Проблема очистки загрязненных стоков

Загрязненные промышленными или бытовыми сбросами воды рано или поздно попадают в почву или природные водоемы. Природные системы самоочистки не способны уже перерабатывать загрязнения в таких объемах и в таком составе, которые характерны для современных промышленных, сельскохозяйственных и других стоков. В результате во многих случаях, когда не было принято своевременных мер по очистке стоков, многие природные водоемы превратились в своеобразные сточные канавы или отстойники — накопители вредных веществ. Водные экосистемы, отравленные избыточными сбросами, лишались растений и животных, способных очищать воду, и нужны были значительные затраты, чтобы попытаться их восстановить.

Так, к началу 60-х годов Миссисипи в США, Рейн в Германии и множество менее известных рек оказались практически убитыми. Многие годы, огромные материальные и финансовые затраты, целые блоки новых законов понадобились многим странам, чтобы частично восстановить, например, экосистемы Великих Американских Озер или Рейна и предотвратить катастрофический рост загрязненности других жизненно важных водоемов.

Проблема очистки сточных вод возникла давно. Рост городов, концентрация и рост числа промышленных предприятий заставили многие европейские страны еще в ХVIII-XIX веках принять некоторые специальные законы и правила охраны вод, подчас весьма строгие. Например, в России требовалось, чтобы в выходных прудах очистных сооружений текстильных фабрик жила рыба. При отсутствии точных и чувствительных методов химического анализа такой естественный биологический индикатор чистоты воды был достаточно надежен. Во Франции промышленное предприятие имеет право забирать воду из реки только ниже по течению от места сброса собственных стоков, что, естественно, заставляет фирмы заботиться об их качественной очистке.

Военная гонка и бурный рост промышленности с конца XIX века и по наши дни, искаженные политические и экономические приоритеты, в ряде стран потеря или недостаток культуры производства привели к тому, что к середине нашего века проблема чистоты вод стала одной из жизненно важных для людей и вошла в число глобальных экологических проблем (см. статью «Решение экологических проблем«). В борьбе за сокращение вредных сбросов очень важным направлением стала разработка и введение новых, непрерывно совершенствующихся технологий очистки, типов и конструкций очистных сооружений.

Каждое предприятие или цех имеет, как правило, сравнительно небольшой набор вредных веществ, сбрасываемых со сточными водами. Наиболее эффективна очистка стоков от этих примесей в специализированных очистных сооружениях того же цеха. Например, в стоках гальванических цехов обычно содержится много хрома, никеля, кислот. Нейтрализовать эти растворы, осадить хром и никель проще и дешевле тут же, в специализированном очистном сооружении. Только глубоко очищенные сточные воды можно сбрасывать в городскую канализацию, которая собирает все стоки на городские очистные сооружения.

В больших городах такие очистные сооружения — это целые комбинаты по очистке воды. На них проводится не только механическая и химическая, но и наиболее совершенная — биологическая очистка. В конечном счете, эффективность таких очистных сооружений зависит от работоспособности сложного комплекса микроорганизмов, так называемого активного ила. Он успешно разлагает и связывает большинство естественных органических веществ, содержащихся в бытовых канализационных стоках, но многие химические соединения, если они не удалены предварительно на заводских очистных сооружениях, ухудшают работу активного ила или даже губят его. Кроме того, накапливаясь в отработанном иле, многие из них, в частности тяжелые металлы, делают его непригодным для использования в качестве удобрений. Эффективный комплекс очистных сооружений каждого города, каждого промышленного центра — необходимое условие сохранения чистоты природных вод.

Нарушения в согласованном планировании и эксплуатации центральных и локальных очистных сооружений могут со временем свести на нет эффективность и тех и других. Например, реконструированные или построенные заново в 60-70-е годы городские очистные сооружения в большинстве городов по Оке работали более или менее удовлетворительно до конца 80-х годов. Однако создание локальных очистных сооружений на большинстве заводов в этих городах было по разным причинам практически сорвано. В городскую канализацию сбрасывались и сбрасываются поныне плохо очищенные или вовсе не очищенные промышленные сточные воды. Чаще всего концентрацию вредных веществ доводят в них до формально приемлемого уровня простым разведением чистой водой. Это увеличивает объем стоков и осложняет работу городских очистных сооружений, но пока их мощности хватает, «биологический цех» очистных сооружений осаждает тяжелые металлы за счет работы на пределе возможностей.

Активный ил городских очистных сооружений оказался настолько отравлен тяжелыми металлами, что его использование в качестве удобрения полностью исключено. В результате на очистных сооружениях накапливаются терриконы отработанного ила, который невозможно использовать при существующих технологиях. Их производственная мощность снижается, что привело в начале 80-х годов к двум авариям на очистных сооружениях в Орле, после которых качество воды Оки ниже Орла резко ухудшилось. Так, в створе Серпухова, а это около 500 км от Орла, еще через несколько месяцев после аварии колититр (количество бактерий кишечной палочки Esherihia на литр) окской воды в 1500-2000 раз превышал предельно допустимый уровень и местные власти были вынуждены запретить купанье. Напряженная ситуация с очистными сооружениями приокских городов сохраняется и поныне.

Особая ситуация создается вредными стоками сельскохозяйственных комплексов. Стоки от животноводческих ферм в основном представляют собой органические вещества естественного происхождения. Их состав не препятствует тому, чтобы естественные механизмы самоочистки водоемов могли их нейтрализовать и утилизировать. При содержании животных в небольших хозяйствах, распределенных по большой территории, так и происходит. Иное дело — крупные животноводческие комплексы, где на ограниченной территории содержатся сотни, а то и тысячи голов скота, а удаление навоза и мочи животных производится методом смывания водой. Стоки таких комплексов имеют не только большие объемы, но и содержат органические вещества в очень высоких концентрациях. Отсутствие или недостаточная эффективность очистных сооружений приводит тогда к очень сильному заражению ручьев и рек, куда попадают эти сточные воды. Часто они проникают и в подземные водоносные горизонты, делая непригодной для питья воду колодцев и даже артезианских скважин. Это — одна из тяжелейших проблем, связанных с промышленным животноводством. А надежные очистные сооружения при таких комплексах не только способны защитить водоемы от загрязнения, но и могут давать большое количество ценнейших органических удобрений.

Опытом многих стран доказана экономическая и «экологическая» выгодность сравнительно недорогих комплексов для переработки отходов животноводческих хозяйств с использованием бактерий метанового брожения. При этом получается метан, используемый как топливо, и высококачественные органические удобрения, не потерявшие при сбраживании ничего из ценных биогенных элементов — азота, фосфора, калия, микроэлементов.

Особую опасность для чистоты природных вод и состояния экосистем представляет применение на полях различных ядохимикатов и избыточных доз минеральных удобрений. Каждый год на миллионах гектаров распыляются инсектициды, фунгициды, гербициды — яды, применяемые для подавления насекомых, грибковых заболеваний растений, сорняков. Все они очень токсичны. Многие из них химически очень устойчивы, а некоторые, попадая в почву и проходя там ряд химических превращений, становятся еще более ядовитыми. Мигрируя вместе с грунтовыми водами, эти вещества (их общее название пестициды) рано или поздно попадают в реки и озера., проникают в подземные воды. В 70-е годы в штате Калифорния были закрыты более 50% всех артезианских скважин из-за того, что в подземных водах в опасном количестве появились пестициды.

В ряде районов мира занятие сельским хозяйством стало одним из видов деятельности, наиболее опасных для здоровья людей именно из-за насыщенности ядохимикатами природной среды обитания сельских жителей. Невозможно изобрести такие очистные сооружения, которые могли бы предотвратить попадание в водоемы ядохимикатов, рассеиваемых по огромным территориям сельскохозяйственных угодий. Поэтому дальнейшее совершенствование системы защиты растений должно быть ориентировано не на еще большее усиление химической защиты, а на переход к защите биологической.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.