Научная команда Пермского Политеха под руководством Ларисы Рудаковой и при участии Елены Калининой создала уникальную технологию для эффективной очистки сточных вод посредством повторной переработки отходов. Новаторская разработка уже получила патент и реализуется в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», оказывая значительное влияние на экологическую безопасность региона.
Аммонийный азот: невидимая угроза водоемам
Одной из главных проблем современных сточных вод является аммонийная форма азота. В биохимических процессах водоемов и почв этот компонент образуется при разложении органики и проникает в окружающую среду с городскими и промышленными стоками, а также через сельское хозяйство и бытовые источники. В отдельных случаях, например, на предприятиях пищевой и химической промышленности или животноводства, концентрация аммонийного азота может достигать 1000 мг/дм³, в то время как санитарные нормы предельно ограничивают его уровень до 0,4 мг/дм³. Высокие концентрации токсичны для обитателей водных экосистем, затрудняют процесс очистки воды и способствуют цветению, что ведет к экологическим последствиям.
Роль активного ила и значение носителей
Для удаления аммонийного азота и других вредных веществ давно используют активный ил, содержащий миллиарды микроорганизмов, разлагающих органические соединения. Чтобы повысить эффективность процесса, бактериям необходим специальный носитель — материал, к которому они могут прикрепляться. Благодаря развитой пористой структуре и шероховатой поверхности такие носители позволяют бактериям надежно удерживаться, формировать устойчивые биоценозы и создавать защитные биопленки. Это не только стабилизирует очистку, но и защищает колонии от вредных внешних воздействий, увеличивая устойчивость системы к колебаниям состава сточных вод.
Критерии для современных носителей биомассы
Современные инженерные решения предъявляют к носителям высокие требования — от развитой поверхности и механической прочности до экологичности и экономической целесообразности. Распространённые сегодня варианты — ерши, гофрированные стеклопластиковые листы, спиралевидные и волокнистые полимерные материалы — часто имеют существенные изъяны. Например, сложность геометрии препятствует массовому производству, а нетканые синтетические материалы сложно промывать и регенерировать. Об этом отмечает Лариса Рудакова, заведующая кафедрой «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха, подчёркивая важность поиска дешёвых, экологичных и технологичных альтернатив.
Прорыв от Пермского Политеха: носители из отходов
В качестве прототипа учёные использовали существующие гранулированные носители из полипропилена и натуральных компонентов, однако производственный процесс таких материалов крайне энергоёмок (до 220°C), что удорожает технологию. Новаторское предложение команды Пермского Политеха — использовать потерявшую потребительские свойства пластиковую упаковку и промышленные отходы нефтепереработки, такие как нефтешламы и избыточный активный ил. Соединяя компоненты в пропорциях от 1:1 до 3:1 и нагревая до всего лишь 110–125°C, инженеры достигли пористой структуры, оптимальной для микроорганизмов, при этом снизив энергозатраты и стоимость производства.
По словам Елены Калининой, доцента кафедры «Охрана окружающей среды» и кандидата технических наук, итоговый материал не только экономит первичное сырье и вовлекает новые ресурсы в оборот, но и отличается высокой прочностью и способностью выдерживать резкие изменения объемов поступающих стоков. Пористая структура обеспечивает длительную и эффективную работу биомассы, а снижение температуры производства уменьшает нагрузку на энергосистему.
Впечатляющая эффективность новой технологии
Разработка учёных Пермского Политеха позволяет удалить до 55% аммонийного азота и повысить очистку сточных вод от нефтепродуктов на 10–15% по сравнению с традиционными технологиями. При этом метод не только снижает загрязнение среды, но и способствует переработке производственных и бытовых отходов, поддерживая экологический баланс.
Применение такого инновационного подхода открывает новые горизонты в области водоочистки и устойчивого развития городов и предприятий. Пермский Политех продолжает работать над совершенствованием своих решений, чтобы экологически безопасные технологии очистки распространялись по всей стране.
Вклад Ларисы Рудаковой и Елены Калининой
Руководительница кафедры «Охрана окружающей среды» Лариса Рудакова и доцент Елена Калинина внесли значительный вклад в разработку и реализацию технологии. Благодаря их опыту и исследовательской инициативе удалось не только повысить эффективность очистки стоков, но и продвинуть принципы бережного отношения к окружающей среде. Эти наработки вдохновляют на дальнейшие исследования в сфере экологически ответственной переработки отходов и охраны водных ресурсов.
В будущем команда Пермского Политеха планирует масштабировать инновацию для внедрения на промышленных предприятиях по всей России, что значительно повысит качество водной среды и устойчивость экосистем. Работы Ларисы Рудаковой и Елены Калининой — яркий пример того, как научная инициатива может стать двигателем экологических преобразований и благоприятных перемен.
Источник: naked-science.ru
