Экологическая безопасность и устойчивое развитие: новые подходы к очистке сточных вод

В 2015 году государства – члены ООН приняли Повестку в области устойчивого развития на период до 2030 года. Несмотря на значительный прогресс, миллиарды людей – каждый третий человек – не имеют доступа к безопасной, чистой питьевой воде.

Современные методы очистки сточных вод включают широкий спектр биологических, химических и физических процессов, каждый из которых имеет свои преимущества и области применения. В этом тематическом сборнике рассмотрены последние достижения в технологиях очистки сточных вод, обращении с отходами водоочистки и водоподготовки а также их потенциальное применение на локальном уровне.

Проблема загрязнения поверхностных вод актуальна для всех регионов мира. Одним из крупнейших источников поступления загрязняющих веществ является горнодобывающая и перерабатывающая промышленность. Первый этап разработки технологий очистки сточных вод – мониторинг антропогенно измененных водных объектов.

Многолетние исследования воздействия разработки Сибайского медно-цинково-колчеданного месторождения выполнены учеными из Санкт-Петербургского государственного университета под руководством А.Ю.Опекунова. Проведена оценка эффективности геохимических барьеров по очистке воды от Cu, Zn, Cd на р. Карагайлы, используемой для стока подотвальных и карьерных вод. Выполненный анализ эффективности геохимических барьеров в очистке речных вод свидетельствует о перспективности использования природоподобных технологий in situ в водотоках, каналах и других системах отведения воды.

В исследовании З.А.Жаковской с коллегами приводятся результаты изучения загрязнения оловоорганическими соединениями и тяжелыми металлами современных осадков шельфовых участков Балтийского моря в районе Калининграда.

В работе И.П.Сверчкова и В.Г.Поварова предложен новый метод количественного определения различных форм серы в донных отложениях для экспресс-оценки загрязнения водных экосистем, заключающийся в анализе рентгеновских эмиссионных спектров в области линии S-Kβ. Результаты сопоставлены с итогами количественного химического анализа классическими методами, а также с содержанием форм серы в сертифицированных стандартных образцах.

Для рационального освоения и эффективного использования природных ресурсов все чаще прибегают к разработке природоподобных технологий очистки сточных вод. Одним из примеров применения природоподобной технологии являются исследования авторов из Университета Континенталь (Перу) под руководством П.Эспиноза Тумиалан. Предложен способ нейтрализации кислых дренажных вод смесью гашеной извести и бентонита натрия (природного сорбента). Осадок, образующийся при обработке кислых вод смесью нейтрализующего реагента с адсорбирующим материалом, обладает лучшими характеристиками, снижая степень поверхностной инфильтрации воды.

Ученые Института горного дела Уральского отделения РАН под руководством Л.С.Рыбниковой выполнили исследования по оценке эффективности очистки кислых шахтных вод нейтрализацией и отстаиванием на затопленных рудниках Среднего Урала и выявлению основных параметров, которые позволяют достичь более высоких показателей качества воды на сбросе в водные объекты.

Совместным авторским коллективом Кыргызского национального университета и Санкт-Петербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности РАН рассмотрена возможность применения сорбента на основе угля месторождения Кара-Кече для очистки сточных вод от низкомолекулярных органических загрязнений, приведены результаты исследований структуры полученных сорбентов и эффективности их применения.

Одной из целей устойчивого развития является существенное уменьшение объема отходов путем принятия мер по предотвращению их образования, их сокращению путем переработки и повторного использования. В статье Н.Ю.Антониновой с коллегами показаны результаты исследований по определению оптимальных условий и параметров для доочистки подотвальных вод от ионов металлов с использованием отходов производства гуминовых кислот в целях разработки эффективных мероприятий по экологической реабилитации экосистем, нарушенных при отработке медноколчеданных месторождений.

Исследователи Санкт-Петербургского горного университета и Горного университета Леобена под руководством В.А.Матвеевой представили результаты экспериментальных исследований по получению коагулянта из отходов обогащения железной руды. Полученное в работе техническое решение позволяет комплексно решить проблему защиты окружающей среды путем создания из отходов новых целевых продуктов для очистки сточных вод.

Сохранение, восстановление и рациональное использование наземных экосистем также может быть достигнуто с учетом использования отходов очистки сточных вод. Исследование, проведенное Л.А.Ивановой с коллегами, показывает результаты оценки эффективности рекультивационных мероприятий с применением осадка сточных вод для ускоренного формирования устойчивого противоэрозионного растительного покрова на малопродуктивном техногрунте песчаного карьера в условиях Кольского Севера.

М.В.Быкова с соавторами провели анализ существующего подхода при обращении с осадками сточных вод и экспериментально обосновали наиболее перспективную технологию утилизации, которая позволяет максимально использовать ресурсный потенциал рассматриваемого отхода.

В статье О.М.Гуман и И.А.Антоновой приводится обоснование состава и свойств материала для рекультивации шламонакопителя из размещенных в нем отходов водоподготовки.

Способ совместной утилизации доменного шлака с фильтратом полигонов твердых коммунальных отходов, образование которого происходит при прохождении атмосферных осадков сквозь толщу депонированных отходов, представлен коллективом под руководством М.А.Пашкевич. Предложенный метод основан на переводе фильтрата из жидкой фазы в твердое агрегатное состояние литификацией с применением в качестве вяжущего материала доменного шлака.

Системы комплексных очистных сооружений являются объектами критической инфраструктуры. Е.С.Новикова с коллегами предложили методику выявления и последующей оценки рисков киберустойчивости технологического процесса очистки сточных вод, включающую оригинальный способ формирования обучающих наборов данных и выявления аномалий на основе методов глубокого обучения.