Почвенные методы очистки сточных вод.

МЕТОДЫ ПОЧВЕННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Методы почвенной очистки сточных вод основаны на способности самоочищения почвы; осуществляется такая очистка на полях орошения или на полях фильтрации.

Полями орошения называются специально подготовленные и спланированные земельные участки, предназначенные для очистки сточных вод и для выращивания на них сельскохозяйственных культур.

Если земельные участки предназначаются только для очистки сточных вод, они носят название полей фильтрации.

Очистка сточных вод в обоих случаях происходит в результате совокупности сложных физико-химических и биологических процессов.

Сущность процесса очистки состоит в том, что при фильтрации сточных вод через почву в верхнем ее слое задерживаются взвешенные и коллоидные вещества, образующие на поверхности частичек почвы густозаселенную микроорганизмами пленку. Эта пленка адсорбирует на своей поверхности растворенные органические вещества, находящиеся в сточных водах. Используя кислород, проникающий из атмосферы в поры почвы, микроорганизмы переводят органические вещества в минеральные соединения. Таким образом, наличие кислорода является необходимым условием нормального хода процесса. Так как с точки зрения кислородного режима верхние слои почвы (0,2—0,3 м) находятся в более благоприятных условиях, то именно в этих слоях и происуодят наиболее интенсивное окисление органических веществ и процесс нитрификации. По мере углубления количество кислорода в почве быстро уменьшается и, наконец, наступает зона анаэробиоза, где окисление органических веществ, проникающих сюда в виде растворов, происходит только за счет процесса денитрифи-кации, так как в зону анаэробиоза сточные воды попадают с большим запасом нитритов. Отсюда вытекают требования, которые предъявляются к отводимой под поля орошения или фильтрации территории, к свойствам грунтов, а также к качеству и объему сточной воды, которая может быть очищена на 1 га площади полей.

Почвенная очистка, в частности использование сточных вод для целей орошения, известна с древних времен. Особенно широкое применение она получила с середины XIX в., когда с развитием промышленности и ростом городов увеличился объем подлежащих удалению с их территории сточных вод.

Значительные площади, требуемые для полей орошения в связи с непрерывным увеличением объема сточных вод, и дороговизна пригородных земельных участков заставили в конце XIX — начале XX в. разработать искусственные методы очистки, не требующие больших площадей земли.

Степень очистки сточных вод на полях орошения и полях фильтрации значительно снижается в зимнее время в силу замедления и даже прекращения биологических процессов при низких температурах. В этот период поля всех видов работают преимущественно как накопители, задерживая в почве сточные воды и находящиеся в них вещества путем поверхностного намораживания.

В России первые поля орошения были устроены в Одессе (1887 г.), затем в Киеве (1894 г.) и, наконец, в Москве (1898 г.). Однако в последующем при увеличении объема сточных вод эти поля орошения были переведены на режим полей фильтрации, а в дальнейшем для большей части стоков заменены сооружениями искусственной биологической очистки.

В условиях социалистического хозяйства при отсутствии частной собственности на землю применение полей орошения может содействовать комплексному решению проблемы благоустройства городов и развития пригородного сельского хозяйства как базы снабжения населения овощами. Поэтому при выборе метода очистки сточных вод и местоположения очистных сооружений необходимо в первую очередь выявлять возможность использования сточных вод для сельского хозяйства и, лишь когда это не представляется целесообразным (по местным условиям, санитарным требованиям или технико-экономическим соображениям), следует осуществлять биологическую очистку в искусственных условиях.

Как уже указывалось, при устройстве полей орошения преследуют две цели: а) санитарную — очистка сточных вод и б) селькохозяйственную — использование сточных вод как источника влаги, а содержащихся в ней веществ как удобрения.

Различают следующие виды полей орошения.

1. Коммунальные поля орошения, главной задачей которых является очистка сточных вод, а использование для сельскохозяйственных целей играет вспомогательную роль. В связи с этим коммунальные поля орошения получают максимально допустимые по условиям выращивания сельскохозяйственных культур нагрузки сточных вод. Эксплуатация полей этого типа находится з ведении коммунальных органов.

2. Сельскохозяйственные поля орошения, на которых использование сточных вод для сельского хозяйства и их очистка представляют единое целое. Поля этого типа устраивают на сельскохозяйственных (колхозных и совхозных) землях без изъятия их у землепользователей и оставляют в ведении последних. Сточные воды подаются на поля вне зависимости от времени года и метеорологических условий.

Сельскохозяйственные поля орошения устраивают в различных климатических районах, за исключением северных. Эти поля отличаются небольшой (5—20 м3/га) суточной нагрузкой сточных вод. Для устройства их не требуется предварительной горизонтальной планировки орошаемых участков (можно ограничиться только выравниванием микрорельефа), что расширяет область их применения. Однако применение таких полей носит пока ограниченный характер в связи с рядом серьезных организационных затруднений, возникающих при их эксплуатации.

Как уже сказано, бытовые сточные воды содержат значительное число патогенных бактерий и яиц гельминтов. Поэтому при устройстве и эксплуатации полей орошения любого типа должны соблюдаться определенные санитарные требования. В частности, запрещается орошать неочищенными сточными водами поля при выращивании на них овощей, употребляемых в пищу в сыром виде.

Предварительное отстаивание сточной воды обеспечивает выделение из нее 50—60% общего числа бактерий вместе с крупными взвешенными веществами в осадок; таким образом, отстоенная сточная вода в бактериальном отношении менее опасна. Путем искусственной биологической очистки сточных вод можно снизить число бактерий на 90—95%; санитарная опасность при орошении такой водой практически невелика.

Серьезным вопросом является распространение через овощи глистных заболеваний. Яйца гельминтов (глисты, паразитные черви и др.), попадая в почву и на овощи, сохраняют жизнеспособность длительное время. Особенно устойчивы яйца аскарид. Отстаивание сточных вод позволяет снизить содержание яиц гельминтов на 50—60%, а в горизонтальных отстойниках при скорости течения 1 мм/с — на 95%.

Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о довольно сильном загрязнении почвы патогенными микроорганизмами и яйцами гельминтов при орошении неочищенными сточными водами. Поэтому во всех случаях использования сточных вод в целях орошения необходимо предварительно их отстаивать и обрабатывать получаемый осадок при высоких температурах (50—55° С).

Концентрация питательных элементов (азота, фосфора и калия) в бытовых сточных водах зависит от нормы водоотведения. В них содержится 15—60 мг/л азота, 3—12 мг/л фосфора, 6—25 мг/л калия. Эти питательные элементы находятся главным образом в растворенном состоянии и частично во взвешенном. Так, растворенный азот составляет 85%, а 15% его находится во взвешенном состоянии; фосфор — соответственно 60 и 40%; калий — 95 и 5%. Соотношение между основными элементами питания растений азотом, фосфором и калием, содержащимися в сточных водах, составляет 5:1:2, тогда как в навозе это соотношение 2:1:2. Таким образом, сточные воды являются удобрением с повышенным содержанием азота, способствующего развитию растений.

Для орошения могут быть использованы также производственные сточные воды, которые не содержат ядовитых веществ в объемах, вредно влияющих на рост растений. Общее содержание солей не должно превышать 3—4 г/л, в том числе питательных солей — 1 —1,5 г/л. При большем содержании солей в сточных водах требуется их специальная подготовка (разбавление, нейтрализация и т.д.).