Декарбонізація забрудненого повітря та очищення стоків за допомогою штучних водноболотних угідь

Abstract

Global challenges related to climate change and the scarcity of clean water resources require the development of integrated and sustainable technological solutions. Constructed wetlands (CW) are recognized as an effective environmentally friendly technology for wastewater treatment. However, their effectiveness is traditionally reduced in cold climatic conditions due to the dependence of biological processes on temperature. This study presents and analyzes an engineering-optimized method of decarbonization of polluted air, combined with biological wastewater treatment. The novelty of the approach lies in the creation of a multifunctional system that solves the problem of temperature dependence due to active thermoregulation through a controlled flow of polluted air. Additionally, chemical mineralization of carbon dioxide and proactive biomonitoring of the state of higher aquatic plants (HAP) using multispectral analysis were introduced. The integration of these components transforms the SHVBU from a passive biofilter into a managed environmental remediation platform with increased sustainability and resource recovery capabilities, in particular, the production of renewable fuels from recovered biomass.

Глобальні виклики, пов'язані зі зміною клімату та дефіцитом чистих водних ресурсів, вимагають розробки інтегрованих та стійких технологічних рішень. Штучні водно-болотні угіддя (ШВБУ) визнані ефективною екологічно чистою технологією для очищення стічних вод. Проте їхня ефективність традиційно знижується у холодних кліматичних умовах через залежність біологічних процесів від температури. У цьому дослідженні представлено та проаналізовано інженерно оптимізований спосіб декарбонізації забрудненого повітря, поєднаний з біологічним очищенням стічних вод. Новизна підходу полягає у створенні багатофункціональної системи, яка вирішує проблему температурної залежності за рахунок активної терморегуляції через контрольований потік забрудненого повітря. Додатково впроваджено хімічну мінералізацію вуглекислого газу та проактивний біомоніторинг стану вищих водних рослин (ВВР) за допомогою мультиспектрального аналізу. Інтеграція цих компонентів перетворює ШВБУ з пасивного біофільтра на керовану платформу екологічної ремедіації з підвищеною стійкістю та можливостями рекуперації ресурсів, зокрема, виробництва відновлюваного палива з вилученої біомаси.