Опыт использования хозяйственно-бытовых сточных вод на земледельческих полях орошения

В открытых водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды, однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением, возникла необходимость очищать сточные воды.

Ключевые слова: механическая очистка, биологическая очистка, обеззараживание, остаточный хлор, поля орошения, поля фильтрации, дренажные воды, ассенизационная машина.

In open reservoirs there is a natural process of a self-cleaning of water, however it proceeds slowly. While industrial and household dumpings were small, the rivers coped with them. In our industrial century in connection with sharp augmentation of a wastage reservoirs don't cope with so appreciable pollution any more, there was a need to purify sewage.

Keywords: mechanical cleaning, biological cleaning, decontamination, residual chlorine, fields of an irrigation, field of filtration, drainage waters, cesspool car.

Современные города представляют собой сложнейшие социально-экономические и технические системы, с которыми сопряжено множество различных по своей природе факторов риска, способных нарушить не только нормальное функционирование города, но и оказать негативное воздействие на здоровье человека и среду обитание. Одной из наиболее значимых систем жизнеобеспечения города является водоотведение и очистка хозяйственно-бытовых, промышленных и поверхностных сточных вод, объем которых постоянно растет, особенно в городах-мегаполисах [1].

Очистка сточных вод — это обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения сложное производства. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточная вода) и готовая продукция (очищенная вода) [2].

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей [3].

Постановлением Кабинета Министров Республики Узбекистан от 19 сентября 2008 года № 212 была утверждена «Программа действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2008–2012 годы». Целью этой Программы является осуществление комплекса мер по охране окружающей среды, обеспечение экологической безопасности, сохранению и восстановлению природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции, обеспечение рационального и комплексного использования природных ресурсов, совершенствование и дальнейшее внедрение эффективных экономических методов управления природопользованием, снижения уровня загрязнения окружающей среды, совершенствование правового механизма обеспечения сохранения природной среды, развитие экологической науки, широкой пропаганды экологических знаний, а также повышению экологической культуры [4, 5].

Материалы иметоды исследования

Нами в течение трех лет изучалась возможность бытовых сточных вод, прошедших механическую очистку на земледельческих полях орошения (ЗПО) площадью 150 га. Почвы — типичные с 4 % гумуса, по механическому составу тяжелые суглинки. Наименьшая глубина залегания грунтовых вод 35 м. Орошение полей проводилось по бороздам.

Исследования на энтерококк осуществляли двухэтапным методом Г. П. Калины (посев в щелочно-полимиксиновую среду и высев на молочно-ингибиторную среду). Сальмонеллы определяли по методике Г. П. Калины и В. Л. Шигановой с применением магниевой среды. Бактериологические исследования почвы на сальмонеллы проводили по Г. П. Беспятой. При исследованиях почвы на санитарно-показательные микроорганизмы применяли общепринятые методики, описанные в «Руководстве по санитарной охране почвы» (Ташкент, 2006).

Результаты иобсуждение

Поступающая на ЗПО сточная вода имеет высокую степень бактериального загрязнения. Сальмонеллы были выделены в 100 % изученных проб. Частота выделения сальмонелл группы В составила 39,62 %, группы С — 35,85 %, группы И — 24,53 %. Среди серотипов группы В преобладали S. Jyphimurium (20,8 %) и S. derby (11,4 %), из группы С — S. virchow (13,2 %) _и S. tennessee (11,3 %), из группы Е — S.meleagridis и S. anatum (по 9,4 %). Выделенные серотипы обладали типичными культуральными, биохимическими и серологическими свойствами, за исключением S. tshiongwe и S. lindenburg, которые разлагали сахарозу.

Орошение сточными водами приводит к значительному загрязнению почвы до глубины 50 см санитарно-показательными микроорганизмами и патогенными энтеробактериями. Так, на глубине 20 см титр БГКП снижался до 10–⁵ Е. coli и perfrengens — до 10–10, энтерококка до 10–²-10³, общее количество сапрофитной микрофлоры возрастало с нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов в 1 г почвы. На глубине 50 см общая обсемененность увеличивалась с нескольких десятков тысяч до нескольких сотен тысяч, титры составляли для БГКП и perfrengens 10–², для Е. coli и энтерококка — 10–². Сальмонеллы выделялись с глубины как 20 см, так и 50 см и были идентичны сальмонеллам, выделенным из сточной воды.

Процессы самоочищения почвы от бактериального загрязнения в течение 3-летнего периода протекали различно. Наиболее интенсивно они протекали в 2015 г., что объясняется незначительными осадками в течение года, низкой влажностью почвы, падающей на глубине 20 см до 12,4 %, высокой температурой почвы, которая уже в начале апреля была 16,5°С, летом повышалась до 26,5°С, а осенью равнялась 19,5°С. При этих условиях процессы бактериального самоочищения почвы не завершались как в промежутках между поливами с интервалами 18, 26 и 37 дней, так и в течение всего вегетационного периода. Так, на 2-й опытной площадке, где в течение вегетационного периода поливы не проводились, перед осенней влагозарядкой титры БГКП и perfrengens составляли 10–², Е. coli — 1,0, а спустя 4-х месяцев после осенней влагозарядки оросительной нормой 1100 м³/га при температуре почвы -5 °С и титрах БГКП, perfrengens 10³, Е. coli 10–². Энтерококка 1,0 на глубине 20 см выделены S. derby из группы В. На 3-й опытной площадке (оросительная норма 4625 м³/га) спустя месяц после последнего вегетационного полива поливной нормой 1720 м²/га при температуре почвы 19,5°С, влажности 27,9 % и титрах БГКП Е. coli и perfrengens 10–² выделены сальмонеллы из группы I: с типичными биохимическими и серологическими свойствами.

Весной 2016 г. процессы самоочищения почвы не активизировались и к началу вегетационных поливов, проведенных в конце мая 2016 г., они завершились на всех опытных площадках; титры БГКП и perfrengens были идентичны титрам участка.

В годы полного самоочищения почвы от бактериального загрязнения не происходило, так как погодным условиям эти годы резко отличались от 2016 г. — частые обильные дожди, носившие ливневый характер, слабая интенсивность солнечной радиации, более высокая влажность почвы, не падавшая ниже 19 % в 2016 г. и 26,5 % в 2017 г., пониженная температура почвы, достигавшая максимума летом 2016–2017 гг. 22–23 °С. Все это способствовало замедлению процессов бактериального самоочищения почвы как от санитарно-показательных микроорганизмов, так и от сальмонелл. Если в 2016 г. из почвы выделялись S. derby и с глубины 50 см через 44 дня и с глубины 20 см через 146 дней после последнего полива, то в 2017 г. выделялись S. typhimurium с глубины 50 ем на 56-й день и с глубины 20 см на 56, 108, 130 и 260 дни.

При использовании сточных вод для орошения ухудшается санитарное состояние грунтовых вод в пределах ЗПО. Если индекс БГКП до начала эксплуатации ЗПО был менее 9, то в процессе эксплуатации полей орошения отмечалось нарастание бактериального загрязнения грунтовых вод в летне-осенний период. Если в 2015 г. общее количество сточных вод, подаваемых на ЗПО за год, составило 624 000 м3, то в 2016 г. объем сточных вод резко возрос и составил 1 168 000 м³/год, что и привело к увеличению бактериального загрязнения грунтовых вод. Индексы для БГКП составляли 3860, для Е. coli — t 230, для энтерококка — 600. В зимне-весенний период 2016–2017 гг. наблюдалось снижение бактериального загрязнения грунтовых вод, что связано с уменьшением подачи сточной воды и полным прекращением поливов весной 2017 г. Летом 2017 г. с началом вегетационных поливов, несмотря на то, что объем поступивших сточных вод на ЗПО был значительно меньше по сравнению с 2016 г. и составил 679 000 м³/год, наблюдалось резкое возрастание бактериального загрязнения грунтовых вод. Летом индексы для БГКП составляли 1 170 000, для Е. coli — 606 000. для энтерококка — 11 950. В осенний период года отмечалось некоторое снижение загрязнения грунтовых вод, тем не менее оно было значительно выше, чем осенью 2015–2016 гг. индекс БГКП составлял 110 000, Е. coli — 11 000, энтерококка — 1500.

При исследовании смывов с выращиваемых сельскохозяйственных культур (кукурузы) не выявлено загрязнения их патогенными энтеробактериями, хотя и отмечалось загрязнение БГКП, Е. coli и энтерококком. Наибольшее загрязнение отмечалось в 2016 г. за счет полегания растений из-за обильных дождей и соприкосновения их с почвой, когда титр БГКП составлял: Е. coli — 10², энтерококка — 1,0–10.

Выводы

1. Полив хозяйственно-бытовыми сточными водами, прошедшими только механическую очистку, приводит к значительному загрязнению грунтовых вод и почвы до глубины 50 см не только санитарно-показательными микроорганизмами, но и патогенными энтеробактериями.
2. Натурные исследования показали, что земледельческие поля орошения могут представлять эпидемическую опасность в отношении кишечных инфекций, так как патогенные энтеробактерии длительное время (от 30 до 260 дней) выживают в почве и проникают в грунтовые воды.
3. Земледельческие поля орошения в условиях республики должны использоваться только как сооружения для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод после полной их биологической очистки.

Литература:

1. Бринчук М. М. Экологическое право. Учебник.-2-е издание.- М.: Юрист, 2004.-670 с.
2. Буренин В. В. Новые способы и устройства для очистки и обезвреживания сточных вод» // ЭКиП: Экология и промышленность Россия, 2009. — № 9. — С. 19–21.
3. Ильин В. И. Разработка технологических решений по очистке промышленных сточных вод до предельно допустимых концентраций // Экология промышленного производства, 2011. — № 1. — С. 75–80.
4. Закон Республики Узбекистан «Об охране природы». — Т, 1993.
5. Закон Республики Узбекистан «О воде и водопользовании». — Т., 1997.