Ключевой экологической проблемой является возвращение в окружающую среду продуктов, возникающих в процессе утилизации отходов человеческой деятельности. К ним относится избыточный ил, сложившийся в больших объёмах на канализационных очистных сооружениях, который содержит: тяжелый металлы и патогенные микроорганизмы.
Некоторые подходы к решению проблемы управления отходами содержатся в основополагающем Федеральном законе от 10.01.2002 №7 «Об охране окружающей среды» (ст .51). [1]. Правонарушения в названной сфере регулируются так же другими законодательными актами. В Федеральном законе «О санитарно — эпидемиологическом благополучии населения» от 30.03.99 г №52 регулируются вопросы сбора, использования, транспортировки, захоронения, переработки, обезвреживания и утилизации производственных и бытовых отходов. [2].
Активный ил – активная биомасса, искусственно выращиваемый биоценоз при аэрации антропогенно загрязненных вод, в котором аккумулируются микроорганизмы. Морфологические и экологические исследования микрофлоры позволяют дать полную оценку видового состава активного ила городов Махачкала – Каспийск, выявляют специфику в распределении микроорганизмов по биоценозам, в зависимости от видового разнообразия, методов обработки, характера сезонной динамики и т.д. Использование высокоэффективных форм организмов (биогумуса) позволит повысить высокоурожайность растений их устойчивость к неблагоприятным факторам вредители, болезни), существенно повысит плодородие почв, восстановит плодородие ее низкоплодородных участков с использованием органических удобрений (компостов).
Рис.1. Схема иловых карт.
Осадок из сооружения удаляется насосом 2-3 раза за сутки по мере накопления. Гидродинамический режим работы аэротенков оказывает существенное влияние на интенсивность процесса очистки.
Первичный отстойник – горизонтальный d=40м. Сырой осадок (влажностью 92%) и избыточный ил от насосной станции по илопроводу отправляется на иловые карты, и минерализация осуществляется естественным путем. Нагрузка на иловые площадки 30м3/м2 в год.
Коридорное устройство аэротенков позволяет относительно легко решать вопросы подвода очищаемой жидкости и ила в аэротенк и отвода из него иловой смеси независимо от технологической схемы работы.
Распределение воздуха по длине стабилизатора должно быть неравномерным, проведенные исследования снесены в таблицу 1.
Таблица 1.
|
Номер коридора |
Доля от общего расхода воздуха, % | Удельный расход воздуха, м2/м3 | Продолжительность аэрации, ч |
Интенсивность аэрации, м3/(м2ч) |
| 1 | 50 | 70 | 33 | 8.4 |
| 2 | 30 | 42 | 33 | 5.1 |
| 3 | 12 | 17 | 33 | 2.1/5* |
| 4 | 8 | 11 | 33 | 1.3/5* |
* После косой черты указана интенсивность аэрации, принятая для расчета суммарного расхода воздуха на стабилизацию.
Характеристики, определяющие удовлетворительную работу аэротенков:
- Продолжительность аэрации.
- Прирост активного ила.
- Количество кислорода для окисления органических загрязнений.
- Нагрузка на ил.
- Возраст ила.
- Окислительная мощность аэротенков, показывает, в расчете на БПК, то количество органических загрязнений, которое изымается из сточной воды за единицу времени массой активного ила и при отсутствии каких-либо ограничений, находящейся в 1м3 объема аэротенка.
Осадок веществ из первичного отстойника с влажностью 93% содержит: кислорода до 30%; водорода 5%; углерода 65%; азота 5%, а также другие вещества и их соединения: железа, меди, магния. В осадке находится до от 50-60% органических соединений (зольность 25-40%).
Видовая плотность, популяция сообществ гидробионтов в экосистеме, их продуктивная жизнедеятельность претерпевают изменения в зависимости от различных факторов среды. Численность одних видов сокращается, доминантность другого — богата изобилием.
Таблица 2. Биоиндикаторы.
|
№ |
НАИМЕНОВАНИЕ |
ФОРМА ИНДЕКС |
| 1 | euglena deses | св |
| 2 | aspidisca turrida | св |
| 3 | pustulata stylanichia | св |
| 4 | Epistylis plicatilis | пр |
| 5 | vorticella convallaria | пр |
| 6 | vorticella microstoma | пр |
| 7 | carchesium spectabile | пр |
| 8 | opercularia glomerata | пр |
| 9 | podophrya | пр |
| 10 | fokophrya | пр |
| 11 | oxytricha pellelnella | св |
| 12 | colpidium colpoda | св |
| 13 | amphileptus carchesii | св |
| 14 | sitonotus anser | св |
| 15 | sitonotus lamella | св |
| 16 | Callidina vorax | колов |
| 17 | philodina roseola | колов |
| 18 | cathypna luna | колов |
| 19 | notommata | колов |
| 20 | nematoda | круг.червь |
| 21 | aelosoma | черви |
| 22 | beggiatoa | серобакт |
| 23 | amoeba | амеба |
| 24 | pehabdophrya | пр |
| 25 | paramecium canilatum | св |
Индекс Шеннона (H) широко используется для оценки видового разнообразия сообществ: [3]. Достоинством индекса H является его комплексность, он учитывает количество видов (видовую плотность) и их выравненность.
Жизнедеятельность активного ила основана на способности микроорганизмов при определённых условиях (температура, обработка, рН и окислительно-восстановительного потенциала), использовать загрязняющие вещества в качестве своего питания. Микрофлора и фауна представлена скоплениями простейших организмов, бактериями, водорослями, червями, плесневыми грибами, актиномицетами, дрожжами.
Таблица 3. Результаты гидробиологического анализа микроорганизмов в сточных водах и активном иле г. Махачкала-Каспийск.
|
Биоиндикаторная группа |
Доза ила по массе | Форма индикатора |
Численность экземпляров |
| 2 | 1.0 | Св. | Св – 237 |
| 4,7,8 | — | Пр. | Св – 542, пр – 368 |
| 5,6 | 0.7 | Пр. | Пр – 157, св – 271 |
| 12 | — | Св. | Пр – 64, св – 99 |
| 13 | 0.7 | Св. | Св – 42 |
| 22 | — | Серобак. | Пр -111 |
| 16-19 | — | Коловр. | Св – 398, пр – 120 |
| 1 | 0.9 | Св. | Св – 132 |
| 9 | 1.2 | Пр. | Пр – 73 |
| 20,21 | — | Сер-червь | Св – 36 |
| 14 | — | Св. | Св – 25 |
| 10,24 | 0.8 | Пр. | Пр — 57 |
| 25,11 | 0.8 | Св. | Св — 19 |
| 23 | 0.5 | Амебы | 677 |
| 3 | — | Св. | Св – 164 |
| 15 | — | Св. | Св — 8 |
| Количество видов микроорганизмов | 25 | ||
| Численность микрооолрганизмов | 3600 | ||
Согласно [4], выгоды от ведения контроля над работой очистной системы могут заключаться в улучшении качества очищенных стоков, увеличении производительности процесса очистки, повышении надежности работы очистной системы, количественный и качественный состав активного ила, снижении эксплуатационных затрат и сокращении пускового периода.
Нарушения в работе (био-аэро) фильтров, вызванные (нарушением режима аэрации, перегрузкой, сброса токсичных сточных вод), способствуют появлению на всех участках загрузки мелких жгутиковых и равноресничных инфузорий (Colpidium vorax, Lionotus lamella), круглоресничных инфузорий Vorticella convallaria и Vorticella microstoma, сосущих инфузорий Podophrya и круглого червя Nematoda.
Таблица 4. Расчетная таблица по определению индекса видового разнообразия.
| i | xi | pi=xi/x | -lgpi | -pilgpi |
| 1 | 132 | 0.036 | 1.443 | 0.0519 |
| 2 | 237 | 0.065 | 1.187 | 0.0771 |
| 3 | 164 | 0.045 | 1.346 | 0.0605 |
| 4,7,8 | 910 | 0.252 | 0.598 | 0.1506 |
| 5,6 | 428 | 0.118 | 0.928 | 0.1095 |
| 9 | 73 | 0.020 | 1.698 | 0.0339 |
| 10,24 | 57 | 0.015 | 1.823 | 0.0273 |
| 11,25 | 19 | 0.005 | 2.301 | 0.0115 |
| 12 | 163 | 0.045 | 1.346 | 0.0605 |
| 13 | 42 | 0.011 | 1.958 | 0.0215 |
| 14 | 25 | 0.006 | 2.221 | 0.0133 |
| 15 | 8 | 0.002 | 2.698 | 0.0053 |
| 16-19 | 518 | 0.143 | 0.844 | 0.1206 |
| 20,21 | 36 | 0.010 | 2 | 0.02 |
| 22 | 111 | 0.030 | 1.522 | 0.0456 |
| 23 | 677 | 0.188 | 0.725 | 0.1363 |
| сумма | 3600 | 0.9454 |
Активный ил не замерзает. Таким образом, решается задача не только очистки сточных вод, но и производства удобрений для сельскохозяйственной отрасли. Высушенный до остаточного влагосодержания W=20-50% материал, представляет незагнивающую, очищенную от гельминтов и патогенных микроорганизмов пастообразную смесь. Дальнейшее сгущение, с сушкой менее 16% от остаточного влагосодержания обеспечивает удобное для транспортирования и внесение сырья в почву.
Решением экологической и экономической проблемы обработки, обезвреживание и утилизация осадка в качестве удобрения является:
— экологически надежное и безопасное использование, утилизация осадка, с применением в хозяйственной деятельности;
— экологическое наблюдение и прогнозирование (мониторинг) в системе почва- растение.
Правильное применение осадка сточных вод позволит повысить плодородие почв, и урожайность сельскохозяйственных культур обеспечит охрану окружающей среды. Продукты микробиологического синтеза, не требующие сохранения жизнедеятельности после сушки, применяются как источник высокопитательного белка.
Литература
- Об охране окружающей среды: Федеральный закон от 10.01.2002 №7 – ФЗ /ред от 27.12.2009//Консультант Плюс, 2010.
- О санитарно — эпидемиологическом благополучии населения: Федеральный закон от 30.03.99 №52 – ФЗ /ред. от 22.12.2008// Консультант Плюс, 2010.
- Методика проведения технологического контроля работы сооружений по очистке сточных вод. Астана 2011.
- Andrews J. E. Water Research. Dynamic models and control strategies for wastewater treatment processes, 1974, 8, № 5, p.261-289.[schema type=»book» name=»ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОГО ИЛА ОЧИСТНОЙ СИСТЕМЫ МАХАЧКАЛА-КАСПИЙСК» author=»Орлова Людмила Алексеевна, Даллаев Рашид Султанович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-31″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]