxidative processes and the mineralization of organic impurities in wastewater. Blue-green algae are able to hydrolyze the acylanilide herbicide propanil, turning it into 3,4-dichloroaniline, which is more quickly destroyed by bacteria. Some cyanoprokaryotes decompose phenylcarbamate herbicides - profam and chloroprofam - into aniline and chlorine derivatives. The positive role of blue-green microalgae is determined by the combined action of several significant factors: the improvement of the oxygen regime due to photosynthetic aeration, the improvement of the conditions for the existence of aquatic microflora, the accumulation of pollutants, and the release of biologically active metabolites. Cultivation of algae in wastewater, on the one hand, allows for biological water treatment, on the other hand, to obtain cheap biomass rich in proteins, vitamins, etc. In a water body, algae are used as chlorella, blue-green, characeae, cladophora , which have a high ability to mineralize organic matter in water.

Водоросли выполняют несколько функций, позволяющих значительно улучшать качество воды в водоёме:Algae perform several functions that can significantly improve the quality of water in a reservoir:

кладофора обладает большой поглотительной способностью и может усвоить из воды аммонийный азот, фосфор, магний, калий, серу, кобальт, цинк, кадмий, свинец и другие тяжелые металлы, закрывает воду от солнца, уменьшая её цветение, обладает бактерицидными свойствами;cladophora has a high absorption capacity and can absorb ammonium nitrogen, phosphorus, magnesium, potassium, sulfur, cobalt, zinc, cadmium, lead and other heavy metals from water, closes water from the sun, reducing its flowering, has bactericidal properties;

хлорелла насыщает воду кислородом в процессе фотосинтеза и очищает её;chlorella saturates water with oxygen during photosynthesis and purifies it;

харовые водоросли обладают высокой способностью минерализовать органическое вещество в воде;Chara algae have a high ability to mineralize organic matter in water;

биомассу водорослей можно использовать на корм животным, а также для промышленной переработки для целей получения каротина, хлорофилла и других ценных веществ.algae biomass can be used for animal feed, as well as for industrial processing to obtain carotene, chlorophyll and other valuable substances.

Зоопланктон и бентос – важные компоненты биоты любого водоема, активно участвующие в процессах его самоочищения.Zooplankton and benthos are important components of the biota of any water body, actively participating in the processes of its self-purification.

Зоопланктон - совокупность животных, населяющих толщу воды и пассивно переносимых течением. Бентос - совокупность организмов, обитающих в грунте.Zooplankton - a set of animals that inhabit the water column and are passively carried by the current. Benthos - a set of organisms that live in the ground.

Многие из них относятся к организмам-фильтраторам, за короткий период профильтровывающим всю водную толщу водоема и очищающим её от избыточных количеств микроводорослей фитопланктона, цианобактерий (в том числе выделяющих токсичные вещества), болезнетворных бактерий и различных взвесей, снижающих качество воды. Биотурбация (перемешивание) донных отложений донными беспозвоночными способствует их аэрации и улучшению качества воды в водоеме за счет снижения выделения биогенных веществ из донных отложений (внутренней биогенной нагрузки). Чем большее число видов планктонных и донных животных обитают в водоеме, тем лучше в нем качество воды и выше его способность к самоочищению. Напротив, обеднение видового состава зоопланктона и зообентоса водоема свидетельствует о снижении качества воды и интенсивности процесса самоочищения.Many of them belong to filter-feeding organisms, which in a short period of time filter through the entire water column of a reservoir and purify it from excess amounts of phytoplankton microalgae, cyanobacteria (including those emitting toxic substances), pathogenic bacteria, and various suspensions that reduce water quality. Bioturbation (mixing) of bottom sediments by bottom invertebrates contributes to their aeration and improvement of water quality in the reservoir by reducing the release of nutrients from bottom sediments (internal nutrient load). The greater the number of species of planktonic and benthic animals living in a reservoir, the better the water quality and the higher its ability to self-purify. On the contrary, the depletion of the species composition of zooplankton and zoobenthos of the reservoir indicates a decrease in water quality and the intensity of the self-purification process.

Планктонные ракообразные очищают воду от минеральной взвеси, способствуют ее прозрачности, участвуют в обогащении атмосферы кислородом и поглощении из нее углекислого газа, повышают эффективность растительного планктона.Planktonic crustaceans purify water from mineral suspension, contribute to its transparency, participate in the enrichment of the atmosphere with oxygen and the absorption of carbon dioxide from it, and increase the efficiency of plant plankton.

Для обеспечения водной биоты выполнять свою функцию в верхних слоях водоёма используют биоинженерные технологические блоки, такие как, плавающий остров 8 (см.Фиг.2), в нижних слоях - подводные рифы 11 (см.Фиг.3), а в прибрежной зоне водоёма - биоинженерные береговые сооружения (см.Фиг.4-5).To ensure aquatic biota perform their function in the upper layers of the reservoir, bioengineering technological blocks are used, such as a floating island 8 (see Figure 2), in the lower layers - underwater reefs 11 (see Figure 3), and in the coastal zone of the reservoir - bioengineered coastal facilities (see Figures 4-5).

Плавающий остров 8 выполняют в виде основы, выполненной, например, в виде одной или ряда корзин из материала, обладающего положительной плавучестью и гигроскопичностью, и соединенных между собой соединителями 9. Упомянутую основу плавающего острова 8 спускают на воду и засаживают высшей водной растительностью, в корнях которой селятся планктонные организмы, а также происходит нерест и нагул молоди, которые способствуют биодеструкции загрязняющих веществ в верхних слоях водоёма (см.Фиг.2).The floating island 8 is made in the form of a base, made, for example, in the form of one or a row of baskets made of a material with positive buoyancy and hygroscopicity, and interconnected by connectors 9. Said base of the floating island 8 is launched into the water and planted with higher aquatic vegetation, in the roots which settle planktonic organisms, as well as spawning and fattening of juveniles, which contribute to the biodegradation of pollutants in the upper layers of the reservoir (see Figure 2).

Размеры плавающего острова 8 или нескольких плавающих островов 8 принимают 10-20% от площади водоёма.The dimensions of the floating island 8 or several floating islands 8 take 10-20% of the area of the reservoir.

Среди организмов, населяющих корни растений плавающих островов 8 наибольшими фильтрационными способностями для решения поставленной задачи обладают ветвистоусые (Cladocera) и веслоногие (Copepoda) ракообразные. Из всех вышеперечисленных беспозвоночных наибольшим фильтрационным КПД обладают ветвистоусые ракообразные – Дафнии (Daphnia). Рацион питания их состоит из бактерий, инфузорий, одноклеточных водорослей, детрита и взвешенных органических останков. Путем фильтрации (со скоростью около 1-10 мл/сут) при оптимальных внешних условиях Daphnia magna съедает в сутки до 600% от веса собственного тела.Among the organisms inhabiting the roots of plants on floating islands, cladocerans (Cladocera) and copepods (Copepoda) crustaceans have the highest filtration capacity for solving the problem. Of all the above invertebrates, cladocerans, Daphnia, have the highest filtration efficiency. Their diet consists of bacteria, ciliates, unicellular algae, detritus and suspended organic remains. By filtration (at a rate of about 1-10 ml / day), under optimal external conditions, Daphnia magna eats up to 600% of its own body weight per day.

Циклопы (Cyclops sp.). В европейской части России обитает около 125 видов. Максимальный размер циклопа 4-5,5 мм, обычно 1-4 мм. Рацион питания: простейшие, коловратки, зеленые одноклеточные и нитчатые водоросли, возможно сине-зеленые водоросли, бактерии, инфузории; потребность пищи в сутки около 50% массы тела; активны в весенне-осенний периоды; при температуре воды 20-25°С общая продолжительность развития от яйца до периода размножения 14 дней; оптимальная плотность посадки 20 г/м3; дает за сезон приплод 320 г/м3.Cyclops (Cyclops sp.). About 125 species inhabit the European part of Russia. The maximum size of the cyclops is 4-5.5 mm, usually 1-4 mm. Diet: protozoa, rotifers, green unicellular and filamentous algae, possibly blue-green algae, bacteria, ciliates; the need for food per day is about 50% of body weight; active in spring and autumn; at a water temperature of 20-25°C, the total duration of development from the egg to the breeding season is 14 days; optimal planting density 20 g/m 3 ; gives an offspring of 320 g / m 3 per season.

За необходимую минимальную плотность заселения толщи воды принимается показатель плотности посадки 10-20 г/м3. Данная плотность заселения позволяет выйти на оптимальную плотность биомассы рачков-фильтраторов в течение 1-2 месяцев вегетационного периода за счет их естественного приплода.For the required minimum population density of the water column, an indicator of planting density of 10-20 g/m 3 is taken. This population density allows reaching the optimal biomass density of filter-feeding crustaceans during 1-2 months of the growing season due to their natural offspring.

Для улучшения качества воды в водоём заселяют моллюсков, которые эффективно улавливают водоросли, бактерии и детрит, ассимилируют и накапливают в своём теле биогенные элементы и некоторые специфические виды загрязнений (пестициды, цветные металлы и пр.). В качестве моллюсков используют, как правило, перловицу, катушку, прудовик. Заселение конкретного водоёма моллюсками производят по рекомендациям гидробиологов с учётом гидроморфологических и гидрохимических условий водоёма.To improve the quality of water, molluscs are populated in the reservoir, which effectively trap algae, bacteria and detritus, assimilate and accumulate biogenic elements and some specific types of pollution in their body (pesticides, non-ferrous metals, etc.). As mollusks, as a rule, pearl barley, coil, pond snail are used. The settlement of a particular reservoir with mollusks is carried out according to the recommendations of hydrobiologists, taking into account the hydromorphological and hydrochemical conditions of the reservoir.

В качестве биодеструкторов используют также некоторые виды рыб-мелиораторов, которые поедают мелкие виды зоопланктона (коловраток, науплий, мелких рачков), питаются донным детритом и микроскопическими водорослями – фитопланктоном, массовое размножение которых приводит к «цветению» воды и заморам рыб. Для формирования экосистемы используют, преимущественно, местные виды пресноводных рыб: сазан, серебряный карась, речной окунь, краснопёрка, белый амур, толстолобик, верховка, линь и т.д.Some species of reclamation fish are also used as biodestructors, which eat small zooplankton species (rotifers, nauplii, small crustaceans), feed on bottom detritus and microscopic algae - phytoplankton, the mass reproduction of which leads to "blooming" of water and fish kills. For the formation of the ecosystem, mainly local species of freshwater fish are used: carp, silver carp, river perch, rudd, grass carp, silver carp, top, tench, etc.

Плотность зарыбления рассчитывают для каждого конкретного водоёма с учётом рекомендаций специально разрабатываемого рыбоводно-биологического обоснования.The stocking density is calculated for each specific reservoir, taking into account the recommendations of a specially developed fish-breeding biological justification.

На дне водоёма формируют подводные рифы 11 (см.Фиг.3), выполненные в виде каменных гряд путём отсыпки на дне водоема крупных камней. Количество формируемых подводных рифов 11 зависит от площади водоёма. Размер подводного рифа 11 принимают равным 2-3 % от площади водоема, так как создание такого рифа 11 размером 18-22 м2 обеспечивает очистку от детрита моллюсками площади дна вокруг упомянутого 11 рифа порядка 800 м2.At the bottom of the reservoir, underwater reefs 11 are formed (see Figure 3), made in the form of stone ridges by dumping large stones at the bottom of the reservoir. The number of formed underwater reefs 11 depends on the area of the reservoir. The size of the underwater reef 11 is taken equal to 2-3% of the area of the reservoir, since the creation of such a reef 11 with a size of 18-22 m 2 ensures the cleaning of detritus by molluscs of the bottom area around the said 11 reef of about 800 m 2 .

Береговые откосы водоёма засаживают специально подобранными зелёными насаждениями, называемыми биоинженерными защитными полосами (см. Фиг.4), которые представляют собой биоинженерное берегозащитное сооружение, решающее такие задачи как, стабилизация приурезовой зоны водоема, сохранение естественного гидрогеологического режима в системе «водоем-берег», противоэрозионная защита прибрежной зоны водоема для предотвращения заиления водоёма, защита от создаваемой отдыхающими антропогенной нагрузки прибрежной зоны рекреационного водоема, использование принципов ландшафтного дизайна для усиления экологической составляющей.The coastal slopes of the reservoir are planted with specially selected green plantations, called bioengineered protective strips (see Fig.4), which are a bioengineered bank protection structure that solves such problems as stabilizing the near-shore zone of the reservoir, maintaining the natural hydrogeological regime in the "reservoir-shore" system, anti-erosion protection of the coastal zone of the reservoir to prevent silting of the reservoir, protection from the anthropogenic load created by vacationers in the coastal zone of the recreational reservoir, the use of landscape design principles to enhance the environmental component.

В одном из вариантов реализации для водоёмов с невысокими и достаточно пологими береговыми откосами до 5 м высотой и небольшими колебаниями уровня воды до 1 м берегозащитное сооружение выполняют путем установки в углубление в грунте вдоль среднего уровня воды водоема каменно-хворостяной фашины, через которую заглублены в грунт перпендикулярно береговому откосу и под углом к береговому откосу в сторону водоема связанные между собой колья 12.In one of the implementation options for reservoirs with low and fairly gentle coastal slopes up to 5 m in height and slight fluctuations in the water level up to 1 m, the bank protection structure is performed by installing a stone and brushwood fascism in a recess in the ground along the average water level of the reservoir, through which they are buried in the ground stakes 12 connected to each other perpendicular to the coastal slope and at an angle to the coastal slope towards the reservoir.

Каменно-хворостяная фашина отсыпана грунтом 13. Вниз от каменно-хворостяной фашины на подводном откосе водоема ниже среднего уровня воды выполнена каменная наброска 14. Вверх от каменно-хворостяной фашины на береговом откосе водоема выше среднего уровня воды высажены растения 15, укрепляющие береговые откосы водоема. К растениям, укрепляющим береговых откосы водоёма относятся ивовые кустарники разных видов (Salicaceae), барбарис Тунберга (Berberis thunbergii), снежноягодник (Symphoricаrpos), можжевельник казацкий (Juniperus sabina), ракитник русский (Cytisus ruthenicus), почвопокровные травянистые растения: горец птичий (Polýgonum aviculáre), (живучки (Ajuga), полынь (Artemisia), арабисы (Arabis), чабрец (Thymus), чистец византийский (Stachys byzantina), энотера (Oenothera), тысячелистник (Achillea), очитки (Sedum).The stone and brushwood fascism is backfilled with soil 13. Down from the stone and brushwood fascism on the underwater slope of the reservoir below the average water level, a stone fill 14 is made. Up from the stone and brushwood fascism on the coastal slope of the reservoir above the average water level, plants 15 are planted, strengthening the coastal slopes of the reservoir. The plants that strengthen the coastal slopes of the reservoir include willow shrubs of various species (Salicaceae), Thunberg barberry (Berberis thunbergii), snowberry (Symphoricarpos), Cossack juniper (Juniperus sabina), Russian broom (Cytisus ruthenicus), ground cover herbaceous plants: mountaineer bird (Polýgonum aviculáre), (survivors (Ajuga), wormwood (Artemisia), arabis (Arabis), thymus (Thymus), Byzantine cleaner (Stachys byzantina), evening primrose (Oenothera), yarrow (Achillea), stonecrop (Sedum).

В другом варианте реализации для водоёмов и рек с высокими береговыми откосами больше 5 м высотой и большими колебаниями уровня воды в период паводка для защиты берегового откоса в зоне переменного уровня используют берегозащитное сооружение представляющее габионные конструкции 16 типа матрасов Рено или бетонные плиты, смонтированные в нижней части откоса, которые надёжно защищают берег от волновых и ледовых нагрузок. Выше по склону, в зоне действия паводка, высаживают растения 15, укрепляющие береговые откосы водоема, которые наиболее устойчивы к условиям временного затопления.In another embodiment, for reservoirs and rivers with high bank slopes more than 5 m high and large fluctuations in water level during the flood period, to protect the bank slope in the variable level zone, a bank protection structure is used representing gabion structures of type 16 Reno mattresses or concrete slabs mounted in the lower part slope, which reliably protect the shore from wave and ice loads. Above the slope, in the flood zone, plants 15 are planted, which strengthen the coastal slopes of the reservoir, which are most resistant to temporary flooding.

В качестве обеспечивающего для существования гидроботанических площадок и водной биоты элемента используют циркуляцию воды. Циркуляция воды – это создание непрерывного движения воды в водоеме: поступающая в водоём, вода в процессе циркуляции насыщается кислородом и, опускаясь в придонные слои водоёма, способствует насыщению их кислородом. В этот момент происходят и другие обменные процессы: жидкость избавляется от метана и сероводорода, отдавая вредные соединения окружающему воздуху. Для обеспечения процесса циркуляции рядом с водоёмом (или в самом водоёме) устанавливают насосную станцию, для формирования циркуляции воды в водоёме с целью обеспечения жизнедеятельности биоты гидроэкосистемы, при этом забор воды осуществляют в придонных слоях водного объекта, а подачу воды – в верхних слоях водного объекта, проложенному по трубопроводу от насосной станции. Производительность насосной станции рассчитывают таким образом, чтобы за весенне-осенний (безлёдный) период вода в водоёме обновилась не менее 4-6 раз.Water circulation is used as an element providing for the existence of hydrobotanical sites and aquatic biota. Water circulation is the creation of a continuous movement of water in a reservoir: the water entering the reservoir is saturated with oxygen during circulation and, descending into the bottom layers of the reservoir, contributes to their saturation with oxygen. At this moment, other metabolic processes take place: the liquid gets rid of methane and hydrogen sulfide, giving off harmful compounds to the surrounding air. To ensure the circulation process, a pumping station is installed near the reservoir (or in the reservoir itself), to form water circulation in the reservoir in order to ensure the vital activity of the biota of the hydroecosystem, while water is taken in the bottom layers of the water body, and water is supplied in the upper layers of the water body laid through the pipeline from the pumping station. The performance of the pumping station is calculated in such a way that during the spring-autumn (ice-free) period, the water in the reservoir is renewed at least 4-6 times.

Технический результат изобретения - повышение эффективности и сокращение сроков реабилитации водоемов достигается путем применения комплексного подхода к реабилитации водоема с использованием природной гидроэкосистемы, где в качестве механизма биодеструкции загрязнений, попадающих в водный объект вместе со сточными водами, используют водную биоту (растения и живые организмы), которую специальным образом формируют в природном загрязнённом или создаваемом искусственном водоёме для биоремедиации и биодеструкции водного объекта, а для экологической реабилитации водных объектов и создания благоприятной гидроэкосистемы обустраивают гидроботанические площадки с высшими водными растениями, биоинженерные сооружения в виде плавающего острова 8, подводные рифы 11 и берегозащитные сооружения и осуществляют принудительную аэрацию.The technical result of the invention - increasing the efficiency and reducing the time of rehabilitation of reservoirs is achieved by applying an integrated approach to the rehabilitation of a reservoir using a natural hydroecosystem, where aquatic biota (plants and living organisms) is used as a mechanism for biodegradation of contaminants entering the water body along with wastewater, which is specially formed in a natural polluted or created artificial reservoir for bioremediation and biodegradation of a water body, and for the ecological rehabilitation of water bodies and the creation of a favorable hydroecosystem, hydrobotanical sites with higher aquatic plants, bioengineering structures in the form of a floating island 8, underwater reefs 11 and coastal protection structures are equipped and carry out forced aeration.

Элементы комплексной биоинженерной системы выполняют следующие защитные функции:The elements of a complex bioengineering system perform the following protective functions:

гидроботаническая площадка – применяется для очистки поверхностных стоков, попадающих в водоём, с помощью высших водных растений-макрофитов;hydrobotanical platform - used to treat surface runoff that enters the reservoir, with the help of higher aquatic macrophyte plants;

Заселение гидробионтов – водных и околоводных растений, организмов-фильтраторов, моллюсков, ихтиофауны – способствует созданию гидроэкосистемы водоёма, организмы которой фильтруют воду, очищая её от загрязняющих веществ;Settlement of hydrobionts - aquatic and near-water plants, filter-feeding organisms, mollusks, ichthyofauna - contributes to the creation of a hydro-ecosystem of a reservoir, the organisms of which filter water, purifying it from pollutants;

плавающий остров 8, засаженный водными растениями – используется дополнительно для улучшения качества поверхностных слоёв воды с помощью организмов-фильтраторов, живущих в корнях растений;floating island 8, planted with aquatic plants - is used additionally to improve the quality of the surface layers of water with the help of filter-feeding organisms living in the roots of plants;

подводные рифы 11 – организованные на дне водоёма каменные насыпи из крупных валунов, заселяемые донными организмами, которые очищают донные отложения от загрязнений;underwater reefs 11 - stone mounds of large boulders organized at the bottom of the reservoir, inhabited by bottom organisms, which clean bottom sediments from pollution;

посадка на береговых откосах специально подобранных растений 15 в виде биоинженерных сооружений (защитных полос), которые укрепляют и защищают берег от процессов эрозии и защищают водные источники от заиления и загрязнения.planting specially selected plants 15 on the coastal slopes in the form of bioengineered structures (protective strips) that strengthen and protect the coast from erosion processes and protect water sources from silting and pollution.

Циркуляция воды – с помощью насосной станции создание движения воды служит для постоянного обогащения толщи водоёма кислородом для обеспечения жизнедеятельности биоты.Water circulation - with the help of a pumping station, the creation of water movement serves to constantly enrich the thickness of the reservoir with oxygen to ensure the vital activity of biota.

В созданной таким образом гидроэкосистеме формируются механизмы самоочищения, способствующие улучшению качества воды. Процессы самоочищения в водоёме происходят при непосредственном участии гидробионтов: растений-макрофитов, фито- и зоопланктона, моллюсков, ихтиофауны.In the hydroecosystem created in this way, self-cleaning mechanisms are formed that contribute to the improvement of water quality. The processes of self-purification in the reservoir occur with the direct participation of hydrobionts: macrophyte plants, phyto- and zooplankton, mollusks, and ichthyofauna.

Таким образом, в предлагаемом способе реабилитации загрязнённых водоёмов восстанавливаются процессы самоочищения воды от органических веществ, минеральных солей и патогенных микроорганизмов благодаря адаптированному комплексу высшей водной растительности, микроводорослей, зоопланктону, а также рыбе. Кроме того, защитные биоинженерные сооружения на берегу устраняют загрязнения, поступающие из береговой зоны с поверхностным стоком.Thus, in the proposed method for the rehabilitation of polluted reservoirs, the processes of self-purification of water from organic substances, mineral salts and pathogenic microorganisms are restored thanks to an adapted complex of higher aquatic vegetation, microalgae, zooplankton, and also fish. In addition, protective bioengineered structures on the coast eliminate pollution coming from the coastal zone with surface runoff.

Claims (8)

1. Способ реабилитации водных объектов, характеризующийся заселением водоема организмами-биодеструкторами, отличающийся тем, что в качестве механизма биодеструкции загрязнений, попадающих в водный объект вместе со сточными водами, используют водную биоту в виде растений, водорослей и живых организмов, способными к фильтрационной очистке воды от растительных и живых микроорганизмов, при этом для поддержания устойчивости водной биоты в водоеме используют принудительную циркуляцию воды в водоеме и обустраивают гидроботанические площадки с высшими водными растениями и биоинженерные сооружения, такие как плавающий остров, берегозащитное сооружение, подводный риф, при этом гидроботаническую площадку выполняют на слабопроточном участке водоема, путем послойной укладки насыпного грунта, геотекстиля, гидроизоляционного слоя, суглинка, песчано-гравийной смеси с последующей посадкой высшей водной растительности, плавающий остров выполняют в виде корзины из материала с положительной плавучестью и гигроскопичностью, засаженной высшей водной растительностью, в корнях которой селятся планктонные организмы, а также происходит нерест и нагул молоди, которые способствуют биодеструкции загрязняющих веществ в верхних слоях водоёма, подводные рифы выполняют в виде каменных гряд путём отсыпки на дне водоема крупных камней, в которых поселяются донные организмы-фильтраторы, способствующие очищению придонных слоёв водоёма, а берегозащитными сооружениями стабилизируют приурезовую зону водоема и обеспечивают противоэрозионную защиту прибрежного участка водоема для предотвращения заиления водоёма, при этом для водоёмов с пологими береговыми откосами до 5 м высотой и колебаниями уровня воды до 1 м берегозащитное сооружение выполняют путем установки в углубление в грунте вдоль среднего уровня воды водоема каменно-хворостяной фашины, через которую заглублены в грунт перпендикулярно береговому откосу и под углом к береговому откосу в сторону водоема связанные между собой колья, а для водоёмов с береговыми откосами больше 5 м высотой и колебаниями уровня воды более 1 м берегозащитное сооружение выполняют в виде габионных конструкций, смонтированных в нижней части откоса, по склону выше берегозащитных сооружений по склону, в зоне действия паводка, высаживают растения, укрепляющие береговые откосы водоема.1. A method for the rehabilitation of water bodies, characterized by the colonization of a reservoir by biodestructor organisms, characterized in that aquatic biota in the form of plants, algae and living organisms capable of filtering water purification is used as a mechanism for biodegradation of contaminants that enter the water body along with wastewater from plant and living microorganisms, while to maintain the stability of aquatic biota in the reservoir, forced circulation of water in the reservoir is used and hydrobotanical sites with higher aquatic plants and bioengineering structures, such as a floating island, a coastal protection structure, an underwater reef, are equipped, while the hydrobotanical site is performed on low-flow section of the reservoir, by layer-by-layer laying of bulk soil, geotextile, waterproofing layer, loam, sand and gravel mixture, followed by planting higher aquatic vegetation, the floating island is made in the form of a basket of material with positive buoyancy and hygroscopicity, planted with higher aquatic vegetation, in the roots of which plankton organisms settle, as well as spawning and fattening of juveniles, which contribute to the biodegradation of pollutants in the upper layers of the reservoir, underwater reefs are made in the form of stone ridges by dumping large stones at the bottom of the reservoir, in which they settle bottom filter-feeding organisms, which help to clean the bottom layers of the reservoir, and with bank protection structures stabilize the near-shore zone of the reservoir and provide anti-erosion protection of the coastal section of the reservoir to prevent silting of the reservoir, while for reservoirs with gentle coastal slopes up to 5 m high and water level fluctuations up to 1 m, bank protection the construction is carried out by installing a stone and brushwood fascine in a recess in the ground along the average water level of the reservoir, through which stakes are buried into the ground perpendicular to the coastal slope and at an angle to the coastal slope towards the reservoir, interconnected stakes, and for reservoirs with b with coastal slopes more than 5 m high and water level fluctuations of more than 1 m, the bank protection structure is made in the form of gabion structures mounted in the lower part of the slope, along the slope above the bank protection structures along the slope, in the flood zone, plants are planted that strengthen the coastal slopes of the reservoir. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорослей в водной биоте используют хлореллу, сине-зелёные, харовые, кладофору, которые обладают высокой способностью минерализовать органическое вещество в воде.2. The method according to claim 1, characterized in that algae in aquatic biota use chlorella, blue-green, characeae, cladophora, which have a high ability to mineralize organic matter in water. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на дне сформированной гидроботанической площадки укладывают природные минеральные сорбенты, выполненные в виде шунгита, цеолита.3. The method according to claim 1, characterized in that natural mineral sorbents made in the form of shungite, zeolite are laid at the bottom of the formed hydrobotanical platform. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубину воды на гидроботанической площадке задают не менее 50 см.4. The method according to claim 1, characterized in that the water depth at the hydrobotanical site is set to at least 50 cm. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры плавающего острова задают от 10 до 20% от площади водоёма.5. The method according to claim 1, characterized in that the size of the floating island is set from 10 to 20% of the area of the reservoir. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры подводного рифа задают равными от 2 до 3% от площади водоема.6. The method according to claim 1, characterized in that the size of the underwater reef is set equal to 2 to 3% of the area of the reservoir. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растений, укрепляющих береговые откосы водоёма, используют ивовые кустарники, барбарис Тунберга, снежноягодник, можжевельник казацкий, ракитник русский, почвопокровные травянистые растения.7. The method according to claim 1, characterized in that willow shrubs, Thunberg barberry, snowberry, Cossack juniper, Russian broom, ground cover herbaceous plants are used as plants that strengthen the coastal slopes of the reservoir. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве биодеструкторов используют местные виды пресноводных рыб.8. The method according to claim 1, characterized in that local species of freshwater fish are used as biodestructors.
RU2022113336A 2022-05-18 Method for rehabilitation of water bodies RU2784508C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784508C1 true RU2784508C1 (en) 2022-11-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1198021A1 (en) * 1984-01-11 1985-12-15 Ташкентский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения,Канализации,Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии Method of final purification of waste water in biological reservoirs
US6318292B1 (en) * 1998-07-29 2001-11-20 Toshio Sakai Clean water system and structure of the system
RU2290792C1 (en) * 2005-04-28 2007-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" ФГУП ВНИРО Method for biological rehabilitation of municipal basins
RU2611496C1 (en) * 2015-08-31 2017-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "МагаданЗолото" (ООО"МагаданЗолото") Method of providing environgmental balance for public water reservoirs ecological system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1198021A1 (en) * 1984-01-11 1985-12-15 Ташкентский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Водоснабжения,Канализации,Гидротехнических Сооружений И Инженерной Гидрогеологии Method of final purification of waste water in biological reservoirs
US6318292B1 (en) * 1998-07-29 2001-11-20 Toshio Sakai Clean water system and structure of the system
RU2290792C1 (en) * 2005-04-28 2007-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" ФГУП ВНИРО Method for biological rehabilitation of municipal basins
RU2611496C1 (en) * 2015-08-31 2017-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "МагаданЗолото" (ООО"МагаданЗолото") Method of providing environgmental balance for public water reservoirs ecological system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11598064B2 (en) Lake restoration systems and processes
CN103332790B (en) Light enhancing oxygen-enriched organism structural system for synchronously repairing eutrophicated water bodies in rivers and lakes and sediments in situ
US20200063388A1 (en) Structure for an aquatic space and method for conserving large bodies of water
CN101318718A (en) Bionic reinforced scouring method for landscape water environment
JP2007209969A (en) Plant cultivating container for setting in water
CN102219302A (en) De-layering-type algae bloom eliminating method
Snow et al. Flow-through land-based aquaculture wastewater and its treatment in subsurface flow constructed wetlands
CN110171914A (en) A kind of ecological treatment method of black and odorous water
CN113526785A (en) One-pond one-dam fresh water pond culture tail water treatment system
JP3907044B2 (en) Coastal wetland breeding method using natural degradable plant material and coastal wetland
JP2000005777A (en) Artificial marsh for water treatment
KR20140046578A (en) A floating type water purification facility
CN113099965A (en) Ecological circulation system for treating farmland non-point source pollution
KR20050053208A (en) Directly purification method of construction of rivers
RU2784508C1 (en) Method for rehabilitation of water bodies
Estim Integrated multitrophic aquaculture
KR200417720Y1 (en) Buffer reservoir water using the Artificial wetland
US20080006567A1 (en) Advanced Purification System Utilizing Closed Water Area by Hollow Water Area (Utsuro)
JP3902476B2 (en) Firefly successive breeding system and method
Chojnacki Environmental effects of artificial reefs in the Southern Baltic (Pomeranian Bay)
JP2001198593A (en) Vegetation box and method for cleaning waterside using the vegetation box
KR100574171B1 (en) An apparatus for purifying of eco-pond
CN210559646U (en) Artificial reef for recovering benthic habitat of sand pit
CN110204137B (en) Culture tail water treatment pool and water purifier under seawater ecological culture mode
KR200366770Y1 (en) System for cleaning water of lake