Аналізуючи середньомісячні санітарно-хімічні та санітарно-бактеріологічні показники якості промислових стічних вод після третинного очищення в біоставу, слід зазначити, що вони відповідають вимогам нормативних документів до скиду їх у поверхневі водойми (СанПіН 4630-88; Правила охорони поверхневих вод від забруднення зворотними водами №465 від 1999 р. та Правила приймання стічних вод підприємств у комунальні та відомчі системи каналізації населених пунктів України №403/6691 від 2002 р.). Зменшення кількості санітарно-показових мікроорганізмів у промислових стічних водах після їх третинного очищення досягалося виключно процесами самоочищення води, що інтенсифікуються вищими водяними рослинами впродовж всього періоду експлуатації біостава з ВВР. Одночасно в промисловому біоставу покращувалися санітарно-хімічні показники якості стічних вод за рахунок вегетаційних, сорбційних та накопичувальних процесів, які відбуваються у вищих водяних рослинах упродовж всього часу перебування стічних вод у споруді (табл. 6).
Таблиця 6
Динаміка третинного очищення стічних вод у промисловому біоставу з вищими водяними рослинами на різних етапах їх доочищення
| № з/п | Проби води | БСК5 , мг О2 /дм3 | ХСК, мг О2 /дм3 | Розчине-ний кисень, мг О2 /дм3 | Загальне мік-робне число, КУО/см3 : | Індекс ЛПКП, КУО/дм3 : |
Віруси* БУО/дм3
, ( ±m) |
|
| t+22о C | t+37о C | |||||||
| 1. | Вода на вході в біостав | 34,6 | 58,1 | 3,59 | 120 | 1 600 | 1,1·105 | (1,0±0,2)·103 |
| 2. | Вода біостава (очерет звичайний) | 21,2 | 45,2 | 4,9 | 50 | 360 | 1,1·105 | (0,6±0,1)·102 |
| 3. | Вода біостава (рогоз широколистий) | 14,1 | 40,6 | 6,12 | 40 | 3 500 | 1,5·104 | (0,8±0,03)·102 |
| 4. | Вода біостава (лепеха болотяна) | 5,78 | 34,5 | 8,1 | 60 | 1 400 | 2,1·104 | відсутні |
| 5. | Вода на виході з біостава | 3,86 | 31,1 | 8,5 | 70 | 2 200 | 3,0·102 | відсутні |
| 6. | СанПіН № 4630-88 | 3-6 | 15-30 | 4 | ‑ | ‑ | 1,0·103 | ‑ |
Примітка. * – Дослідження проб води проводили в 3-х повторах з визначенням середньої величини та їх помилки (±m
) при температурі +24°С.
При доочищенні стічних вод у промисловому біоставу з вищими водяними рослинами показник органічного забруднення БСК5 знизився з 34,6 мг О2 /дм3 у стічних водах на вході в біостав до 3,86 мг О2 /дм3 на виході. Аналогічна тенденція зменшення вмісту органічного забруднення за ХСК відбувалася при доочищенні стічних вод у біоставу з ВВР та одночасного збільшення вмісту розчиненого кисню в стічних водах з 3,59 мг О2 /дм3 на вході до 8,5 мг О2 /дм3 на виході з біостава. Зменшення ХСК проходило плавно впродовж 5 діб доочищення із 58,1 мг О2 /дм3 на вході в біостав до 31,1 мг О2 /дм3 на виході. Число сапрофітних мікроорганізмів у пробах стічних вод становило 120 КУО/дм3 (вирощування при температурі +22о C) і 1 600 КУО/дм3 (за температури вирощування +37о C). А у воді на виході з біостава показники складали 70 КУО/дм3 (+22о C) і 2 200 КУО/дм3 (за температури +37о C).Індекс ЛПКП знизився з 1,1·105 КУО/дм3 у пробах стічних вод на вході в біостав до 3,0·102 КУО/дм3 у воді на виході, а вміст вірусів знизився з (1,0±0,2)·103 БУО/дм3 у пробах стічних вод на вході в біостав до повної їх відсутності у стічних водах на виході.
Узагальнені результати проведених санітарно-хімічних та санітарно-мікробіологічних досліджень промислових стічних вод свідчать, що їх третинне очищення в біоставу є ефективною системою видалення біологічних, органічних і мінеральних забруднень, завдяки вищим водяним рослинам, які інтенсифікують процеси самоочищення у водоймі та заплановані проектом будівництва до повторного їх використання на технічні потреби в КГЗКОР в об’ємі до 40%.
Вплив скиду третинно очищених промислових стічних вод на санітарний стан природних водойм . Одним із важливих питань охорони поверхневих джерел водопостачання від забруднень, що потрапляють, головним чином, при скиданні в них стічних вод, є вивчення впливу стоків на санітарний стан водойми, а також на гідрологічні, гідрохімічні та інші режими.
Проведені санітарно-гігієнічні дослідження впливу третинно очищених промислових стічних вод у біоставу з ВВР після їх скиду в р. Березівку на її санітарний стан. Результати проведених досліджень якості річкової води в місці скиду доочищених стічних вод, а також на відстані 500 м вище та нижче за течією наведені в табл. 7. Встановлено, що за окремими показниками, а саме вмістом розчинених органічних речовин за БСК5 , ХСК, величиною розчиненого у воді кисню, концентрацією завислих речовин, біогенних – сполук азоту, фосфору та ін. якість річкової води після скиду третинно очищених стічних дещо покращилась. Всі ці зміни відбувалися завдяки розведенню в 1,5 рази води річки більш чистою водою біостава після третинного очищення. Так, показник БСК5 річкової води за 500 м до скиду стічних вод становив 12,0 мг О2 /дм3 , а після скиду за 500 м нижче за течією 11,67 мг О2 /дм3 за усередненими даними впродовж трьох років спостережень. Показник ХСК води р. Березівки до скиду стічних вод становив 43,94 мг О2 /дм3 , а після скиду зменшився до 42,16 мг О2 /дм3 . Усереднений показник азоту амонійного при скиданні третинно очищених стічних вод становить 0,35мг/дм3 , (при ГДК 0,5мг/дм3 ), усереднений вміст фосфатів при скиданні становить 1,99 (при ГДК 3,5мг/дм3 ). Аналіз отриманих результатів підтверджує, що доочищенні стічні води при їх скиді в р. Березівку покращують якість її води.
Таблиця 7
Якість третинно очищених стічних вод у біоставу з ВВР та води р. Березівка до та після скиду в неї доочищених стічних вод з Криворізького гірничо-збагачувального комбінату окислених руд м. Долинська (за усередненими даними впродовж 2003-2005 рр.)
N з/п |
Показники (одиниці виміру) |
Місце визначення | Правила приймання стічних вод за №403/6691 від 2002 р., ГДК (для рибогоспо-дарського призначення) | ||
Створ р. Бере-зівка 500 м вище скиду ( |
Третинно очищені стічні води в точці скиду в р. Березівку (±m) |
Створ р. Бере-зівка 500 м нижче скиду (±m) |
|||
| 1. | рН | 8,82±0,17 | 8,25±0,08 | 8,58±0,11 | |
| 2. | Завислі речовини, мг/дм3 | 12,45±0,32 | 6,82±0,34 | 11,99±0,42 | 15,0 |
| 3. | Сухий залишок, мг/дм3 | 1458,1±117,88 | 1205,89±50,46 | 1419,98±92,4 | |
| 4. | Розчинений кисень, мг О2 /дм3 | 9,24±0,58 | 6,51±0,25 | 9,28±0,62 | > 4,0 |
| 5. | БСК5, мг О2 /дм3 | 12,0±0,12 | 4,99±0,18 | 11,67±0,12 | 15,0 |
| 6. | ХСК, мг О2 /дм3 | 43,94±3,08 | 30,97±0,28 | 42,16±3,43 | 80,0 |
| 7. | Азот амонійний (NH4 ),мг/дм3 | 0,29±0,07 | 0,35±0,03 | 0,29±0,06 | 0,5 |
| 8. | Азот нітритів (NO2 ), мг/дм3 | 0,067±0,024 | 0,08±0,015 | 0,068±0,021 | 0,08 |
| 9. | Азот нітратів (NO3 ), мг/дм3 | 5,46±1,69 | 22,8±0,9 | 6,45±1,68 | 40,0 |
| 10. | Фосфати, мг/дм3 | 2,15±0,17 | 1,99±0,24 | 2,01±0,13 | 3,5 |
| 11. | Сульфати, мг/дм3 | 550,18±53,42 | 473,97±24,36 | 544,2±51,1 | 100,0 |
| 12. | Залізо, мг/дм3 | 0,67±0,07 | 0,41±0,08 | 0,65±0,07 | 0,05 |
| 13. | Нафтопродукти, мг/дм3 | 0,032±0,009 | 0,035±0,003 | 0,031±0,004 | 0,05 |
| 14. | Жири та масла, мг/дм3 | 0,06±0,03 | 0,09±0,03 | 0,05±0,02 | - |
| 15. | СПАР, мг/дм3 | 0,057±0,01 | 0,058±0,004 | 0,057±0,009 | 0,5 |
| 16. | Жорсткість, мг-екв/дм3 | 13,57±0,26 | 10,41±0,24 | 13,15±0,38 | |
| 17. | Бікарбонати, мг/дм3 | 334,03±13,11 | 252,11±7,77 | 321,52±16,98 | |
| 18. | Хлориди, мг/дм3 | 177,73±4,54 | 169,39±7,32 | 175,53±3,83 | 300,0 |
| 19. | Кальцій, мг/дм3 | 82,39±5,78 | 66,97±2,14 | 81,4±5,41 | |
| 20. | Магній, мг/дм3 | 114,24±5,83 | 86,86±3,32 | 110,77±6,49 | |
| 21. | Калій + натрій, мг/дм3 | 207,25±24,56 | 185,56±15,08 | 206,18±21,41 | |
| 22. | Загальне мікробне число, КУО/см3 | 2,75·103 ± 1,12·102 |
6,88·102 ± 2,0·10 |
2,26·103 ± 8,5·10 |
|
| 23. | Колі-індекс, КУО/дм3 | 1,9·103 ±7,9·10 | 3,0·102 ±0,0 | 1,7·103 ±6,3·10 | 1 000 |
Показник рН річкової води до скиду третинно очищених стічних вод становив 8,82, а після скиду 8,58. Фоновий вміст завислих речовин з 12,45 мг/дм3 зменшився у річковій воді до 11,99 мг/дм3 після скиду доочищених стічних вод. Сухий залишок річкової води з 1 458,1 мг/дм3 за 500 м до скиду стічних вод зменшився до 1 419,98 мг/дм3 за 500 м вниз за течією після скиду. Також зменшувався у річковій воді за 500 м вниз за течією після скиду третинно очищених стічних вод вміст сульфатів, розчиненого заліза, бікарбонатів, хлоридів, кальцію, магнію, загальної жорсткості та інших показників.
Якість річкової води після скиду третинно очищених промислових стічних вод за усередненими санітарно-бактеріологічними показниками покращилась, а саме, загальне мікробне число у річковій воді до скиду доочищених стічних вод становило 2,75·103 КУО/см3 , а після скиду доочищених стічних вод вниз за течією складало 2,26·103 КУО/см3 . Колі-індекс річкової води становив 1,9·103 КУО/дм3 за 500 м до скиду, а після скиду доочищених стічних вод складав 1,7·103 КУО/дм3 за 500 м вниз за течією. Характеризуючи санітарно-бактеріологічні показники третинно очищених стічних вод упродовж трьох років спостережень слід зазначити, що останні досягаються виключно процесами самоочищення води в біоставу, що інтенсифікуються вищими водяними рослинами та дотриманням оптимальних експлуатаційних режимів даної очисної споруди.
У наших дослідженнях з виявлення сезонних коливань температури на процеси третинного очищення промислових стічних вод у біоставу було встановлено, що останні не припиняються впродовж усього року його експлуатації і не впливають суттєво на ефективність видалення з води біологічних, органічних і мінеральних забрудень. Та дещо краще ці процеси відбуваються в теплі періоди року, коли при вегетації вищих водяних рослин останні виділяють біологічно-активні речовини та інтенсифікують процеси очищення води. Показники третинного очищення повністю відповідають нормативним вимогам до скиду їх у відкриту водойму – р. Березівку без будь-яких додаткових фізико-хімічних методів доочищення. Тому аналізуючи склад річкової води до та після скиду третинно очищених стічних вод можна констатувати, що за санітарно-хімічними та санітарно-бактеріологічними показниками її якість покращується вниз за течією. Крім того, скид третинно очищених стоків не викликає її евтрофікацію та не змінює гідрологічні, гідрохімічні та інші режими річки.
Впровадження в практику третинного очищення промислових стічних вод у біоставах з вищими водяними рослинами – це один з природних, надійних та рентабельних методів і є альтернативою до фізико-хімічних методів доочищення стічних вод. Біостави з вищими водяними рослинами виступають надійним бар’єром від розповсюдження збудників інфекційних хвороб та інвазій з водним шляхом передачі серед населення та заслуговують позитивної гігієнічної оцінки.
ВИСНОВКИ
В дисертаційній роботі розв’язано актуальну науково-практичну задачу – проведено гігієнічну оцінку і вивчені закономірності третинного очищення стічних вод у біологічних ставах з вищими водяними рослинами від біологічних, органічних і мінеральних забруднень. Доведено, що використання в очисних каналізаційних спорудах біологічних ставів з вищими водяними рослинами значно покращує якість третинного очищення промислових стічних вод металопереробної галузі за різними критеріями, що має важливе практичне значення.
1. Запропоновані параметри гідравлічного навантаження біологічно очищеними стічними водами в кількості не більше 3 000 м3 /га площі/добу на промисловий біостав з вищими водяними рослинами та тривалість перебу-вання їх у споруді терміном не менше 5 діб. Цим самим досягається ефек-тивне третинне очищення біологічно очищених промислових стічних вод від залишків розчинених органічних речовин за БСК5 до 5-8 мг О2 /дм3 (ефектив-ність доочищення – 94,1%), ХСК до 30,57 мг О2 /дм3 (78%), азоту амонійного до 0,1 мг/дм3 (99,17%), фосфатів до 0,4 мг/дм3 (79,3%), завислих речовин до 3,3 мг/дм3 (93,52%). Вміст розчиненого кисню у воді відкритої водойми після скиду доочищених стічних вод становив від 6 до 8,5 мг О2 /дм3 (за норми не менше 4 мг О2 /дм3 ) упродовж всього періоду експлуатації біоставів.
2. На третинне очищення доцільно направляти такі промислові стічні води металопереробної галузі, що мають показники органічного забруднення за БСК5 не більше 50,0 мг О2 /дм3 , за ХСК не більше 80,0 мг О2 /дм3 ; мінерального забруднення за азотом амонійним не більше 1,0-4,0 мг/дм3 , азотом нітритним не більше 0,4 мг/дм3 , азотом нітратним не більше 50,0 мг/дм3 , фосфатами не більше 8,0-15 мг/дм3 , жирів та масел не більше 0,7 мг/дм3 , сухому залишку не більше 7,5-10 г/дм3 та іншими; біологічного забруднення за колі-індексом не більше 3,0·104 КУО/дм3 , загальним мікробним числом не більше 8,0·103 КУО/см3 .
3. Вперше встановлено, що в екстрактах вищих водяних рослин присутні біологічно-активні речовини з антимікробними властивостями, дія яких на віруси є більш виражена, аніж на бактерії групи кишкової палички. Найактивнішою виявилася лепеха болотяна, екстракти якої у воді при 0,5-1% концентрації інактивували віруси поліомієліту на 99,8-99,9% при 30 хв експозиції.
4. Доведено згубну дію біологічно-активних речовин із вищих водяних рослин на кишкові бактерії та віруси. В біологічно очищених стічних водах при проходженні останніх через зарості очерету звичайного, рогозу широколистого й вузьколистого та лепехи болотяної значно зменшувалася кількість санітарно-показових мікроорганізмів, за рахунок антагоністичних взаємовідносин у біоценозі. Зокрема, індекс бактерій групи кишкової палички з 1,1·104 КУО/дм3 зменшувався до 3,0·102 КУО/дм3 (на 96,61-99,36%) та ентеровірусів з (1,0±0,2)·103 БУО/дм3 до їх відсутності (ефективність видалення – 98,03-100%) незалежно від пори року експлуатації біоставів.
5. Показано, що в біоставу з вищими водяними рослинами крім ефективного природного біологічного третинного доочищення стічних вод від залишків розчинених органічних речовин і санітарно-показових мікроорганізмів відбувається також демінералізація складу води, при якій зменшується сухий залишок та вміст інших мінеральних речовин (хлоридів, сульфатів, кальцію, натрію, магнію, солей важких металів та радіонуклідів) на виході з біостава, що дає можливість використання глибоко доочищеної води в сільському господарстві.
6. Доведено, що скид третинно очищених промислових стічних вод у біоставу з вищими водяними рослинами в поверхневу водойму – р. Березівку не веде до евтрофікації останньої і порушення гідрологічних, гідрохімічних та інших режимів. Крім того, покращується якість поверхневої водойми за санітарно-хімічними та санітарно-бактеріологічними показниками. За деякими санітарно-хімічними показниками (рН, завислими речовинами, сухим залишком, жорсткістю, вмістом заліза, бікарбонатів, кальцію, магнію та ін.) також відбувалося покращення якості річкової води вниз за течією в результаті розбавлення більш чистою водою із біостава з вищими водяними рослинами.
7. Показано, що ефективне третинне очищення промислових стічних вод у біоставу з вищими водяними рослинами Криворізького гірничо-збагачувального комбінату окислених руд при дотриманні оптимальних технологічних параметрів роботи очисної споруди дозволяє досягти таких показників її якості, що дозволяють повернути до 40% води у зворотне, закрите технічне водопостачання. Це зменшить забір води поверхневих водойм на потреби технологічного процесу і сприятиме раціональному використанню водних ресурсів. Отримано акти впровадження.
8. Впровадження в практику третинного очищення промислових стічних вод у біоставах з вищими водяними рослинами є одним із природних, надійних та рентабельних способів охорони поверхневих водойм від потрапляння біологічних забруднень, розчинених органічних речовин та мінеральних сполук, що сприяє збереженню останніх для господарсько-питного водопостачання. Така технологія доочищення стічних вод сприятиме запобіганню інфекційних і неінфекційних хвороб серед населення, що розповсюджуються водним шляхом.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
У періодичних фахових виданнях, затверджених ВАК України: (* – особистий внесок здобувача):
1. Гаркавий С.І., Кравець В.В., Попенко В.М., Грищенко Н.В., Гузь В.Г. Інтенсифікація процесів доочищення та знезараження стічних вод за допомогою вищих водяних рослин // Гігієна населених місць. – 2002. – Випуск 39. – С. 80-86. (* провів аналіз даних сучасної літератури відносно даного питання, виконав експериментальну частину роботи, провів аналіз одержаних результатів, та підготував матеріали для публікації).
2. Кравець В.В., Шаповал О.Є., Гаркавий С.І., Попенко В.М., Бойко І.І., Дзюблик І.В., Гузь В.Г. Доочищення та безреагентне знезаражування стічних вод у біоставку, засадженому вищими водяними рослинами // Довкілля та здоров’я. – 2005. – №2 (33). – С. 13-18. (* виконав частину експериментальних досліджень, провів аналіз одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).
3. Гончарук В.В., Кравець В.В., Попенко В.М., Шаповал О.Є., Бойко І.І.,Самсоній-Тодоров О.О. До питання знезаражування стічних вод інфекційних лікарень від вірусів ультрафіолетовим опроміненням // Довкілля та здоров’я. – 2005. – №4 (35). – С. 14-18. (* виконав експериментальну роботу, провів дослідження виживання ентеровірусів, провів статистичну обробку одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).
4. Попенко В.М., Гаркавий С.І., Бойко І.І. Дослідження та гігієнічна оцінка відведення третинно очищених стічних вод з біостава, засадженого вищими водяними рослинами, у поверхневу водойму // Довкілля та здоров’я. – 2007. – №4 (43). – С. 41-45. (* виконав частину експериментальних досліджень, провів аналіз одержаних результатів, підготував матеріали для публікації).
Патенти:
1. Патент України №68252 А, МКИ 7 СО2F3/32. Спосіб знезараження води / Гончарук Є.Г., Шаповал О.Є., Попенко В.М. – Заявл. 28.11.03. Опубл. 15.07.04. Бюл. – №7. (* здійснив патентно-інформаційний пошук відносно даної проблеми, удосконалив методику знезаражування стічних вод від патогенної мікрофлори в біологічних ставах з вищими водяними рослинами впродовж всього періоду їх експлуатації).
В інших наукових виданнях:
1. Кравець В.В., Грищенко Н.В., Гаркавий С.І., Попенко В.М., Гузь В.Г. До питання знезараження води в біоставках, засаджених вищими водяними рослинами (ВВР) // Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій: IV Всеукраїнська науково-методична конференція з міжнародною участю. – Дніпродзержинськ, 2002. – С. 170-171.
2. Попенко В.М. Віруліцидна активність зелених водоростей та деяких видів вищих водяних рослин // Водні ресурси на рубежі ХХІ ст. Проблеми раціонального використання, охорони та відтворення: Міжнародна науково-практична конференція. – Київ, 2003. – С. 17.
3. Попенко В.М. До питання знезаражування очищених стічних вод від ентеровірусів // Актуальні проблеми сучасної медицини: 58 Науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О. Богомольця з міжнародною участю. – Київ, 2003. – С. 64.
4. Попенко В.М. Ефективність третинного доочищення стічних вод у біоставках, засаджених вищими водяними рослинами // Охорона водного басейну та контроль якості води: Наукова конференція молодих учених. – Київ, 2004. – С. 81-84.
5. Гончарук Є.Г., Гаркавий С.І., Попенко В.М. Гігієнічне обґрунтування параметрів ефективної роботи нових типів очисних каналізаційних споруд // Гігієнічна наука та практика на рубежі століття: Матеріали ХІV з’їзду гігієністів України. – Дніпропетровськ, 2004. – Т. І. – С. 123-125.
6. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И. Попенко В.М., Кравец В.В., Бойко И.И. Доочистка и обеззараживание сточных вод в биопруду с высшими водными растениями // Химия и технология воды. – Киев, 2004.–Т. 26, №5.–С. 479-484.
7. Гончарук Е.И., Гаркавый С.И., Попенко В.Н. Биологическая очистка сточных вод в комплексе мероприятий по уменьшению риска водных эпидемий кишечных инфекций среди населения // Проблемы оценки риска здоровью населения от воздействия факторов окружающей среды. – Москва, 2004. – С. 341-343.
8. Попенко В.М. Гігієнічна оцінка біологічних ставків із вищими водяними рослинами для доочищення та знезаражування стічних вод // Актуальні проблеми сучасної медицини / 59 Науково-практична конференція студентів та молодих вчених Національного медичного університету імені О.О. Богомольця з міжнародною участю. – Київ, 2005. – С. 68.
9. Проведення державного
8-09-2015, 21:58