Защита водных источников от загрязнения сточными водами на примере г. Волжского волгоградской области Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

D m i-

U

w

CO

О X

О ^

и a

О ^

О

D

U

CD iS

О ^

I-

u

и о

X

и D С

О

со ф

VO ч;

О ^

U

ш

т

о (Г)

УДК 628.357 + 644.6

ЗАЩИТА ВОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ НА ПРИМЕРЕ Г. ВОЛЖСКОГО ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Б01: 10.24411/1816-1863-2019-12006

Л. И. Сергиенко, д. с.-х. н., профессор,

зав. кафедрой «Природопользования»,

Волжский Гуманитарный институт

(филиал) ФГАОУ ВО «Волгоградский

государственный университет»,

sergienko.l@bk.ru,

С. В. Паринов, магистрант,

ФГБОУ ВО Волгоградский

Государственный Технический

Университет,

ser_p94@mail.ru,

С. П. Никонорова, магистрант, ФГБОУ ВО Волгоградский Государственный Технический Университет, nika.svetlova@bk.ru

В статье рассматриваются вопросы, связанные с защитой водных источников — р. Волга, р. Ах-туба и Волгоградского водохранилища от загрязнения сточными водами в г. Волжском Волгоградской области. Здесь принята замкнутая система канализации промышленных и хозбытовых сточных вод без сброса их в водоемы. Применяется механическая, искусственно-биологическая и естественная очистка сточных вод с помощью высшей водной растительности и полей орошения. На очистных сооружениях раздельно принимаются сточные воды городской канализации (I и II очередь) и промышленные стоки от химкомплекса (III очередь). Объектами внеплоща-дочной канализации являются пруды-накопители очищенных городских стоков и пруд-испаритель очищенных промышленных сточных вод с высшей водной растительностью. В настоящее время единственным источником загрязнения вод р. Ахтуба является ливневая канализация городского округа — г. Волжский. Имеется 8 водовыпусков ливневых и талых вод, не оборудованных очистными сооружениями. Начаты работы по сооружению объектов очистки на одном из водовыпусков. Привлекаются инвестиции для оборудования остальных водовыпусков очистными сооружениями.

The article deals with the issues related to the protection of water sources of the Volga River, the Akhtuba River and the Volgograd Reservoir from sewage pollution in the town of Volzhsky, the Volgograd Region. The closed sewerage system for industrial and domestic wastewaters without dumping them into reservoirs is adopted here. Mechanical, artificial biological and natural wastewater treatment is applied with the use of higher water vegetation and irrigation fields. The sewage from municipal sewer system (I and II stage) and the industrial effluents from the chemical plant (III stage) are separately taken at treatment facilities. The objects of off-site sewerage are storage ponds of treated municipal drains and a pond-evaporator of purified industrial wastewater with higher aquatic vegetation. Currently, the only source of water pollution in the Akhtuba is the storm sewage system of the urban area of the town of Volzhsky. There are 8 water outlets of storm and thawed waters that are not equipped with treatment facilities. The work on the construction of treatment facilities at one of the water outlets has begun. The equipment of other outlets with treatment facilities is also invested.

Ключевые слова: водные источники, сточные воды, очистные сооружения, аэротенки, отстойники, пруды-накопители, пруд-испаритель, гидробио-ботаническая очистка, высшая водная растительность, поля орошения.

Keywords: water sources, sewage, treatment facilities, aerotanks, sumps, storage ponds, evaporative pond, hydrobiotic-botanical cleaning, higher water vegetation, irrigation fields.

Город Волжский — один из крупнейших городов Нижнего Поволжья. С каждым годом численность населения города увеличивается, в настоящее время она составляет по информации Росстата 326 055 человек. Увеличивается и воздействие на окружающую среду в связи с ростом числа объектов промышленности — химичес-

кой, металлургической, машиностроительной, предприятий энергетики.

Учитывая, что техногенная нагрузка на природные объекты постоянно увеличивается, актуальными становятся меры по сохранению природной среды, состояние которой определяет здоровье населения и экологическую безопасность. Цель наше-

го исследования заключается в рассмотрении и получении современных методов очистки сточных вод на примере г. Волжского. Объект исследования — очистные сооружения г. Волжского. Предмет исследования — методы очистки сточных вод и их осадков в г. Волжском.

Канализационные очистные сооружения городского округа — г. Волжский подразделяются на I, II и III очередь. На

I и III очереди МУП «Водоканал» осуществляет прием на очистку хозбытовых и производственных сточных вод от жилого сектора городского округа, расположенных непосредственно в г. Волжском. На

II очереди ОАО «Волжский азотно-кис-лородный завод» осуществляет прием и очистку производственных сточных вод от ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 и предприятий химкомп-лекса. На очистных сооружениях предусмотрена замкнутая система очистки сточных вод, без сброса в природные водоемы. После механической и искусственно-биологической очистки химически загрязненные, хозяйственно-бытовые стоки сбрасываются в пруд-испаритель Большой Лиман, расположенный в естественном понижении площадью 5 тыс. га на территории Среднеахтубинского района Волгоградской области.

Пруд-испаритель представляет собой природную котловину с естественным слоем шоколадных глин мощностью до 10 м, поэтому фильтрация очищенных сточных вод из него практически невозможна. Границами пруда-испарителя являются ограждающие дамбы, выполненные из гравийно-песчаной засыпки.

Комплекс канализационных очистных сооружений на I и II очереди представляет собой систему последовательно расположенных сооружений механической (решетки, песколовки, первичные отстойники) и биологической очистки сточных вод (аэротенки, вторичные отстойники).

Пройдя полную очистку, сточные воды аккумулируются в прудах-накопителях № 1 и № 2, являющихся сооружениями по доочистке от остаточных загрязнений. В вегетационный период полностью очищенные сточные воды используются для полива земледельческих полей орошения (ЗПО). Образующиеся в процессе очистки сточных вод осадки и избыточный активный ил обезвоживаются на иловых пло-

щадках, расположенных на территории очистных сооружений, выдерживаются в течение 3-х лет и вывозятся на ЗПО [1].

Биологические методы очистки сточных вод основаны на окислении органических веществ микроорганизмами. Микроорганизмы обладают способностью потреблять в качестве источников питания органические и некоторые неорганические соединения для получения энергии и обеспечения своего существования. Аэро-тенк представляет собой технологический аппарат, в котором очистка сточных вод осуществляется активным илом. Живые организмы активного ила это: скопления бактерий, простейшие организмы, одиночные бактерии, черви, плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты, реже водоросли, личинки насекомых, рачков и другие. Количество бактерий на 1 г активного 12

ила составляет 1*10 с суммарной поверхностью 1200 м2.

В течение первых 1,5—2 часов контакта сточных вод с активным илом происходит адсорбция и разрушение легко окисляемых загрязнений, что характеризуется резким потреблением кислорода на окислительные процессы. Последующая стадия очистки состоит из более медленного окисления трудно окисляемых загрязнений. На этой стадии протекают процессы нитрификации и денитрификации. Наличие нитратов в очищенных стоках служит показателем их очистки.

Разделение иловой смеси производится во вторичных радиальных отстойниках. Очищенная вода, освобожденная от активного ила, собирается круговым приемным катком и самотеком поступает в приемные резервуары (2-2000 м3) насосной станции № 15 и перекачивается в пруды-накопители и далее насосной станцией № 17 на ЗПО.

При условии соблюдения правил технической эксплуатации очистных сооружений и правил сброса сточных вод в канализационную сеть городского округа — г. Волжский, проектами очистных сооружений определены качественный состав поступающих и очищенных сточных вод (таблица 1).

К отрицательным сторонам существующей системы очистки можно отнести отвод стоков от промывных фильтров I—II очереди водозаборной станции в

О) ^

о

О -1

х

а>

Г)

а

¡а

б

а>

ы

О ^

а

г> л

О г>

г>

-I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

а

о ~о о ш

г> ^

о

X

о

ы

Г) -I

оз

а

о

т

I-

и

со О X

О ^

и а О СР

О

а

и

Ф

IX

о

СР

I-

и

и о

X

и о с

о

со ф

Ю ч;

О ^

и Ф т X

О

балку Шарова, которая является частью акватории Волгоградского водохранилища. В 2016 году объем сброса промывных вод уменьшился на 63,52 тыс. м3, что объясняется уменьшением водопотребле-ния и установкой прибора учета объема сбрасываемых вод.

Основная экологическая проблема, связанная с промышленным водопотреб-лением, — очистка использованной воды промышленных стоков. Существующие технологии весьма дороги, несовершенны и не приводят к полной очистке. Для того чтобы сточная вода после очистки стала пригодной для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, она должна быть многократно разбавлена чистой водой. Кратность разбавления возрастает в тех случаях, когда сточные воды перед сбросом в реки и водоемы не подвергаются тщательной очистке.

Для условно-чистых вод в г. Волжском был специально разработан канал в соответствии с проектными заданиями вне-площадочной канализации промышленного района. На протяжении этого канала (28 км) при помощи высшей водной растительности (камыш озерный) осуществляется очистка условно-чистых вод.

Основные функции канала условно-чистых вод заключаются в следующем [3]:

а) минерализация и аккумуляция поступающих веществ (среднее уменьше-

ние концентрации загрязняющих веществ 67,5 % от исходного количества) за счет деятельности макрофитов, представителей перифитоновых биоценозов;

б) удаление из воды механических загрязнений (среднее уменьшение концентрации взвешенных веществ 79,99 % от исходного количества) вследствие как самоочищающей способности водоема, так и за счет особенностей формы русла.

Почвенные микроорганизмы, фитопланктон, высшие водные растения и микроорганизмы в результате своей жизнедеятельности разлагают, поглощают, преобразуют органические вещества: формальдегид, нефтепродукты, капролактам, диметилдиоксан, метанол, различные масла и другие. Канал условно-чистых вод представляет собой объект естественной биогидроботанической очистки при помощи высших водных растений. После очистки стоки направляются на станцию осветления для приготовления промышленной осветленной воды, затем на повторное водоснабжение предприятий химического комплекса.

Повторное использование сточных вод является основным элементом водосбе-регающих технологий, но при нем может наблюдаться коррозия оборудования, нарушение нормального технологического процесса установок, перенос топлива в результате загрязнения внутренних повер-

Таблица 1

Качественный состав поступающих и очищенных сточных вод (данные лаборатории МУП «Водоканал»)

№ п.п. Наименование ингредиентов Поступающие на КОС На выходе с КОС

Требования по проекту Фактически ср. годовое 2016 г. Требования по проекту Фактически ср. годовое 2016 г.

1 рН 6,5-8,5 7,08 6,5-8,5 7,5

2 Взвешенные вещества 170 113,08 20 10,0

3 ХПК 360 459,87 50 46,0

4 БПК полное 240 182,50 20 20,0

5 Общее солесодержание 550 478,25 550 500,0

6 Сульфаты 110 55,71 110 92,0

7 Хлориды 150 66,41 150 140,0

8 Кальций 67 - 67 60,0

9 Магний 28 - 28 25,0

10 АПАВ 5,5 1,88 0,5 0,4

11 Железо общее 1,15 1,02 0,3 0,2

12 Жесткость общая 5,7 4,04 5,7 5,6

13 Нефтепродукты 3,0 1,06 0,3 0,3

14 Ионы аммония 20 30,50 8 6,0

15 Фосфаты 9 7,36 4 3,0

хностей труб теплообменной аппаратуры минеральными и органическими отложениями. Это приводит к нерациональному использованию воды, быстрому выходу из строя конструктивных элементов охладителей, трубопроводов [4].

В городе Волжском существует проблема с отводом дождевых и талых вод с улиц города. Ливневая канализация не имеет очистных сооружений, что представляет серьезную опасность для жизнедеятельности флоры и фауны, а также для человека. Ливневая канализация является элементом автомобильной дороги. Протяженность ливневого коллектора на территории городского округа — г. Волжский составляет 49 957,7 метров, общая протяженность поперечников — 14 809,8 метров. Система ливневой канализации оборудована 1094 смотровыми колодцами и 1785 дождеприемными колодцами (данные МУП «Водоканал»).

На территории городского округа расположено 8 водовыпусков, из которых сточные воды напрямую поступают в р. Ахтубу, привнося в нее бензин, частицы металла, пестициды или удобрения.

Администрацией г. Волжского планируется строительство очистных сооружений у выпуска № 8 (новая часть города) в соответствии с СанПиНом. Набор сооружений: сооружения для очистки ливневых стоков производительностью 8000 м3/сут.; сооружения для обезвоживания осадка производительностью т/сут.; реагентное хозяйство для очистных сооружений, со-

оружения для очистки на скорых фильтрах производительностью 8000 м3/сут.

Следующий этап реализации природоохранных мероприятий, намеченных руководством г. Волжского, — строительство очистных сооружений еще на одном водосбросе, менее значительном по объемам, но влияющим на состояние воды в р. Ах-туба. Остальные трубы ливневой канализации сбрасывают сточную воду через естественный грунт. В планах администрации г. Волжского намечено сооружение очистных сооружений на всех водовыпусках.

В соответствии с программой «Проведения контроля качества ливневых сточных вод на территории города Волжского» лаборатория аналитического контроля МБОУ «Служба охраны окружающей среды» проводит мониторинг ливневых сточных вод. Ежегодно обследуется 4 во-довыпуска, расположенных на территории города Волжского. Качественные показатели стоков из ливневых канализаций два раза в месяц анализируются специалистами (таблица 2). Результаты доводятся до сведения управления транспорта и дорожных коммуникаций, на балансе которого находится данный объект.

По результатам проведенного мониторинга зафиксированы превышения норм ПДК химических веществ:

• в воде водовыпуска № 1 — содержание аммония, железа общего, сухого остатка, ХПК;

• в воде водовыпуска № 3 — ХПК, нефтепродуктов, железа общего;

о>

о

О -1

х

а>

Г)

а

¡а

б

а>

ы

О ^

а

г> л

О г>

г>

-I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

а

о ~о о ш

г> ^

о

X

о

ы

Г) -I

оз

а

Таблица 2

Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в сточных водах городской ливневой канализации

Среднегодовая концентрация 2016 г.

Ингредиенты Ед. изм. Водовыпуск Водовыпуск Водовыпуск Водовыпуск ПДК

№ 1 № 3 № 5, 6, 7 № 8

Взвешенных частиц 4,10 5,28 6,75 5,34 Сф + 0,75

Сухой остаток 1427,07 262,11 350,31 891,46 1000,50

Хлориды 190,16 31,56 40,98 114,00 350,93

Сульфаты мг/л 462,83 30,44 33,56 312,56 500,62

ХПК 55,45 52,85 73,52 42,27 30,15

Нефтепродукты 0,23 0,45 0,41 0,14 0,38

Железо общее 0,39 0,64 0,82 0,56 0,32

Аммоний 3,24 1,18 1,12 2,01 1,52

рН Ед. рН 8,02 8,1 7,98 7,90 6,5-8,5

АПАВ мг/л 0,08 0,11 0,31 0,15 —

9

о

m

I-

U ^

со О X

О ^

и a

О

ср

О

о

m

U

Ш

IX

О

ср

I-

и

и о

X

и о

с

о

со ф

vo

О ^

и ш

т s

о (Г)

• в воде водовыпусков № 5, 6, 7 — аммония, железа общего;

• в воде водовыпуска № 8 — аммония, железа общего, ХПК.

Наличие загрязняющих веществ с концентрациями, превышающими нормы ПДК, приводит к изменению органолеп-тических свойств воды и ухудшению санитарного состояния р. Ахтубы в черте городского округа — город Волжский. Таким образом, важной задачей является установка сооружений для очистки ливневых и талых вод на всех коллекторах.

Заключение

В настоящее время очистные сооружения осуществляют прием сточных вод на 3 очереди, где происходит механическая и биологическая очистка стоков промышленных предприятий и жилого сектора.

Химически загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения ОАО «Волжский азотно-кислородный завод», а после очистки направляются в пруд испаритель Большой Лиман. Хозяйственно-бытовые сточные воды направляются на очистные сооружения МУП «Водоканал», а после очистки — в контрольные пруды № 1 и № 2 и далее на ЗПО.

В городе не решена проблема очистки сточных вод ливневой канализации. Ни один из объектов городской ливневой канализации не имеет очистных сооружений, водовыпуски не оборудованы средствами измерения объектов сброса сточных вод. Намечены работы по сооружению объектов очистки на водовыпуске № 8. В план природоохранных мероприятий включено также строительство очистных сооружений на всех водовыпусках.

Библиографический список

1. Технологический регламент МУП «Водоканал». — 2010, 24 с.

2. Доклад о состоянии окружающей среды Волгоградской области в 2016 г. Волгоград: изд-во «Смотри». — 2016.

3. Сергиенко Л. И. Инновационные технологии очистки сточных вод // Аграрная наука, 2007. — № 5. — С. 5—6.

4. Сергиенко Л. И., Овцов Л. П., Семенов Б. С. Экологические аспекты использования сточных вод на орошение. Волжский-1993, 238 с.

PROTECTION OF WATER SOURCES FROM CONTAMINATION BY SEWAGE: A CASE STUDY OF THE TOWN OF VOLZHKY OF THE VOLGOGRAD REGION

L. I. Sergiyenko, Ph. D. (Agriculture), Dr. Habil., Professor, Head of the Department of Nature Management, Volzhsky Institute of Humanities (branch) of Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Volgograd State University", Sergienko.l@bk.ru,

S. V. Parinov, Master student, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Volgograd State Technical University", Ser_p94@mail.ru, S. P. Nikonorova, Master student, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Volgograd State Technical University", Nika.svetlova@bk.ru

References

1. Tehnologicheskij reglament MUP "Vodokanal" [Technological regulations of MUE "Vodokanal"]. 2010, 24 p. [in Russian]

2. Doklad o sostoyanii okruzhayushchej sredy Volgogradskoj oblasti v 2016 godu [Report on the state of the environment of the Volgograd Region in 2016]. Volgograd, Smotri. 2016. [in Russian]

3. Sergiyenko L. I. Innovacionnye tehnologii ochistki stochnyh vod [Innovative technologies of wastewater treatment] Agrarnaya nauka, 2007. No. 5. P. 5—6. [in Russian]

4. Sergiyenko L. I., Ovtsov L. P., Semenov B. S. Ekologicheskie aspekty ispol'zovaniya stochnyh vod na oro-shenie [Ecological aspects of using wastewater for irrigation]. Volzhsky. 1993. 238 p. [in Russian]