Биоудержание – это процесс, при котором загрязнения и осадки удаляются из ливневых стоков . Основная цель биоудерживающей ячейки — снизить пиковый сток, а также удалить загрязняющие вещества ливневых стоков.
Ливневые воды сначала направляются в проектируемую зону очистки, которая условно состоит из песчаной подсыпки (которая служит переходом к собственно почве), слоя фильтрующего материала (состоящего из слоистых материалов различного состава) и растений поверх фильтрующего материала. . [1] На протяжении многих лет предлагались различные удобрения для почвы, такие как остатки очистки воды (WTR), кокосовая шелуха, биоуголь и т. д. [2] [3] Сообщалось, что эти материалы обладают улучшенными характеристиками с точки зрения удаления загрязняющих веществ. Сток сначала проходит над или через песчаную подушку, что замедляет скорость стока, распределяет его равномерно по длине прудовой площадки, состоящей из поверхностного органического слоя и/или почвопокровного слоя и подстилающей посадочной почвы. Накопленная в зоне биоудержания посадочная почва вода в течение нескольких дней просачивается в нижележащую почву. [4]
Каждый из компонентов биоретенционной зоны предназначен для выполнения определенной функции. Защитная полоса для травы снижает скорость поступающего стока и фильтрует частицы из стока. Песчаный слой также снижает скорость, фильтрует частицы и распределяет поток по длине зоны биоудержания. Аэрация и дренаж посадочной почвы обеспечиваются песчаной подушкой глубиной 0,5 м (20 дюймов). Пруд представляет собой место временного хранения стоков до их испарения или инфильтрации . Некоторые частицы, не отфильтрованные полосой травяного фильтра или песчаной подушкой, оседают в зоне пруда. [4]
Органический слой или слой мульчи также фильтрует загрязняющие вещества и создает среду , способствующую росту микроорганизмов , которые разлагают нефтепродукты и другие органические материалы. Этот слой действует аналогично листовой подстилке в лесу и предотвращает эрозию и высыхание нижележащих почв. Посаженные почвопокровные растения также снижают вероятность эрозии, немного более эффективно, чем мульча. Максимальная скорость листового потока до возникновения эрозионных условий составляет 0,3 метра в секунду (1 фут в секунду) для засаженного почвопокровного растения и 0,9 метра в секунду (3 фута в секунду) для мульчи. [5]
Глина в посадочной почве обеспечивает адсорбцию углеводородов , тяжелых металлов , питательных веществ и других загрязнителей. Хранение ливневых вод также обеспечивается за счет пустот в посадочном грунте. Накопленная вода и питательные вещества в воде и почве затем становятся доступными для потребления растениями. Планировка зоны биоудержания определяется после учета ограничений территории, таких как расположение инженерных коммуникаций, подстилающие почвы, существующая растительность и дренаж. Участки с суглинистыми песчаными почвами особенно подходят для биоудержания, поскольку выкопанную почву можно засыпать и использовать в качестве посадочной почвы, что исключает затраты на импорт посадочной почвы. Нестабильный окружающий слой почвы и почвы с содержанием глины более 25 процентов могут препятствовать использованию биоудержания, равно как и участок с уклоном более 20 процентов или участок со взрослыми деревьями, которые в соответствии с лучшими практиками управления будут удалены во время строительства . [6]
Примеси металлов, таких как цинк , свинец и медь, обнаруживаются в ливневых стоках с непроницаемых поверхностей (например, дорог и тротуаров). В системах очистки, таких как дождевые сады и плантации для ливневых вод, используется биоудерживающий слой для удаления тяжелых металлов из ливневых стоков. Растворенные формы тяжелых металлов могут связываться с частицами отложений на дороге, которые затем улавливаются системой биоудержания. Кроме того, тяжелые металлы могут адсорбироваться на частицах почвы в биоудерживающих средах по мере фильтрации стоков. [7] В лабораторных экспериментах биоудерживающие клетки удалили 94%, 88%, 95% и >95% цинка, меди, свинца и кадмия соответственно из воды с концентрациями металлов, типичными для ливневых стоков. Хотя это является большим преимуществом для улучшения качества воды, системы биоудержания имеют ограниченную способность удаления тяжелых металлов. В конечном итоге это будет контролировать срок службы биоудерживающих систем, особенно в районах с высоким содержанием тяжелых металлов. [8]
Удаление металла биоудерживающими клетками в холодном климате было таким же или немного меньшим, чем в более теплом климате. Растения менее активны в холодное время года, что позволяет предположить, что большая часть тяжелых металлов остается в биоудерживающей среде, а не поглощается корнями растений. [9] Таким образом, удаление и замена биоудерживающего слоя станет необходимым в районах с загрязнителями тяжелых металлов в ливневых стоках, чтобы продлить срок службы системы очистки.