Биологическая реабилитация водных объектов методом альголизации
Проблема: токсичное цветение водоемов
Что происходит:
Ежегодно в летний период в водоемах России происходит интенсивное размножение сине-зеленых водорослей (цианобактерий), вызывающее опасное для здоровья «цветение» воды.
При массовом отмирании выделяются ядовитые цианотоксины, снижается качество воды, гибнет рыба, засоряются водонасосные станции.
Масштаб проблемы:
Практически все природные водные объекты, входящие в системы водосбора рек Волги и Дона, подвержены цветению. От южной зоны до северных широт.
Примеры водоёмов:
- Куйбышевское водохранилище
- Пензенское водохранилище
- Ижевское водохранилище
- Цимлянское водохранилище
Хлорелла: природный долгожитель
Возраст
Существование более 3 миллиардов лет
Существование более 3 миллиардов лет
Размер
Шаровидная клетка около 8 мкм
Шаровидная клетка около 8 мкм
Размножение
Учетверяется в течение суток
Учетверяется в течение суток
Фотосинтез
Использует 12% световой энергии
Использует 12% световой энергии
Зелёные водоросли – самый многочисленный отдел водорослей, эволюция которых в водной среде не привела к образованию сложно устроенных и крупных слоевищ с дифференциацией на ткани.
При нормальных условиях количество хлореллы учетверяется в течение суток. Она энергично фотосинтезирует, поглощая углекислый газ и насыщая водоём кислородом, обогащаясь питательными веществами.
При нормальных условиях количество хлореллы учетверяется в течение суток. Она энергично фотосинтезирует, поглощая углекислый газ и насыщая водоём кислородом, обогащаясь питательными веществами.
Запатентованный штамм Chlorella kessleri ВКПМ А1-11 ARW
Специализированный штамм зеленой микроводоросли, защищенный патентом Российской Федерации № RU 2020 102 918. Применяется в соответствии с ГОСТ Р 59977-2022 «Биологическая безопасность».
Подавляет рост токсичных цианобактерий
Насыщает воду кислородом через фотосинтез
Поглощает тяжелые металлы и органические загрязнители
Восстанавливает естественную способность водоема к самоочищению
Штамм Chlorella vulgaris ИФР №С-111
Патент: РФ № 1751981. Защищён и принят на депонирование Институтом физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН.
- Планктонность - способность к свободному парению в толще воды
- Равномерное распределение - клетки свободно распределяются в среде развития
- Отсутствие агглютинации - клетки не слипаются и не оседают
- Антагонизм - создаёт условия, препятствующие развитию патогенных микроорганизмов
- Устойчивость - защищена от вирусов, риккетсий и бактерий
Нормативная
база и легитимность
ГОСТ Р 59977-2022
Биологическая безопасность. Обезвреживание и утилизация биологических и органических материалов. Общие технические условия. Пункт 5 — обязательное применение штамма Chlorella kessleri для биологической реабилитации
Патент РФ № 2020 102 918
Способ биологической очистки сточных вод и реабилитации загрязненных водных объектов методом коррекции альгоценоза с использованием Chlorella kessleri
Постановление Правительства № 652
От 15 мая 2025 года — регионам предоставлено право устанавливать рыбохозяйственные нормативы качества воды для конкретных водных объектов
Механизм
действия
Штамм не осаждается на дно и не прилипает к высшей растительности, а парит в верхнем слое воды (40-160 см), интенсивно фотосинтезируя.
За несколько дней хлорелла становится доминирующей микроводорослью, насыщая воду кислородом и удаляя излишки углекислого газа, органических и минеральных веществ
- Подавление цианобактерий - хлорелла поглощает биогены, необходимые для развития синезелёных водорослей.
- Лизис скоплений - разрушает существующие скопления цианобактерий.
- Трансформация - переводит продукты разложения в белки, липиды и другие органические соединения
Преимущества метода
Улучшение качества воды
Снижение концентрации загрязнителей, тяжёлых металлов, нефтепродуктов, фенолов, азота и фосфора
Насыщение кислородом
Насыщение кислородом
Увеличение растворённого кислорода в воде в течение всего вегетационного периода
Увеличение растворённого кислорода в воде в течение всего вегетационного периода
Экологическая безопасность
Все процессы направлены на улучшение качества воды без нарушения баланса флоры и фауны
Обеззараживание
Существенное снижение бактериальной обсеменённости воды патогенной микрофлорой
Кормовые ресурсы
Увеличение кормовых ресурсов фауны водоёмов, развитие зоопланктона
Экономическая эффективность
Затраты в десятки раз ниже любых других способов борьбы с цветением водоёмов
Биологическая реабилитация сточных вод
Проблемы традиционных методов: Аэротенки являются потребителями кислорода и загрязнителями воздуха углекислым газом. Система не освобождает сточные воды от микроорганизмов, вызывающих заболевания.
Преимущества
хлореллы:
- Процесс очистки протекает в 1,5-2 раза интенсивнее.
- Использует весь спектр биогенных веществ.
- Выделяет кислород в окружающую среду.
- Является универсальным потребителем веществ.
Пример: НТМК
- С 2010 года ООО НПО «Альгобиотехнология» совместно с ОАО ЕВРАЗ «Нижнетагильский металлургический комбинат» проводит альголизацию сточных вод.
Нефтепродукты - снижение концентрации на 23,2%
Фенолы - снижение концентрации на 27,2%
Марганец - снижение концентрации на 70,6%
Три этапа технологии
Предочистка на транспортировке
Внесение оксигенаторов в канализационные коллекторы. Снижение сероводорода с 60–100 мг/л до 3–10 мг/л, устранение запахов, дезинвазия от яиц гельминтов
Основная биологическая очистка
Альголизация прудов-отстойников штаммом Chlorella kessleri. Подавление токсичных сине-зеленых водорослей, насыщение кислородом, утилизация аммонийного азота, фенолов, нефтепродуктов и тяжелых металлов
Поддерживающие мероприятия
Повторное внесение хлореллы 1–2 раза в сезон, формирование биоплато из высших водных растений для доочистки и связывания солей тяжелых металлов
Решаемые проблемы водоканалов и муниципалитетов
Устранение запахов
Полностью устраняются зловонные запахи от коллекторов и очистных за счет снижения сероводорода в 6–30 раз
Экономия на реконструкции
Отпадает необходимость строительства дорогих новых очистных или дорогостоящей реконструкции старых
Ликвидация экологического ущерба
Очистка иловых карт без вывоза и захоронения осадка
Продление срока службы
Снижение газовой коррозии стальных и железобетонных трубопроводов
Достижение нормативов
Качество воды рыбохозяйственного назначения, избежание штрафов за сброс неочищенных стоков
Отчетность для надзорных органов
Подготовка документации для Росприроднадзора, подтверждение факта очистки
Результаты альголизации: Белоярское водохранилище
Территориально расположено на территории Свердловской области. Основным потребителем воды является Белоярская АЭС. В 2010 году начаты работы по биологической реабилитации методом коррекции альгоценоза.
Мониторинг проводился по шести стационарным точкам мониторинга по всей акватории водоёма площадью более 40 квадратных километров.
Динамика качества воды
2010-2011 - Умеренно-загрязнённые воды (3 класс)
2012 - Ухудшение ситуации (4-5 классы)
2013 - Стабилизация на уровне 3 класса
Визуальные наблюдения 2013 года
- Отсутствовало обильное цветение вод синезелёными водорослями
- «Цветение» наблюдалось только в прибрежной зоне приплотинной части
- Отсутствовал неприятный запах на акватории более 40 км²
- Рыба перестала пахнуть дустом, увеличилась масса особей
Изменение биомассы водорослей
Если в 2009 году биомасса составляла более 1000 мг/дм³, то в 2012 году по данным мониторинга она составила всего 35 мг/дм³.
Результаты альголизации: Нижнетагильский пруд
27,2%
70,6%
Железо
Снижение концентрации
Снижение концентрации
Марганец
Снижение концентрации
Снижение концентрации
Краткое описание
Описываемые водоёмы расположены на территории Свердловской области. Основным потребителем воды является ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат. Комбинат оказывает техногенное влияние на пруд, загрязняя его тяжёлыми металлами и нефтепродуктами.
Описываемые водоёмы расположены на территории Свердловской области. Основным потребителем воды является ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат. Комбинат оказывает техногенное влияние на пруд, загрязняя его тяжёлыми металлами и нефтепродуктами.
Результаты исследований
В составе фитопланктона зарегистрировано 456 таксонов, относящихся к девяти отделам. Преобладающими группами являются диатомовые (37,06%) и зелёные водоросли (33,11%).
В составе фитопланктона зарегистрировано 456 таксонов, относящихся к девяти отделам. Преобладающими группами являются диатомовые (37,06%) и зелёные водоросли (33,11%).
Изменение структуры фитопланктона
В течение 2010-2013 гг. зарегистрирована тенденция к увеличению числа одновременно живущих видов фитопланктона, что опровергает заявления о обеднении видового состава.
В течение 2010-2013 гг. зарегистрирована тенденция к увеличению числа одновременно живущих видов фитопланктона, что опровергает заявления о обеднении видового состава.
Экономические преимущества
8-10x
Снижение капитальных затрат - Не требуется строительство новых бетонных сооружений — используется существующая инфраструктура.
50-70% Сокращение эксплуатационных расходов
Электроэнергии на 70–80% меньше, химические реагенты не нужны, осадок биологически осваивается в водоеме.
100% Энергонезависимость для малых населенных пунктов
Для поселков до 10 000 человек — вода движется самотеком, кислород от фотосинтеза хлореллы.
Полный цикл работ
Обследование
Отбор проб, гидрохимический и гидробиологический анализ
Проектирование
Техническое задание, расчет объемов, график работ
Поставка штамма
Выращивание Chlorella kessleri в промышленных объемах
Альголизация
Внесение, мониторинг, корректировка дозировок
Обучение и отчетность
Подготовка персонала, документация для Росприроднадзора