Биотоғандардағы терең тазалауды негіздеу
Биологиялық тазартудан кейін лас сулардың құрамында ОБҚ 10-15мг/л, қалқыма заттар 8-10мг/л болады. Бұл көрсеткіштер биологиялық тазарту ғимараттарының жақсы көрсеткіші болып саналады. Қаланың биологиялық тазаланатын лас суларының құрамында белсенді тұнбаның суспензияланған бөлшектері, органикалық қалдықтар, ББЗ, биогенді элементтер және бактериялық ластар су ресурстарына әсерін тигізеді. Экологиялық жағдайлардың нашарлануы аридты аймақ шартында, әсіресе қоршаған ортаның антропогенді ластануы, табиғи сулардың құрамында қосылатын тазаланған лас қоспалардың құрамынан сақтау үшін, лас суларды терең тазалау қажет. Мысалы: Алматы қаласының бақылау қызметкерлері Іле өзеніне лас суды өте терең тазаламай тастауға рұқсат бермейді.
Бізге мәлім, суды өте терең тазалаудың реагенттер мен реагенттерсіз сүзу әдістері бар. Проф. Мырзахметов М. мен ізденуші Эль-Этреби Хишами Алматы қаласының ластанған суларын биохимиялық тазартудан кейін өте терең тазалауға кең зерттеулер жүргізді. Олар лас суды әр-түрлі түйіршікті материалмен, қалқымалы жүктемелермен сүзуді жүргізді. Сүзу теориясы мен технологиясына еңбегі сіңген Жужиков В.А., Журба М.Г., Аюкаев және т.б. атақты ғалымдардың едәуір қызметтері бар.
Жоғары су өсімдікті биотоғандарда лас суларды биологиялық тазалау физико-химиялық, химиялық және биологиялық процестердің әсерінің өзін-өзі тазалау процесіне табиғи жағдайды қарастырады.
Осы уақытқа дейін тазарту мен өте терең тазалау ғимараттарына бекітілген иммобилиозацияланған микрофлора тазарту жұмысын бірден көбейтеді, ал тоғандарда бактериялардың иммобилизациясы және басқа агенттері өсімдіктермен бірге табиғи өсіп кетеді. Осылайша биосалмақпен құрылған табиғи реактор қарапайым сенімді түрде лас суды өте терең тазалау процесін басқаруға болады.
Бұрынғы тоғандардың дәстүрлі консрукцияларында өсімдіктерді отырғызу біркелкі түрде болатын. Акватория ауданын жабатын өсімдіктердің тығыздығы тотығу процесін жүргізетін оттегінің қанығуына кері әсерін тигізді. Өсіидіктердің орынсыз өсуі гидравликаға әсер етіп, ағыс жылдамдығын азайтты, реаэрацияны төмендетті, ал бұл түнгі уақыттарда оттегінің жалғыз көзі болып саналады. Терең тазалаудың басқарылмайтын режимдері пайда бола бастады, ал бұл өсіп кету мен балдырлануға әкеліп соқты. Тоғандардың пайдалануы қиындалып, жобалық қуаттарды қамтамасыз ету мүмкін болмай қалды.
Дамбалар бетіндегі кеңістік энергия көзі болып саналатын күн радияциясының тоғанда түсуіне арналған. Ультракүлгін сәулелерінің түсуі судағы зарарсыздандыру, коли-формның азаюына әсер етеді.
Бір тоғанның ішіндегі экологиялық ахуалды сақтау биоценоз түбінің құрылуын қамтамасыз етеді. Бұл осы секцияда макрофиттерден кейінгі сүзгіш қабат болады. Ластың толық тотығуы мен бірқатар мәселелерді шешуге көмектеседі.
Дамбалардың тізбектеліп орналасуы алдыңғы дамбаның екі-үш қатарында қалқыма заттар мен мөлдірлетудің нәтижесін күшейтеді. Екі метрлі су асты түбінде тұнба анаэробты жағдайда болып, қосымша өңдеуді қажет етпейді. Олардың өнімі су қабатында біртіндеп тотығып, ақырында өсімдік арасынан сүзіліп тоғанның келесі аудандарына дейін толық тотығын бітеді.
Бұл кезде тоған көлденеңі мен биіктігі бойынша дамбадан дамбаға дейін биоценоз сукцессиясы жүреді. Онда әр-түрлі терең тазаланған ластың су балдырларының бактериясы, зоопланктондар, сүзгіш-молюскалар, жәндіктер, құрттар және балықтар жүреді.
Түсетін лас судың құрамында бактериялар мен су балдырларының болуы сүзгіштіктердің болуын анықтайды. Олар ластарды мөлдіретіп, қалқыманың концентрациясын төмендетеді және ірі көлемді суды сүзеді. Коловратокты сүзу жылдамдығы, мысалы, тәулігіне сұйықтың көлемі 1,5-2л, ал коловраток саны өсуде 1дм2 бет ауданына граммен есептеледі. Зоопланктон күніне фитопланктон дақылының 100% дейін жеп қояды.
Тоған акваториясының біртекті қараңғылануынан сақтау тек қана аэробтылықты анықтағанда фотосинтез бен реарацияны ғана емес, сонымен қатар фотохимиялық, еркін радикалды тотығу мен зарарсыздандыруға қабілетті ультракүлгін сәулелерін бірқалыптандырады.
Нәтижесінде айтылған барлық процестердің қосындысы органикалық заттар (ОЗ), неорганикалық заттар (НЗ) және бактериялық ластар (БЛ) дамбадан дамбаға өту кезінде азаяды. Шыға берісте ластардың сомалық қосындысы (Sоз, нз, бл/t) ішкі суат процестерімен анықталады (ісп):
(Sоз,нз,бл)=К1Sоз,нз,бл + К2Sоз,нз,бл … КnSоз,нз,бл + Sоз,нз,бл/ t,ісп, (35)
мұндағы 1,2 … n – дамбалардың қатарлық саны,
К1, К2, Кn – ОЗ, НЗ және БЛ деградация жылдамдығының коэффициенті.
Лас су құрамындағы ОБҚ бойынша анықталатын ластанған заттардың үлкен бөлігі биологиялық тазартумен жойылады.
Өзін-өзі тазалаудың табиғи шартында, атап айтсақ, майда су балдырлы немесе жоғары өсімдікті тоғандарда беті ашық болып күн инсоляциясы жүретін, ал лас судағы қалдық ластармен биоценоз метоболиттерінің R*OH и O2- түзетін радикалдармен әсерлесу деңгейі жоғары болмайды. Ластану Si радикалына «қақпан» тәрізді болады. .Бұлардың «қақпан» концентрациясы мен әсерлесу жылдамдығының константасы R*OH гидроксилді радикалын түзеді:
. (36)
мұндағы Wi – радикал түзу жылдамдығы;
SКi*OH(Si) – судың "ингибиторлы жағдайын" сипаттайтын радикалды өмірінің уақыты.
Тәжірибеде радикалдардың өмір сүру ұзақтығы су ортасының ластануының орта сандық критериясының болады, басқаша айтқанда белсенді антитотықтырғыш критериі.
Бірқалыпты экожүйеге антропогенді әсерлердің жоқтығы антитотықтандырғыштардың орташа жылдық деңгейін 3*104±50%, с-1- ден асырмайды.
Су ортасының ингибриттік көрсеткішінің мәні SКi,OH[Si]£ 3*104±50%, с-1 орташа деңгейі куәландырады және экожүйедегі химиялы-биологиялық процестер қатынасының бұзылғанын көрсетеді.
Тотықтырғыштарға байланысты майда су балдырлары өсірілетін тазалау және терең тазалау ғимараттарында ішек таяқшаларының саны 99%-ға дейін азаяды.
Бірақ жоғары тұрақтанбаған редокс-агенттері (ОН және т.б.) су экожүйесінің бірқалыпты түзуіне кері әсер етеді. Сондықтан су балдырларының жиі өсетін жерінде балықтар болмайды.
Осы кезге дейін лас су қабылдау суаттарында гидробионттарға тоған жүйесіндегі лас сұйықтықтың әсері байқалмады. Өзен гидробионты үшін лас суды терең тазалауда экологиялық жағдай мен физиологиялық қауіпсіздіктерді орнату мақсатымен, лас су өнімділігі Q=400мың. м3/тәу.=4,63м3/сағ жоғары су өсімдікті өндірістік тоған іске 1999ж. қосылды.
ЖСӨ тоғанындағы су сапасы кинетикалық көрсеткіштерді анықтау әдісі көмегімен алынған нәтижелер бойынша анықталады. Радикалды өзін-өзі тазалауға кері әсерін тигізетін органикалық ластардың азаюына байланысты ОН-радикалдарының жылдамдығын бағалау жүргізіледі.
Жүргізілген зерттеулер нәтижесі аэротенктен өңдеуден өткен лас судың антитотықтандырғыштары 3*106, с-1 жоғары деңгейде екенін көрсетті. Бұл су ортасының қатты ластанғанын сипаттап, экологиялық жүйенің бірқалыпты түзуіне кері әсерін туғызды. Лас су бірінші дамбааралық аймақтан және өсімдікті дамбалардан өткеннен кейін антитотықтандырғыштың қарқындылығы 6,6·106 ÷ 4,6·106,с-1 дейін төмендейді. Сонымен қатар ОН-радикалының жылдамдығы Wi мәніне 5,1 10-12 моль/л с-1 тең әсері тиеді.
Айтылған екі көрсеткіш жүйенің бірқалыпсыздығын туғызды.
Бірақ екінші дамбадан кейін ЖСӨ-нің 10-11 моль/л с-1 тең гидробионт деңгейінің қауіпсіз және тұрақтыға дейін өскені байқалды. Бұл өзгермелі стационарға өтім өзенге дейін бірқалыпты болады.
Тростник өзінің бойына үлкен концентрациялы токсикалық заттарды сіңіре алады, атап айтсақ, металдарға 300мг/л мысты күкірт қышқылын, 200мг/л темір күкірт қышқылын, 100мг/л хром азот қышқылын. Daphnia magna биотестірі бойынша жүргізілген зерттеулер аэротенктен кейінгі тазаланған лас сумен осы сулардың ЖСӨ биотоғандарда терең тазалаудан өткенде, лас су құрамындағы макрофитті токсикалық заттар аэротенкке өңделгенге қарағанда 100 есе аз.
Ұсынылатын әдебиеттер:
7 нег. [126-133; 142-145; 152-153];
12 қос. [273-280; 282-287; 305-312].
Бақылау сұрақтары:
1.Биотоғандардағы терең тазалауды негіздеу.
2.Жоғары су өсімдіктердің биотоғандарда биологиялық тазартудың қандай артықшылықтары бізге белгілі?
3.Суды өте терең тазалаудың реагенттер мен реагенттерсіз сүзу әдістерін біздің елде қандай ғалымдар зертеген?
4. Жоғары су өсімдіктердің биотоғанда биологиялық тазалаудың ерекшіліктері неде?
5.Ластардың сомалық қосынды балансын келтірініз ішкі суаттар процестермен анылақтанадын?