CC BY
29Раздел 3. Региональные проблемы природопользования
УДК 556:631.67
ОРОШЕНИЕ КАК СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В
РЕСПУБЛИКЕ КРЫМ
Захаров Р.Ю., Волкова НЕ.
КФУ им. В.И.Вернадского, Академия строительства и архитектуры 295943 г. Симферополь, ул. Киевская, 181 e-mail: zakharovr@mail.ru
Аннотация. Природообустройство является неотъемлемой составляющей устойчивого развития региона. В последние двадцать лет идет постепенное внедрение в производство принципа «что экологично, то экономично». Этот подход касается использования всех природных ресурсов, в том числе и водных. Основным источником загрязнения водных объектов Крымского региона являются загрязненные неочищенные и недостаточно очищенные сточные воды населенных пунктов. Основной причиной формирования данной ситуации является плохое техническое состояние очистных сооружений, износ канализационных сетей, насосно-силового оборудования и наличие большого числа неканализованных поселений. Все это в совокупности оказывает негативное воздействие на экологическое состояние водных объектов. Основным направлением улучшения текущей ситуации является сочетание реконструкции, модернизации, а при необходимости и строительства (установки) очистных сооружений и утилизации сточных вод через орошение.
Ключевые слова: природообустройство, водные объекты, сточные воды, очистные сооружения, орошаемые участки, внутрипочвенное орошение.
постановка цели и задач исследований
Водоресурсный потенциал является неотъемлемой составляющей, определяющей возможность социально-экономического развития территории. Стабильное функционирование любой отрасли народного хозяйства напрямую или косвенно связано с наличием и качеством данного ресурса. При этом производственная деятельность человека и его быт в свою очередь оказывают существенное воздействие на состояние как поверхностных, так и подземных вод. Это влияет на количественную и качественную характеристики водоресурсного потенциала территории.
В каждом регионе сочетание климатических, природных, социальных и экономических факторов определяет направление и уровень воздействия на водные объекты. Ведущими отраслями экономики в Крымском регионе является сельское хозяйство и рекреация. Это в свою очередь определяет, что основными последствиями воздействия антропогенной деятельности в Республике, территория которой характеризуется засушливыми условиями, являются:
- возможность развития обмеления рек, вследствие значительного отбора воды для хозяйственно-питьевых нужд и орошения, и связанные с этим негативные процессы (нарушение гидрологического режима течения реки и замыкающего объекта; ухудшение условий естественного размножения рыб и других гидробионтов; уменьшение степени обводнения прилегающих территорий и т.п.);
- ухудшение качественного состава воды по причине сбросов недостаточно очищенных или
неочищенных коммунально-бытовых сточных и коллекторно-дренажных вод [1].
Таким образом, основным источником загрязнения поверхностных вод Крымского региона являются неочищенные или недостаточно очищенные сточные воды (согласно данным отчетности по форме 2-ТП (Водхоз) в 2015 г. было сброшено 154,25 млн. м3 воды данной категории, из них 2,52 млн. м3 без очистки и 4,63 млн. м3 -недостаточно очищенной). Одним из способов уменьшения нагрузки от антропогенной деятельности человека на водные объекты в Республике Крым, наряду с реконструкцией, модернизацией и обустройством дополнительными очистными сооружениями неканализованных территорий может быть повторное использование сточных и коллекторно-дренажных вод для целей орошения.
Цель данной работы оценить возможность использования этого подхода для утилизации очищенных сточных вод в условиях усилившегося дефицита водных ресурсов в Республике Крым.
анализ основных исследований и публикаций
Вопрос использования сточных вод населенных пунктов для целей орошения изучался рядом специалистов ведущих научных учреждений России и зарубежья. Среди работ, в которых нашли отражение эти исследования можно отметить следующие: «Экологические особенности орошения многолетних трав городскими сточными водами» Макарычева С.В., Алешиной Н.И. [2], «Использование и влияние орошения сточными водами на урожай сельскохозяйственных культур и
плодородие почвы» Додолиной В.Т. [3], «Еколопчна оцшка тривалого використання мюьких стiчних вод для зрошення кормових культурфiтоценозiв в умовах Донбасу» Баев В.Г. [4], «Оценка возможности использования
канализационных сточных вод для орошения при нехватке оросительной воды» Малибаевой Ф.С. [5], «Особенности использования сточных вод для орошения» Э.Н. Стратинской [6], «Орошение сточными водами» Голченко М.Г. и Железко В.И. [7], «Особенности очистки городских сточных вод при использовании их для орошения в засушливых регионах» Х.М. Гхази Матар [8], и др.
Отдельно хотелось бы упомянуть работу Николаева Е.В. и Резника Н.Г. «Основные направления решения проблем орошения в Крыму» [9], в которой непосредственно для усилившихся вододефицитных условий Республики Крым делается акцент на необходимость использования очищенных сточных вод для целей орошения.
Исходя из проведенного литературного обзора, можно сделать следующие общие выводы:
1) очищенные сточные воды являются перспективным дополнительным источником для целей орошения, но при их использовании необходимы дополнительные мониторинговые наблюдения за количественными и качественными показателями состоянием почвы и получаемой продукции;
2) орошение сточными водами кормовых культур и многолетних трав дает хороший экономический эффект, который обуславливается тремя показателями:
- увеличением продуктивности
сельскохозяйственных культур, без существенного ухудшения ее качества, в том числе содержания протеина и его аминокислотный состав;
Таблица 1.
Прогноз на засоление почв при орошении сточными водами, мг-экв/100 г почвы
Элемент Год орошения
5 10 15 20
8042- 1,446 1,521 1,595 1,668
НСОз- 0,515 0,515 0,515 0,515
С1- 0,364 0,425 0,470 0,504
Са2+ 0,661 0,642 0,642 0,642
Мм2+ 0,384 0,384 0,384 0,384
0,372 0,372 0,372 0,372
К+ 0,043 0,043 0,043 0,043
- значительной экономией водных ресурсов;
- уменьшением негативного воздействия на окружающую среду;
3) к возможным негативным проявлениям длительного использования городских сточных вод относятся:
- загрязнение почвы хлоридами, сульфатами, нитратами;
- изменение водно-физических и химических свойств почвы; количества водоудерживающих агрегатов; порозности и водопроницаемости;
- ухудшение качества химического состава грунтовых вод;
- при использовании поверхностного орошения цветение воды в водоаккумулирующих сооружениях, при подпочвенном - загнивание ее в закрытой оросительной сети и кольматация распределительных систем.
Если говорить о возможности засоления и осолонцевания почв, то Макарычевым С. В. и Алешиной Н.И. [2] был выполнен оценочный прогноз, результаты которого приведены в таблице 1.
Это не означает, что при использовании сточных вод во всех регионах будут гарантированно получены аналогичные результаты, так как на них оказывает влияние большое количество факторов, среди которых можно отметить химический состав сточных вод, почвенные и климатические условия, выбор возделываемых культур и их биологические особенности и многое другое. Однако полученные в других регионах положительные результаты свидетельствуют о возможности эффективного использования коммунально-бытовых стоков населенных пунктов.
основной раздел
Как было отмечено ранее, основными источниками загрязнения водных объектов Республики являются сточные и коллекторно-дренажные воды. В последние два года произошло существенное сокращение объемов коллекторно-
дренажных вод по причине значительного сокращения площадей политых земель. Ниже в таблице 2 приведена информация по динамике сбросов в водные объекты сточных и коллекторно-дренажных вод за период с 2007 по 2015 годы.
Таблица 2.
Динамика сбросов сточных и коллекторно-дренажных вод в Крымском региона за период с 2007 по 2015
годы (данные 2-ТП (Водхоз)
Сброшено по категориям вод, млн. м3
Год коллекторно-дренажные сточные
2007 96,58 190,7
2008 93,26 179,3
2009 115,8 166,1
2010 64,85 172
2011 85,18 168,8
2012 56,9 210,5
2013 54,58 189,9
2014 0 135,97
2015 0 154,25
Как видно из анализа таблицы 2 в последние два года так же произошло сокращение объемов сточных вод (на 20-30%), что в первую очередь связано с уменьшением сбросов в рыбохозяйственной отрасли. Если говорить о качестве сточных вод, то необходимо отметить два основных фактора негативно влияющих на экологическое состояние водных объектов:
- значительное количество неканализованных населенных пунктов [10], которые в основном располагаются в долинах рек;
- техническое состояние очистных сооружений, износ канализационных сетей, насосно-силового оборудования и т. п.
Ниже на рисунке 1 отображено техническое состояние очистных сооружений, расположенных на территории Республики Крым.
Рис. 1. Техническое состояние очистных сооружений Крымского региона
По приведенным данным (рис. 1) наглядно видно, что только на территории Сакского, Красногвардейского, Белогорского районов и округов городов Евпатория, Саки, Ялта, Алушта большая часть очистных сооружений (исходя из их мощности) находится в удовлетворительном состоянии (проанализированы данные
предоставленные Рескомприроды АРК (ныне Министерство экологии и природных ресурсов Республики Крым) за 2012 год). Это оказывает существенное влияние на качество их работы. Ниже на рисунке 2 показана динамика сброса в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод.
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Годы
—4—всего —■—недостаточно очищенных Рис. 2. Динамика сброса в поверхностные водные объекты недостаточно очищенных сточных вод в
Крыму
Анализ динамики сброса в поверхностные водные объекты недостаточно очищенных сточных вод в Крыму (рис. 2) наглядно подтвердил, что на протяжении 8 лет объем недостаточно очищенных сточных вод колебался незначительно и составлял около 50 млн. м3 в год, что в 2014 г. составило 36% от всего объема сброшенной воды, а в 2015 году в связи с переходом в другое правовое поле (другие стандарты оценки) - сократился примерно до 5 млн. м3. В целом это наглядно свидетельствует о необходимости реконструкции и модернизации существующих очистных сооружений.
Одним из возможных способов утилизации сточных вод является их использование для целей орошения. В соответствии с нормативными и законодательными требованиями РФ, для целей орошения могут быть использованы очищенные
хозяйственно-бытовые, производственные и смешанные сточные воды городов, поселков, фермерских хозяйств, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции. Качество сточных вод и их осадков, используемых для орошения, регламентируется по химическим, бактериологическим и паразитологическим показателям. Сточные воды, содержащие микроэлементы, в т.ч. тяжелые металлы, в количествах, не превышающих ПДК для хозяйственно-питьевого водопользования, могут использоваться для орошения без ограничений [11].
В Республике Крым сточные и коллекторно-дренажные воды, в очень незначительных объемах, использовались ранее для целей орошения. Ниже в таблице 3 приведена динамика отбора воды данной категории для целей орошения.
Таблица 3.
Год Использовано сточных и коллекторно-дренажных вод, млн. м3
всего на орошение
2007 10,63 0,413
2008 8,53 0,021
2009 10,29 0,58
2010 8,19 0,18
2011 5,026 0,023
2012 5,023 0,023
2013 5,628 0,022
2014 0,11 0
2015 0,29 0
Чтобы организовать систематическое орошение, в первую очередь необходимы следующие составляющие:
- достаточный объем воды необходимый для полива участков площадью от 500 до 1000 га с учетом существующих границ орошаемых массивов, из-за небольшой площади нецелесообразно прокладывать подающую сеть на большое расстояние, а эксплуатируемый участок должен располагаться в удалении от населенных пунктов;
- наличие мелиоративной сети на участке, пригодной для переоборудования под систему подпочвенного орошения, которое согласно [11, 12] является предпочтительным способом полива при использовании сточных вод;
- квалифицированные специалисты.
В Республике Крым сточные воды формируются в основном из коммунально-бытовых стоков населенных пунктов. Ниже в таблице 4
приведена информация о сбросах жилищно-коммунальных сточных вод по территориальным образованиям Республики Крым.
По анализу данных (табл. 4) возможно сделать вывод, что наибольший сброс сточных вод приходится на Симферопольский район (а именно г. Симферополь), Ленинский район (г. Керчь), Сакский район (г. Саки и Евпатория), округа городов Феодосия и Ялта.
Если говорить непосредственно о наличии мелиоративной сети на участке, пригодной для переоборудования под систему внутрипочвенного орошения, и квалифицированных специалистов, то целесообразно использовать подход сравнения площади политых земель за 2013 и 2015 гг. Основной причиной сокращения площади политых земель за последние два года является отсутствие источника орошения.
Таблица 4.
Объем жилищно-коммунальных сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоприемники Крымского региона (данные сведены на основе анализа информации по сбросам сточных вод отчета 2-ТП (Водхоз) за _2013 год_
№ п/п Наименование территориального подразделения Объем жилищно-коммунальных сточных вод, млн. м3
всего сбрасываемых в
реки и накопители моря и озера
1 Бахчисарайский р-н 1,7 1,7 0,0
2 Белогорский р-н 0,3 0,3 0,0
3 Джанкойский р-н и округ г. Джанкой 1,9 0,1 1,8
4 Кировский р-н 0,1 0,02 0,1
5 Красногвардейский р-н 1,8 1,5 0,3
6 Красноперекопский р-н и округа г. Армянск и г. Красноперекопск 3,3 1,2 2,1
7 Ленинский р-н и округ г. Керчь 11,6 0,03 11,6
8 Нижнегорский р-н 0,4 0,4 0,0
9 Первомайский р-н 0,05 0,05 0,0
10 Раздольненский р-н 0,1 0,1 0,0
11 Сакский р-н и округа г. Саки и г. Евпатория 11,8 2,5 9,3
12 Симферопольский р-н и округ г. Симферополя 35,7 35,7 0,0
13 Советский р-н 0,2 0,2 0,0
14 Черноморский р-н 0,04 0,04 0,0
15 округ г. Алушта 4,3 0,04 4,3
16 округ г. Судак 2 0,2 1,8
17 округ г. Феодосия 10,6 0,2 10,4
18 округ г. Ялта 22,1 0,01 22,1
Итого по Республике Крым 108,0 44,3 63,7
Ведение полива в 2013 году доказывает, что на этих землях оросительная сеть находится в работоспособном состоянии и имеются специалисты, отвечающие за правильную организацию и ведение орошения на участке. Ниже
в таблице 5 приведены результаты расчета величины перспективной для восстановления площади орошения, а наглядное сочетание информации таблиц 4 и 5 представлено на рисунке 3.
Таблица 5.
№ п/п Наименование территориального подразделения Полито, тыс. га Перспективные площади для восстановления орошения
2013 г. 2015 г. тыс. га %
1 2 3 4 5 6
1 Бахчисарайский р-н 4,1 3,1 1 1
2 Белогорский р-н 1,6 0,7 0,9 1
3 Джанкойский р-н 36,3 0,2 36,1 29
4 Кировский р-н 2,8 0,1 2,7 2
5 Красногвардейский р-н 17,1 1,1 16 13
6 Красноперекопский р-н 14,8 0 14,8 12
7 Ленинский р-н 1,3 0 1,3 1
8 Нижнегорский р-н 7,7 1,5 6,2 5
9 Первомайский р-н 10,3 0 10,3 8
10 Раздольненский р-н 12,7 0 12,7 10
11 Сакский р-н 14,2 0,1 14,1 11
12 Симферопольский р-н 6,8 1,5 5,3 4
13 Советский р-н 3,2 0 3,2 3
14 Черноморский р-н 0,8 0 0,8 1
15 сельхоззона г. Алушта 1,4 1,4 0 0
16 сельхоззона г. Судак 0,8 0,6 0,2 0
17 сельхоззона г. Феодосия 0 0 0 0
18 сельхоззона г. Ялта 0,3 0,1 0,2 0
Итого по Республике Крым 136,2 10,4 125,8 100
Рис. 3. Перспективные территории для ведения орошения сточными водами в Крымском регионе Наиболее перспективными территориями районы. Тянуть водоподающую сеть от очистных (рис. 3) для ведения орошения сточными водами сооружений г. Ялта на перспективные орошаемые является Симферопольский, Ленинский и Сакский земли ближайшего Бахчисарайского района
нецелесообразно по причине необходимости установки насосно-силового оборудования и значительной протяженности напорной
водотранспортирующей сети.
выводы
Одним из основных условий, обеспечивающих в дальнейшем рациональное использование водных ресурсов на территории Республики Крым, является сочетание обустройства населенных пунктов очистными сооружениями, фактическая мощность которых соответствовала бы существующим и перспективным потребностям, и использование сточных вод для целей орошения.
Для этого необходимо:
- провести реконструкцию и модернизацию очистных сооружений на территории Белогорского, Джанкойского, Ленинского, Красноперекопского, Первомайского, Раздольненского, Симферопольского, Советского районов и городов Армянск, Джанкой, Керчь, Красноперекопск, Симферополь, Судак, Феодосия;
- на очистных сооружениях Бахчисарайского, Красногвардейского, Нижнегорского, Сакского районов и городов Саки, Евпатория, Ялта и Алушта проводить своевременные текущие и капитальные ремонты, по возможности с необходимым переоборудованием и модернизацией;
- предусмотреть централизованное канализование сельских населенных пунктов и районов городов, а в случае его нецелесообразности оборудование локальными очистными сооружениями;
- заложить опытные участки по ведению орошения очищенными коммунально-бытовыми стоками г. Евпатория, Симферополь, Керчь;
- оценить потенциальные площади восстановления орошения на территории Сакского, Симферопольского и Ленинского районов с целью выбора наиболее перспективных с точки зрения удаления от источника сточной воды, наличия оросительной инфраструктуры и возможности ее переоборудования под внутрипочвенное орошение и возможности сохранения кадрового потенциала.
перспективы дальнейшего исследования
Как было отмечено ранее, использование очищенных сточных вод для целей орошения во всех регионах не может однозначно гарантировать получение стабильных положительных результатов, так как это зависит от большого количества факторов, среди которых можно отметить химический состав сточных вод, почвенные и климатические условия, выбор возделываемых культур и их биологические особенности и многое другое. Исследования в данном направлении необходимо продолжить конкретно в условиях Республики Крым. Как было отмечено в выводах, наиболее перспективными территориями для
закладки полевых опытов по изучению влияния орошения сточными водами на качественный состав почв и возделываемой сельскохозяйственной продукции являются Сакский Симферопольский и Ленинский районы.
литература
1. Тимченко, З.В. Лекции по экологии / З.В. Тимченко, Б.И. Боровский. - Симферополь: Издательство «Доля», 2010. - 208 с.;
2. Макарычев, С.В. Экологические особенности орошения многолетних трав городскими сточными водами [Текст] / С.В. Макарычев, Н.И. Алешина // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - Барнаул. -2015. -№9 (131). - С. 5357;
3. Додолина, В.Т. Использование и влияние орошения сточными водами на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы [Текст] / В.Т. Додолина // Технология и эффективность применения сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. ВНИИГиМ. - М., 1988. - С. 117-132;
4. Баев, В.Г. Еколопчна оцшка тривалого використання мюьких спчних вод для зрошення кормових культурфiтоценозiв в умовах Донбасу: автореф. дис.... канд. бюлог. наук: 24.04.1996 / Баев Володимир Георпевич, Дншропетровськ, 1996. -15 с.;
5. Малибаева, Ф.С. Оценка возможности использования канализационных сточных вод для орошения при нехватке оросительной воды / Ф.С. Малибаева, Б.А. Качалов // Europaische Fachhochschule. - Штутгарт: ORT Publishing -2016. -№1. - С. 3-6;
6. Стратинская, Э. Н. Особенности использования сточных вод для орошения [Текст] / Э.Н. Стратинская // Проблемы мелиорации и водного хозяйства: матер. науч.-прак. конф. Студентов и молодых ученых. - Новочеркасск: Новочеркасская гос. мелиорат. акад., 2006. - С. 5254;
7. Голченко, М. Г. Орошение сточными водами [Текст] / М.Г. Голченко, В.И. Железко. - М.: Агропромиздат, 1988. - 104 с.;
8. Хатем Мохаммед Гхази Матар. Особенности очистки городских сточных вод при использовании их для орошения в засушливых регионах: автореф. дис. ... канд. т. наук: 14.12.2004/ Хатем Мохаммед Гхази Матар. Санкт-Петербург, 2004. -24 с.;
9. Николаев, Е.В. Основные направления решения проблемы орошения в Крыму [Текст] / Е.В. Николаев, Н.Г. Резник // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. -Симферополь: КФУ им. Вернадского, 2015. -№2(165). - С. 47-53;
10. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Республики Крым в 2015 году [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://meco.rk.gov.ru/rus/file/Doklad_o_sostojanii
_i_ohrane_okruzhajushhej_sredy_Respubliki_Kry m_v_2015.pdf;
11. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для целей
орошения и удобрения. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. - 54 с.;
12. Ресурсосберегающие энергоэффективные экологически безопасные технологии и технические средства орошения: справ. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2015. - 264 с.
IRRIGATION AS A METHOD OF DISPOSAL OF TREATED WASTEWATER IN THE
REPUBLIC OF CRIMEA
Zakharov R.Ju., Volkova N.E.
Annotation. Environmental engineering is an integral part of sustainable development of the region. In the last twenty years there was a gradual introduction of principle "what is eco-friendly, economical." This approach relates to the use of all natural resources, including water. The main source of pollution of water objects of the Crimean region are contaminated, untreated and inadequately treated sewage of settlements. The main reason for the formation of this is the poor technical condition of treatment facilities, wear of sewer networks, pumping equipment and the large number of non sewerage settlements. Taken together, this has a negative impact on the ecological status of water objects. The main direction of improving the current situation is a combination of reconstruction, modernization and, if necessary, construction (installation) sewage treatment plants and disposal of wastewater through irrigation.
Keywords: environmental engineering, water, wastewater, wastewater
