применение биологических прудов для безопасной утилизации

УДК 504.4:624.004.12:628.32
Михалева Т.А., доцент, к.с. -х.н., Родякова О.Н., студентка 4* курса
ПРИМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРУДОВ ДЛЯ БЕЗОПАСНОЙ
УТИЛИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВОД ПРЕДПРИЯТИЙ АПК
В статье приведены данные по применению биологических прудов в
различных вариантах технологий подготовки загрязненных вод для орошения, повторного использования в технических целях, рыборазведения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ, ЕСТЕСТВЕННАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА, СОМООЧИЩЕНИЕ, ВОДОРОСЛЕВЫЕ ПРУДЫ, РАЧКОВЫЕ ПРУДЫ.
Безопасная для окружающей среды утилизация загрязненных вод
предприятий АПК, особенно птицефабрик, животноводческих ферм и
комплексов, является актуальной проблемой, так как имеющиеся индустриальные очистные сооружения работают с низкой эффективностью или с
нарушениями технологии и режима эксплуатации, не обеспечивают степень очистки, необходимую для сброса стоков в водные объекты. В этих
условиях перспективно применение различных типов биологических прудов.
В биологических прудах очистка и обеззараживание сточных вод
происходит за счет естественных процессов самоочищения, которые могут
быть интенсифицированы искусственной аэрацией, перемешиванием жидкости, а также введением адаптированного к загрязненным водам комплекса микроводорослей.
Пруды могут использоваться для очистки и доочистки стоков, регулирования режима их подачи, регулирования качества стоков путем разбавления, осветления, испарения стоков (пруды-испарители), а также могут быть комплексного применения для использования нескольких из выше указанных целей.
По особенностям расположения на водосборах водных объектов
пруды разделяются на пруды в пределах замкнутых котловин, овражные,
склоновые, пойменные, равнинные.
По способу эксплуатации пруды подразделяются на пруды-накопители,
контактные, проточные и фильтрационно-испарительные. По органической
нагрузке на площадь поверхности биопруды подразделяют на низконагру-
жаемые (БПК5 до 50 кг/га сут.), с нормальной нагрузкой (БПК5 более 50, но
менее 150 кг/га сут.), высоконагружаемые (БПК5 более 180 кг/га в сут.) (2).
К высоконагружаемым относят биологические оксидационные контактные стабилизационные пруды (БОКС пруды). Эффективность очистки
и обеззараживания сточных вод в них зависит от физических, химических
и биологических факторов.
Биологическим фактором является жизнедеятельность водорослей,
простейших бактерий и бактериофагов. Технологическая функция водорослей заключается в выделении ими в процессе фотосинтеза большого
количества кислорода, который используется аэробными микробами для
окисления органических загрязнений сточных вод. Кроме того, водоросли
выделяют в сточную воду различные антибиотические вещества (типа фитонцидов), обладающие сильным бактерицидным действием.
Простейшие в процессе своей жизнедеятельности поглощают бактерии, которые являются источником их питания. В прудах присутствуют
три основных типа бактерий, имеющих аэробный тип дыхания: прототрофы, метатрофы и паратрофы. Бактериофаги лизируют возбудителей
брюшного тифа, паратифа, дизентерии.
Основными физическими факторами очистки являются свет и температура, от которых зависит прирост водорослей.
Основным химическим фактором является концентрация свободной
углекислоты, необходимой для успешного протекания фотосинтеза.
Углеродосодержащие органические вещества сточных вод в аэробных условиях разлагаются до углекислоты и воды, а азотосодержащие окисляются до нитритов и нитратов. Нитриты и нитраты быстро усваиваются микроводорослями, поэтому их концентрация в выходящем из пруда
стоке близка к нулю. В этом заключается санитарное преимущество подготовки сточных вод в естественных условиях по сравнению с сооружениями искусственной биологической очистки.
Микроводоросли аккумулируют более 90% всего азота и фосфора
сточных вод, причем при усвоении каждого миллиграмма фосфора они одновременно потребляют до16 мг азота и до 106 мг углерода (2).
На схеме (рис. 1) представлена технология очистки сточных вод с
применением БОКС прудов с последующим использованием на орошение.
Бытовые сточные воды обеззараживаются в смеси с навозными стоками
крупного рогатого скота в соотношениях (5-10):1.
Рис.1 - Схема системы совместной подготовки для орошения сточных вод поселка и стоков КРС в БОКС прудах с депонентамибиоокислителями
Стоки в теплый период года после механической очистки (1) поочередно поступают в одну из секций биопрудов суточным объемом и выдерживаются там до снижения бактериального загрязнения, т.е. до тех пор,
пока отмирание бактерий группы кишечной палочки (БГКП) не составит
боле 99%.
В холодный период производят накопление сточных вод в зимнем
депоненте-биоокислителе. В таком накопителе происходят процессы очистки при наполнении стоками, при промерзании и непосредственно после
оттаивания ледяного покрова в течение 3-4 недель.
Для очистки высоко загрязненных навозных стоков свиноводческих
комплексов в целях повторного использования очищенных вод получили
применение рыбоводно-биологические пруды. Они внедрены, например, на
свинокомплексах в Костромской, Кировской области.
На рисунке 2 показана технологическая схема системы подготовки
свиностоков в рыбоводно-биологических прудах для использования в
оборотном техническом водоснабжении по опыту комплекса «Дороничи»
Кировской области. При этом указан вариант подачи избытка очищенных
стоков на доочистку в городскую канализацию с последующим сбросом в
открытые водоемы.
Рис. 2 - Схема системы подготовки стоков свинокомплекса «Дороничи» в рыбоводно-биологических прудах для оборотного технического водоснабжения: 1 – свинокомплекс; 2 – горизонтальные отстойники-накопители; 3 –
сборный коллектор жидкой фракции навоза; 4 – насосная станция; 5 – секции пруданакопителя; 6 – площадка компостирования осадка; 7 – площадка промывки щебня
дренажа отстойников; 8 – распределитель стоков; 9 – секции 1-го каскада водорослевого пруда; 10 – секции 2-го каскада водорослевого пруда; 11 – секции рачкового пруда;
12 – сборный коллектор стоков; 13 – секции рыбоводного пруда; 14 – насосная станция;
15 – пруд очищенной воды; 16 – в городскую канализацию
Эффективность очистки стоков на каскадных рыбоводнобиологических прудах свинокомплекса «Дороничи» составляет по БПК5
83,4%, по азоту аммонийному – 48,0% (3).
На прудовых системах эффективность очистки стоков во многом зависит от четкой регламентации и соблюдения эксплуатационных технологических параметров, важнейшими из которых являются:
 продолжительность периода работы сооружения в течение года;
 сезонные и годовые нагрузки на сооружение: гидравлическая, по
органическим загрязнениям (характеризуемым величиной биологической
потребности кислорода - БПК); основным биогенным элементам;
 годовой объем очищаемых стоков.
Длительность периода эффективной работы сооружений в течение
года определяется климатическими условиями.
Рыбоводно-биологические пруды могут использоваться для доочистки стоков после сооружений искусственной биологической очистки без
накопителя очищенной воды с последующей глубокой доочисткой на биоинженерных сооружениях с ВВР и сбросом в открытый водоем.
Воды, очищенные в биопрудах, можно использовать на орошение
кормовых культур, в техническом водоснабжении животноводческих
предприятий, а после доочистки отправлять на сброс в открытые водоемы.
Наилучший водоохранный и сельскохозяйственный эффект достигается при направлении подготовленных в прудах стоков на поля орошения,
так как при этом происходит улучшение почвенно- мелиоративных показателей орошаемых земель и увеличение урожая сельскохозяйственных
культур (4).
Прудовые системы при невысоких капитальных затратах отличаются
высокой эффективностью очистки от загрязнений, простотой эксплуатации
и экономичностью, позволяют утилизировать сточные воды с минимальным ущербом для окружающей среды.
Список литературы:
1. Меркурьев В.С., Воробьева Р.П. Пособие по системам сооружений для подготовки и утилизации сточных вод и животноводческих стоков. – М., 1996.
2. Л.П. Овцов, Е.И. Жирков Подготовка бытовых, навозных и пометных стоков в биологических и рыбоводных прудах для орошения и оборотного технического водоснабжения. – М.: 2001.
3. Логинов А.П. Безотходная технология переработки жидкого навоза в агрофирме «Дороничи» с использованием биологических очистных
сооружений. – Технологические и технические решения утилизации отходов птицефабрик и животноводческих комплексов. - Россельхозакад.: М.,
1997.
4. Михалѐва Т.А., Михеев В.А. Применение естественнобиологических методов для очистки пометных стоков // Сб. докл. Международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы использования органических удобрений на основе отходов промышленного животноводства» - Россельхозакадемия, М.: 2006.