CC BY
19УДК 631.67.03
ДИНАМИКА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В
КРЫМСКОМ РЕГИОНЕ
Захаров Р.С., Волкова Н.
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», 295493 РК г. Симферополь, у. Киевская, 181 e-mail: zakharovr@mail.ru
Аннотация. Использование очищенных сточных вод в первую очередь требует обязательных наблюдений за солевым составом, содержанием тяжелых металлов и санитарно-гигиеническими показателями. В Республике Крым особое внимание необходимо уделять таким характеристикам как минерализация, содержание хлоридов и соотношение натрия к кальцию. В силу того, что на протяжении более чем 20 лет очищенные сточные воды не использовались для целей орошения в Крымском регионе, этим показателям при оценке качества очистки сточных вод не придавалось значение, а оно в первую очередь зависит от состояния самих канализационных очистных сооружений (КОС), которое по ряду объектов характеризуется как неудовлетворительное. Данное исследование направлено на отслеживание изменения качественных характеристик очищенной сточной воды с целью определения наиболее перспективных с этой точки зрения КОС. Ключевые слова: очищенные сточные воды, очистные сооружения, качество оросительной воды, минерализация, содержание хлоридов, соотношение натрия к кальцию.
ВВЕДЕНИЕ
После прекращения поставок днепровской воды на территорию Республики Крым очищенные сточные воды рассматриваются как перспективный альтернативный источник воды для целей орошения [13]. Однако необходимо отметить, что данное направление имеет ряд ограничений, в первую очередь связанных с качеством очистки данной категории этого ресурса. В 90-ые годы прошлого века на территории Симферопольского, Ленинского и Сакского районов уже проводились исследования по оценке возможности использования очищенных сточных вод для целей орошения, которые показали возможность развития на поливаемых массивах таких негативных процессов как общее и хлоридное засоление, осолонцевание почвы [4,
5].
На протяжении более чем 20 лет данная категория воды не использовалась в орошаемом земледелии и, оценивая качество очистки сточной воды, внимание уделялось предотвращению развития процесса загрязнения природного объекта-водоприемника. В современных условиях, перед тем как определиться с перспективными зонами орошения очищенными сточными водами нужно учитывать не только количественные, но и качественные показатели.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ, МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДОВ
Качество оросительной воды является одним из основных факторов, определяющих целесообразность использования очищенных стоков для целей орошения.
В настоящее время в Российской Федерации согласно анализу источников [6-8] используются следующие методы по оценки пригодности данной категории воды для полива сельскохозяйственных культур: ирригационный коэффициент (щелочной коэффициент Стеблера), коэффициент ионного обмена,
натриево-адсорбционное отношение, почвенно-мелиоративная классификация. Причем последняя
имеет комплексный характер, оценивается возможность развития процессов общего и хлоридного засоления, натриевого и магниевого осолонцевания, содообразования. В данном методе выделяют четыре класса, I и II практически не оказывают вредного воздействия на почвы и сельскохозяйственные культуры, III и IV предполагают дополнительную водоподготовку, проведение комплекса мелиоративных мероприятий, а в ряде случаев (при IV классе) -определение целесообразности использования данной воды [7, 8].
Среди публикаций, посвященных вопросу влияния качественного состава очищенных сточных вод на мелиоративную обстановку хотелось бы подчеркнуть работы следующих авторов: Макарычева С.В., Алешиной Н.И., Томаровского А.А., Баева В.Г., Гома Б.С., Чернухи Н.И., Шуравилина А.В. [9-12]. В них делается акцент на изменение солевого состава и сделаны попытки прогнозировать развитие таких негативных процессов как засоление и осолонцевание почвы. В целом полученные авторами результаты, свидетельствуют о том, что в случае использования очищенных сточных вод допустимого по классификациям качества данное направление является перспективным.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы - отследить динамику изменения солевого состава по крупным канализационным очистным сооружениям Республики Крым.
Методология - в данном исследовании раскрыта идея более рационального использования местных водных ресурсов и улучшение экологического состояния водных объектов посредством использования очищенных сточных вод для целей орошения, с акцентом на пригодность данной
категории вод для указанных целей и учетом требований и норм, изложенных в:
- ГОСТ 17.1.2.03-90 «Охрана природы критерии и показатели качества воды для орошения» [13];
- СанПиН 2.1.7.573-96 Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения [14].
ОСНОВНОЙ РАЗДЕЛ
Пик использования очищенных сточных вод для целей орошения приходится на 1985-1995 гг. Согласно [4] в то время количество пригодных для орошения сточных вод составляло около 44 млн. м3
из них фактически использовалось 8 млн. м3. Солевой состав данной категории водного ресурса регулярно отслеживался. Ниже в таблице 1 приведены данные по этому показателю за 1989 г. по наиболее крупным очистным сооружениям Крымского региона.
Из анализа таблицы 1 наглядно видно, что по крупным очистным сооружениям Крымского региона солевой состав значительно колеблется. Ниже в таблицах 2 и 3 приведены итоги расчета оценки пригодности данной категории воды для целей орошения
Таблица 1.
Солевой состав очищенных сточных вод в Крыму в 1989 г. [4]
Растворенные элементы, мг-экв/л -
Место отбора пробы О о к о <N О т Ä ей О Ä ад £ + Минерали зация, г/л
Симферополь 2,2 3,0 2,3 3,8 1,8 4,3 0,2 0,56
Евпатория 7,6 23,4 11,7 6,4 5,6 21,7 0,6 2,57
Феодосия 5,2 2,8 4,0 3,8 3,8 8,8 0,5 0,95
Керчь (Бондарен-ковские КОС) 4,4 9,0 5,2 3,8 4,4 11,3 0,4 1,25
Керчь (Орджони-кидзовские КОС) 4,2 33,8 4,2 5,2 8,6 29,6 0,8 2,57
Алушта 3,6 1,6 0,9 3,2 1,0 2,4 0,2 0,46
Судак 6,0 9,0 4,0 3,8 5,0 11,7 0,6 1,31
Бахчисарай 4,0 5,4 1,1 4,4 2,0 5,0 0,2 0,72
Джанкой 6,0 10,4 4,9 5,7 6,3 9,3 0,4 1,39
Таблица 2.
Оценка пригодности очищенной сточной воды согласно почвенно-мелиоративной классификации (1989 г.)
Место отбора пробы Степень опасности развития Класс воды
общего засоления "-1 хлоридного засоления натриевого осолонце-вания магниевого осолонце-вания содообра-зования
1 2 3 4 5 6 7
Симферополь I II III I I III
Евпатория IV IV IV I I IV
Феодосия II II IV II I IV
Керчь (Бондаренковские КОС) III III IV II I IV
Керчь (Орджоникидзовские КОС) IV IV IV III I IV
Алушта I I II I I II
Судак III III IV II I IV
Бахчисарай II III III I I III
Джанкой III IV III II I IV
* - класс воды обозначен для почв со средним механическим составом
Таблица 3.
Место отбора пробы Ирригационный коэффициент Коэффициент ионного обмена Натриево-адсорбционное отношение
Симферополь 17,6 1,2 2,6
Евпатория 2,5 0,5 8,9
Феодосия 14,4 0,8 4,5
Керчь (Бондаренковские КОС) 6,1 0,7 5,6
Керчь (Орджоникидзовские КОС) 1,7 0,5 11,3
Алушта 32,8 1,7 1,6
Судак 6,0 0,7 5,6
Бахчисарай 10,7 1,2 2,8
Джанкой 5,5 1,2 3,8
Из анализа таблицы 3 наглядно видно, что только по очистным сооружениям городов Симферополь, Алушта, Бахчисарай вода может использоваться без ограничений для целей орошения. Если эти результаты сопоставить с итогами таблицы 2, только по этим объектам вода соответствует второму и третьему классу качества, в остальных случаях это четвертый класс качества воды, то есть при ее использовании как минимум нужны ее первоначальная подготовка, мелиоративные мероприятия на участке, при слабой дренируемости обустройство дренажа и постоянный контроль за почвенно-мелиоративной обстановкой и качеством получаемой продукции. Таким образом, на примере очистных сооружений Крымского региона видно, что почвенно-мелиоративная классификация оросительной воды дает более точный и полный результат, этот вывод так же подтверждается в работе «Использование очищенных сточных вод в Крыму: опыт прошлого, реалии настоящего» [15].
Так же из анализа таблицы 2 можно сделать выводы о том, что при отмеченном в 1989 г. качестве очистки стоков наиболее вероятным при их использовании в орошаемом земледелии являются развитие процессов общего и хлоридного засоления, натриевого осолонцевания.
Как было отмечено выше, уже более 20 лет очищенные сточные воды не используются для целей
орошения, поэтому при оценке эффективности работы КОС основное внимание уделяется процессу предотвращения загрязнения природных
водоприемников (рек, морей, озер). К основным отслеживаемым показателям относятся: аммоний солевой, нитраты, нитриты, сульфаты, хлориды, фосфаты, нефтепродукты, взвешенные вещества, АПАВ, БПК, железо, минерализация. Эти характеристики не дают возможности произвести оценку пригодности очищенной сточной воды для целей орошения. Единственный показатель, который можно сопоставить с уровнем 1989 г. является минерализация. Ниже в таблице 4 приведен сравнительный анализ этой характеристики качества очистки сточной воды по крупным КОС Крымского региона и приведен класс воды по возможности развития процесса общего засоления на орошаемом участке за 1989 и 2016 гг.
Из анализа таблицы 4 наглядно видно, что по канализационным очистным сооружениям городов Симферополь, Феодосия, Бахчисарай, Алушта не произошло существенного изменения минерализации. По городам Керчь (Орджоникидзовские КОС), Судак, Джанкой произошло существенное улучшение, а по КОС Евпатории и Керчи (Бондаренковские КОС) -ухудшение.
Таблица 4.
Место отбора пробы 1989 г. 2016 г. (2 квартал)
минерализация, мг/дм3 класс качества воды*-1 минерализация, мг/дм3 класс качества воды*-1
Симферополь 559,5 I 471,0 I
Евпатория 2573,8 IV 3887,3 IV
Феодосия 951,8 II 802,0 II
Керчь (Бондаренковские КОС) 1245,7 III 1729,0 IV
Керчь (Орджоникидзовские КОС) 2573,2 IV 665,0 II
Алушта 458,7 I 837,7 II
Судак 1306,1 III 769,0 II
Бахчисарай 723,0 II 884,4 II
Джанкой 1392,1 III 971,8 II
* - класс воды обозначен для почв со средним механическим составом
1200
1000 -■
3 класс качества
2 класс качества
1 класс качества
о
Рис. 1. Динамика минерализации сточной воды, сбрасываемой с КОС г. Симферополь
в 2016-2017 гг.
4 класс качества
3 класс качества
2 класс качества
4-
1 класс качества
Рис. 2. Динамика содержания хлор-иона в сточной воде, сбрасываемой с КОС г. Симферополь в 2016-2017 гг.
2,50 -2,00 -1,50 -1,00 -0,50 -0,00 ■
4 класс качества
J класс качества
1 класс качества
Рис. 3. Динамика соотношения натрия к кальцию в сточной воде, сбрасываемой с КОС г. Симферополь в 20162017 гг.
ВЫВОДЫ
На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
- почвенно-мелиоративная классификация оросительной воды дает более точный и полный результат по оценке пригодности очищенных сточных вод для целей орошения в сравнении с другими методиками, используемыми в РФ;
- при использовании данной категории воды в орошаемом земледелии Республики Крым наиболее вероятным является развитие процессов общего и хлоридного засоления, натриевого осолонцевания;
- несмотря на значительный эксплуатационный срок службы, а в ряде случаев неудовлетворительное
техническое состояние крупных очистных сооружений региона существенного ухудшения по показателю минерализация очищенных сточных вод не произошло;
- технико-технологическое состояние КОС напрямую влияет не только на количественные, но и на качественные показатели сбрасываемых с них сточных вод. Это предполагает в случае необходимости проведение текущих и капитальных ремонтов, модернизацию оборудования, а в ряде случаев и полную реконструкцию;
- для предотвращения возможности развития негативных процессов на орошаемых массивах необходимо регулярно вести наблюдения за солевым составом очищенных сточных вод, используемых для полива;
- среди рассмотренных очистных сооружений по уровню 1989 г. наиболее перспективными источниками воды для целей орошения были КОС городов Симферополь, Алушта, Бахчисарай. В настоящее время без развернутых анализов воды по данным водохозяйственным объектам делать какие-либо выводы не целесообразно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Николаев, Е.В. Основные направления решения проблемы орошения в Крыму / Е.В. Николаев, Н.Г. Резник // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. - 2015. - №2(165). - С. 47-53;
2. Ляшевский, В.И. Изучение возможностей использования очищенных сточных вод для орошения в Крыму / В.И. Ляшевский, М.В. Вердыш, В.И. Кременской // Таврический вестник аграрной науки. -2016. - №4 (8). - С. 121-129;
3. Кременской, В.И. Сточные воды как перспективный ресурс повышения водообеспеченности Республики Крым / В.И. Кременской, М.В. Вердыш // Природообустройство. - 2016. - №5. - С. 72-77;
4. Сало, Т.Л. Отчет о научно-исследовательской деятельности «Дать оценку пригодности биологически очищенных сточных вод городов Крымской области и изучить влияние их на агромелиоративные свойства почв» / Т.Л. Сало, В.Е. Дышлюк, Г.И. Андрияненко, Г.Я. Чегринец, Р.Г. Никула. - Киев: УКРГИПРОВОДХОЗ, 1990. - 98 с.;
5. Черноказинский, А.В. Научно-технический отчет «Провести полевые исследования и усовершенствовать схемы подпочвенного орошения с использованием сточных вод городов и промышленности»/ А.В. Черноказинский, Г.И. Карпий, В.И. Кременской, И.Д. Пай. - Симферополь: КФ ИГиМ УААН, 1994. - 53 с.;
6. Шуравилин, А.В. Практикум по мелиорации сельскохозяйственных земель: учеб. Пособие / А.В. Шуравилин, Ю.А. Можайский. - Рязань: изд-во РГАТУ, 2011. - 214 с.;
7. Мелиорация и водное хозяйство. Т. 6. Орошение: справочник / под ред. Б.Б. Шумакова. - М.: Агропромиздат, 1990. - 415 с.;
8. Методические указания по совершенствованию технологии орошения и повышению эффективности
использования местного стока для орошения земель сельскохозяйственного назначения. - Новочеркасск: ФГБНУ «РосНИИПИМ», 2015. - 147 с.;
9. Баев, В.Г. Еколопчна оцнка тривалого використання мських спчних вод для зрошення кормових культур фпоценоз1в в умовах Донбасу: автореф. дис... канд. бюлог. Наук: 24.04.1996 / Баев Володимир Георгиевич, Дншропетровськ, 1996. 15 с.;
10. Макарычев, С.В. Экологические особенности орошения многолетних трав городскими сточными водами / С.В. Макарычев, Н.И. Алешина // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2015. - №9 (131). - С. 53-57;
11. Алешина, Н.И. Влияние круглогодового использования сточных вод на агрохимические и агрофизические свойства черноземов / Н.И. Алешина, С.В. Макарычев, А.А. Томаровский // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2013. - №3 (1031). - С. 32-37;
12. Гома, Б.С. Формирование водно-солевого режима почв при многолетнем орошении городскими сточными водами в условиях Египта / Б.С. Гома, Н.И. Чернуха, А.В. Шуравилин, С.М. Елсайед // Вестник Российского университета Дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. - 2010. - №4. - С. 35-42;
13. ГОСТ 17.1.2.03-90 Охрана природы критерии и показатели качества воды для орошения. - Введ. 01.07.1991. - М.: Государственный комитет СССР по охране природы. - 10 с.;
14. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для целей орошения и удобрения. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. - 54 с.;
15. Волкова, Н.Е. Использование очищенных сточных вод в Крыму: опыт прошлого, реалии настоящего / Н.Е. Волкова, Р.Ю. Захаров // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2017. -№3 (27). - С. 144-159;
16. Захаров, Р. Ю. Орошение как способ утилизации очищенных сточных вод в Республике Крым / Р.Ю. Захаров, Н.Е. Волкова //Экономика строительства и природопользования. - 2016. - №1. - С.54-61;
17. Отчет Евгения Пупырева о состоянии системы водоснабжения и водоотведения в Республике Крым [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.nop.ru/upload/iblock/c0b/Отчет%20Евrения%2 0Пупырева.р$'.
Zakharov R. S., Volkova N.
DYNAMICS OF QUALITY INDICATORS OF THE PURIFIED SEWAGE IN THE CRIMEAN
REGION
Annotation. Use of the purified sewage first of all demands obligatory observations of salt structure, content of heavy metals and sanitary and hygienic indicators. In the Republic of Crimea special attention needs to be paid to such characteristics as a mineralization, content of chlorides and a ratio of sodium to calcium. Owing to the fact that on an extent of more than 20 years the purified sewage wasn't used for irrigation in the Crimean region to these indicators at assessment of quality of sewage treatment significance wasn't attached, and it first of all depends on a condition of the sewer treatment facilities (STF) which on a number of objects is characterized as unsatisfactory. This research is directed to tracking of change of qualitative characteristics of the purified waste water for the purpose of definition of the most perspective from this point of view of STF. Key words: the purified sewage, treatment facilities, quality of irrigating water, a mineralization, content of chlorides, a sodium ratio to calcium.
