В ЮАР применили водоросли в очистке стоков

Учёные из ЮАР предложили альтернативу дорогостоящим и энергоёмким системам очистки сточных вод — микроводоросли. Речь идёт о простых зелёных организмах, известных как «цветение» или «прудовая тина», способных эффективно очищать бытовые сточные воды без химикатов и механических установок. Описание технологии опубликовано в научном журнале Phycology.

Экспериментальная установка была развернута в провинции Лимпопо на территории очистных сооружений поселения Мотетема. Здесь, в прудах с неочищенными сточными водами, учёные поместили два быстрорастущих штамма микроводорослей — Chlorella vulgaris и Chlorella protothecoides. По словам экологического инженера и одного из авторов исследования Йоланди Схоеман, именно эти виды были выбраны после тщательного отбора десятков штаммов — благодаря их способности эффективно поглощать соединения азота и фосфора.

Очистка происходила без насосов, фильтров и электроснабжения — исключительно за счёт фотосинтеза и биологических процессов. Такой подход получил название фитореабилитации (или phycoremediation) — и оказался эффективен: спустя год после запуска проекта уровень аммиака в сточных водах снизился на 99%, ортофосфатов — на 83%, общего азота — на 73%.

Поселение Мотетема, где проживает около 11 тысяч человек, ежедневно производит около 4,5 млн литров сточных вод — почти вдвое больше, чем рассчитана местная система из 12 прудов (6 из которых работают, остальные проходят очистку). До запуска проекта очищенная вода не соответствовала экологическим нормативам, а неочищенные стоки периодически сбрасывались напрямую в окружающую среду. После внедрения водорослей ситуация изменилась — качество воды позволило безопасно сбрасывать её в природные водоёмы.

Схоеман отмечает: для многих небольших поселений в Южной Африке ситуация с канализацией критична. Системы очистки, где они вообще есть, зачастую изношены, перегружены и не справляются с увеличением населения. Во многих случаях перебои с электричеством, нехватка финансирования и отсутствие квалифицированных операторов делают содержание стандартных очистных станций невозможным.

— Но водорослям не нужна зарплата, электричество или сложное обслуживание, — заявляет ученый.

Авторы исследования подчёркивают, что сама идея использовать микроводоросли в очистке сточных вод не нова: такие системы применялись ранее в Южной Африке, США, Европе, Индии и Центральной Азии. Однако в проекте Мотетема был сделан акцент на локальные условия, подбор эффективных штаммов и выращивание биомассы в фотобиореакторах — прозрачных резервуарах, где водоросли получали солнечный свет и необходимые питательные вещества.

Один из важных экологических эффектов, по словам учёных, связан с предотвращением формирования «мертвых зон» в водоёмах. Когда в воду попадает избыток фосфора и азота — из сточных вод, удобрений или моющих средств — это вызывает бурный рост водорослей. После их отмирания и разложения кислород в воде исчерпывается, и рыбы, а также другие формы водной жизни погибают. Однако при управляемом использовании микроводоросли не только не угрожают водоёмам, но и способствуют насыщению воды кислородом, создавая условия для аэробных бактерий, которые, в свою очередь, разлагают органические вещества.

Эксперимент в Мотетема показал, что при наличии достаточной площади (каждому пруду необходимо почти 40 тысяч квадратных метров) и времени (две-три недели на один цикл очистки) метод может быть воспроизведён в тысячах населённых пунктов по всей Африке. С поддержкой муниципалитетов и экологической политики на государственном уровне, подобные решения способны заменить устаревшие или отсутствующие системы водоочистки.

— Фитореабилитация меняет сам подход к сточным водам: мы перестаём видеть в них только проблему и начинаем рассматривать как ресурс — пригодный для полива, аквакультуры и даже пополнения подземных водоносных горизонтов, — подчёркивает Схоеман.