Результаты полевого эксперимента очистки сточных вод на естественном торфяном болоте[23]
Для полевых исследований процесса очистки хозяйственно-бытовых сточных стоков естественными торфяными болотами в северных климатических условиях был выбран участок торфяного месторождения Ha- гайцево (кадастровый номер 1508), расположенного в северной части ХМАО-Югры.
На этот участок торфяной залежи в течение 8 лет сбрасывались канализационные стоки в объеме 16 м3/сут с одновременным сбросом ливневых и технических вод в объеме 144 м3/сут. Система очистного сооружения состоит из приемной емкости - отстойника первичного (бочки), открытого канала длиной 35 м, проложенного по суходольному участку до участка торфяного болота площадью 0,7 га (рис. 27), который является частью торфяного болота.В районе пункта опробования № I растительность представлена рогозом широколистным, вейником Лангсдорфа. В районе пункта опробования № 2 отмечены болотные виды растительности: осока острая, клюква, зеленый мох (Polytrichum commune), кустарник. В районе пункта опробования № 3 произрастают: клюква, морошка, подбел, Кассандра, зеленый мох (Polytrichum commune), сосна живая и сухостойная. Растительность ненарушенного грядово-мочажинного комплекса характеризуется присущими олиготрофному торфяному болоту (№ 4): клюквой, морошкой, подбелом, Кассандрой, сфагновыми мхами, сосной и сухостойными деревьями.
Торфяная залежь сложена торфами верхового, переходного и низинного типов. Участок торфяного болота не был специально подготовлен для работы в качестве очистного сооружения. Спуск воды производился непо-
Рис. 27. Схема участка сброса канализационных вод (обозначения по тексту)
средственно в присуходольную зону болота. Далее сточная вода двигалась самотеком от берега в сторону центра болота.
Границы влияния сточных вод на растительность болота установлены по снимкам. На рис. 27 ореол распространения показан пунктиром.На рис. 27 слева от пунктов отбора проб (П.О.П.) указана глубина залежи, ниже - отметка поверхности, выше - расстояние между пунктами.
На участке натурных исследований торфяная залежь представлена верховым типом, многослойным переходным видом (рис. 28).
В пунктах опробования № I и 4 в верхнем полуметровом слое залегает сфагновый переходный торф, в пункте № 2 - шейхцериевый переходный, в № 3 - сфагновый мочажинный торф. В срединном слое на глубине от 0,5 до 1,0 м преобладает шейхцериево-сфагновый переходный торф. Придонные слои изучаемого окрайкового участка торфяного болота слагают гип- новый и травяно-гипновый низинные виды торфа мощностью до 0,5 м.
По мере удаления от места выпуска сточных вод возрастает мощность торфа от 1,80 м (№ I) до 2,8 м (№ 3). По направлению стока вод отмечается значительное падение отметок минерального дна.
Рис. 28. Стратиграфический разрез торфяной залежи участка сброса сточных вод
Степень разложения торфа в исследуемых пробах изменялась от 10 до 30%. В верхнем полуметровом слое торф имеет степень разложения 15%. С глубиной отмечалось повышение степени разложения до 25% в пунктах № I и № 4, а в пунктах № 2 и № 3 - до 20%. Лишь низинные виды торфа имели значения степени разложения 30%. Невысокие значения этого показателя способствуют распространению сточных вод вдоль уклона поверхности торфяного болота, а также вертикальной фильтрации сточных вод при снижении уровня болотных вод.
Изменение зольности торфа на сухое вещество в профиле торфяной залежи указывает на существеннее влияние сточных вод (рис. 29).
alt="Изменение зольности по профилю торфяной залежи (изолинии зольности в %)" />
Рис.
29. Изменение зольности по профилю торфяной залежи (изолинии зольности в %)
Наиболее существенно возросла зольность в верхнем 0,5-метровом слое. В качестве «фонового» значения принята величина зольности в пункте отбора № 4 (практически неизмененный фитоценоз) в незагрязненных слоях от 0,25 до 2,0 м, которые находятся в интервале от 1,7 до 2,6%.
В точке, наиболее приближенной к месту выпуска сточных вод (№ I), в верхнем 0,5-метровом слое величина зольности достигла 23,0%, что на порядок больше «фонового» значение. Это является следствием привно- са минеральных веществ сточными водами. Значительное увеличение зольности прослеживается на расстоянии до 60 м (№ 2). При увеличении расстояния от места выпуска сточных вод до 36 м (пункт № 4) зольность снижается в 2 раза, хотя и остается выше «фоновых» значений в 5 раз. Это свидетельствует о преимущественном загрязнении сточными водами верхнего деятельного слоя из-за высокого уровня болотных вод. Другими словами, имеет место поверхностный сток загрязненных вод, а повышение зольности в верхнем слое приводит к изменению режима питания растений и создает предпосылки для изменения болотного фитоценоза.
В пункте № 3 (рис. 27) проходит граница визуально оцененного изменения растительного покрова (поверхности болота). На рис. 29 эта граница отсутствует, но следует учитывать, что зольность торфа не отражает всего спектра загрязнителей, попадающих в деятельный слой болота вместе со сточными водами, доля которых снижается при удалении от места сброса стоков.
Таким образом, влияние сточных вод затрагивает верхний деятельный слой торфяной залежи и выражается в изменении водно-минерального питания в сторону евтрофности.
Анализ агрохимических показателей торфа позволяет утверждать, что максимальное загрязнение торфяной залежи зафиксировано в пункте опробования № I, расположенном ближе всего (19,3 м) от места выпуска сточных вод (табл. 33).
В сравнении с «фоновыми» значениями (пункт № 4, удаление от места выпуска 136 м) значение pH увеличилось в слое 0-0,25 м с 4,08 до 6,43 единицы.
Гидролитическая кислотность снизилась почти в два раза, при возрастании суммы поглощенных оснований в 4 раза. Содержание ионов аммония составило в пункте № I в слое 0-0,25 м 2133,3 мг /100 г с.в. (2,13%). Здесь же отмечено наибольшее содержание P2O5 - 188 мг / 100 г с.в. (0,19%) и Fe2O3 - 1787,5 мг /100 г с.в. (1,79%).В наиболее удаленном от места выпуска сточных вод пункте № 4 в верхнем слое 0-0,5 м значения содержания ионов аммония, фосфора и железа соответственно в 1,5; 3,0; 2,5 раза меньше в сравнении с пунктом № I. Это свидетельствует, с одной стороны, о сорбции и ло-
Пункт |
| н. | S, |
| NH4 |
| P2O5 | Fe2O3 | ||
опробования, глубина отбора пробы (м) | РНКС, | Г мг. экв / 100 г. с.в. | мг. экв / 100 г. с.в. | V,% | мг. экв / 100 г. с.в. | % | мг. экв / 100 г. с.в. | % | мг. экв / 100 г. с.в. | % |
№ I 0,25 | 6,43 | 28,2 | 511,2 | 94,77 | 2133,33 | 2,13 | 188 | 0,19 | 1787,5 | 1,79 |
0,50 | 5,43 | 28,2 | 323,2 | 91,98 | 1706,67 | 1,71 | 38 | 0,04 | 536,25 | 0,54 |
0,75 | 3,56 | 78,96 | 112 | 58,65 | 1429,99 | 1,43 | 12 | 0,012 | 185,19 | 0,19 |
1,00 | 3,36 | 73,32 | 64 | 46,61 | 1226,67 | 1,23 | 9 | 0,009 | 71,5 | 0,07 |
1,25 | 3,47 | 71,06 | 72 | 50,33 | 1149,99 | 1,15 | 8 | 0,008 | 71,5 | 0,07 |
1,50 | 3,29 | 82,34 | 76 | 48 | 1089,99 | 1,11 | 7 | 0,007 | 60,78 | 0,06 |
1,75 | 3,31 | 101,52 | 88 | 46,43 | 1099,99 | 1,11 | 10 | 0,01 | 64,35 | 0,06 |
1,8 | 4,18 | 11,28 | 8 | 41,49 | 1119,99 | 1,12 | 7 | 0,007 | 10,73 | 0,01 |
/>№2 0,25 | 5,23 | 22,56 | 86,32 | 79,28 | 1549,99 | 1,55 | 80 | 0,08 | 480 | 0,48 |
0,50 | 3,9 | 67,68 | 157,76 | 69,98 | 1359,99 | 1,14 | 15 | 0,02 | 96,53 | 0,097 |
0,75 | 3,69 | 65,4 | 69,6 | 51,55 | 1148,39 | 1,15 | 8,12 | 0,008 | 41,47 | 0,04 |
1,00 | 3,94 | 56,4 | 88 | 60,94 | 666,67 | 0,67 | 5 | 0,005 | 42,9 | 0,04 |
1,25 | 3,86 | 78,96 | 132 | 62,57 | 1059,99 | 1,06 | 6 | 0,006 | 71,5 | 0,07 |
1,50 | 3,42 | 45,12 | 28 | 38,29 | 1149,99 | 1,15 | 5 | 0,005 | 14,3 | 0,01 |
1,75 | 3,63 | 46,47 | 70 | 60,11 | 1493,49 | 1,49 | 9,27 | 0,009 | 73,65 | 0,07 |
2,60 | 3,9 | 59,78 | 96 | 61,63 | 1179,99 | 1,18 | 15 | 0,015 | 92,95 | 0,09 |
2,70 | 4,02 | 33,84 | 16 | 32,1 | 1299,99 | 1,3 | 22 | 0,022 | 7,15 | 0,01 |
Окончание табл.
33 Пункт опробования, глубина отбора пробы (м) |
| НН- | S, |
| NH |
| P2O5 | Fe2O3 | ||
РНКО | мг. экв / 100 г. с.в. | мг. экв / 100 г. с.в. | V, % | мг. экв / 100 г. с.в. | % | мг. экв / 100 г. с.в. | % | мг. экв / 100 г. с.в. | % | |
№3 0,25 | 4,8 | 26,96 | 134,61 | 83,31 | 5775,83 | 5,78 | 47,8 | 0,05 | 331,6 | 0,33 |
0,50 | 3,8 | 56,4 | 120,16 | 68,06 | 600 | 0,6 | 11 | 0,01 | 127,5 | 0,13 |
0,75 | 3,53 | 84,6 | 172 | 67,03 | 1219,99 | 1,22 | 14 | 0,014 | 71,5 | 0,07 |
1,00 | 4,33 | 71,06 | 108 | 60,32 | 939,99 | 0,94 | 10 | 0,01 | 185,19 | 0,19 |
1,25 | />4,05 | 71,06 | 100 | 58,46 | 999,99 | 0,99 | 13 | 0,013 | 164,45 | 0,17 |
1,50 | 3,76 | 68,81 | 148 | 68,26 | 813,33 | 0,81 | 12 | 0,012 | 64,35 | 0,06 |
1,75 | 3,99 | 69,94 | 152 | 68,49 | 719,99 | 0,72 | 15 | 0,015 | 135,85 | 0,14 |
2,00 | 3,69 | 90,24 | 192 | 68,03 | 1049,99 | 1,05 | 9 | 0,009 | 235,95 | 0,24 |
2,25 | 4,06 | 73,32 | 140 | 65,63 | 1059,99 | 1,06 | 10 | 0,01 | 193,05 | 0,19 |
2,75 | 3,65 | 91,37 | 72 | 44,07 | 853,33 | 0,85 | 10 | 0,01 | 128,7 | 0,13 |
2,80 | 3,6 | 11,17 | 5,94 | 34,72 | 148,5 | 0,15 | 2,31 | 0,002 | 11,8 | 0,01 |
№4 0,25 | 4,1 | 50,76 | 123,92 | 70,94 | 1626,67 | 1,63 | 56 | 0,06 | 705 | 0,71 |
0,50 | 3,28 | 67,68 | 176,56 | 78,74 | 1119,99 | 1,12 | 24 | 0.02 | 210 | 0,21 |
0,75 | 3,03 | 101,52 | 92 | 47,54 | 899,99 | 0,9 | 12 | 0,012 | 50,05 | 0,05 |
1,00 | 3,4 | 101,52 | 64 | 38,67 | 899,99 | 0,9 | 10 | 0,01 | 71,5 | 0,07 |
1,25 | 3,26 | 78,96 | 176 | 69,03 | 899,99 | 0,9 | 11 | 0,011 | 35,75 | 0,04 |
1,50 | 3,28 | 101,52 | 60 | 37,15 | 1059,99 | 1,06 | 10 | 0,01 | 60,78 | 0,06 |
1,75 | 3,06 | 91,37 | 60 | 39,64 | 1009,99 | 1,01 | 9 | 0,009 | 128,7 | 0,13 |
2,00 | 3,21 | 78,96 | 52 | 39,71 | 1129,99 | 1,13 | 11 | 0,011 | 100,1 | 0,1 |
кализации загрязняющих веществ сточных вод вблизи места сброса, а с другой - о миграции загрязняющих веществ в поверхностном слое (0-0,5 м).
Результаты анализов указывают на преимущественное закрепление ионов сточных вод в верхнем 25-сантиметровом слое торфяной залежи, что объясняется высоким уровнем стояния болотных вод на неосушен- ном массиве.
Так, содержание ионов аммония в этом слое в пункте № I в 1,5 раза, фосфора - в 4,5 раза, железа - в 3,0 раза выше по сравнению с нижерасположенным слоем 0,25-0,5 м. Снижение содержания отмеченных выше загрязнителей с глубиной свидетельствует о замедлении процесса фильтрации в торфяной залежи и, как следствие, незначительного распространения загрязнителей в торфяной залежи ниже деятельного слоя. Однако, как будет показано ниже, показатели электропроводности и содержание иона хлора позволяют предполагать, что даже при незначительной скорости фильтрации загрязняется весь торфяной слой.Таким образом, использование части торфяного болота в качестве КОС, без соответствующей инженерной подготовки приводит к поверхностному стоку загрязненных вод. За 8 лет эксплуатации содержание ионов аммония в торфе достигло предельной величины, равной 2% от сухой массы (что соответствует актуальной емкости поглощения) на расстоянии до 150 м.
В водных вытяжках из торфяных проб определяли электропроводность, содержание хлоридов, ионов натрия (табл. 34).
Электропроводность достаточно тесно коррелирует с зольностью торфа. Наивысшие значения электропроводности отмечаются в верхнем слое торфяной залежи пунктов № I и 2 и придонных пробах с естественной зольностью, минимальные значения отмечены в пункте № 4.
Если за «фоновые» значения электропроводности принять значения водных проб из торфа в пункте № 4 (136 м от места выпуска сточных вод), составляющие 150-200 мкСм/см, то электропроводность в пунктах I, 2 и превышает «фон» в 3^4 раза.
Содержание хлоридов превышало ПДКрх лишь в слое 0,5-1,0 м пункта № I. Увеличение хлоридов отмечено по всей толще загрязненного участка торфяного болота, превышая значения в пункте № 4 в 5-10 раз. Это связано с тем, что хлориды не связываются поглощающим комплексом торфа и распределяются в воде торфяной залежи в соответствии со снижением их концентрации в процессе разбавления.
Аналогично на расстоянии до 100 м от места выпуска сточных вод, по всей толще торфяной залежи значения катионов натрия превышали ПДКрх, возрастая по сравнению с «фоном» в 4-10 раз.
п.о.п | Глубина, м | Электропроводность, мкСм/см | Хлориды, мг/л | Натрий, мг/л |
| 0-0,25 | 886 | 170 | 58 |
| 0,25-0,5 | 1096 | 250 |
|
| 0,5-0,75 | 1301 | 380 |
|
I | 0,75-1,0 | 1186 | 340 | - |
| 1,0-1,25 | 1008 | 270 | - |
| 1,25-1,5 | 873 | 220 | - |
| 1,5-1,75 | 648 | 170 | - |
| 0-0,25 | 966 | 200 | 140 |
| 0,25-0,5 | 868 | 215 | 342 |
| 0,5-0,75 | 702 | 170 | 330 |
| 0,75-1,0 | 663 | 165 | 242 |
о | 1,0-1,25 | 665 | 160 | 242 |
| 1,25-1,5 | 638 | 160 | 460 |
| 1,5-1,75 | 734 | 180 | 360 |
| 1,75-2,0 | - | - | - |
| 2,0-2,25 | - | - | - |
| 2,25-2,60 | 969 | 236 | 427 |
| 0-0,25 | 554 | 105 | - |
| 0,25-0,5 | 890 | 205 | - |
| 0,5-0,75 | 770 | 195 | - |
| 0,75-1,0 | 739 | 195 | - |
| 1,0-1,25 | 764 | 220 | - |
3 | 1,25-1,5 | 680 | 205 | - |
/> | 1,5-1,75 | 746 | 195 | - |
| 1,75-2,0 | 701 | 200 | - |
| 2,0-2,25 | 874 | 250 | - |
| 2,25-2,5 | - | - | - |
| 2,5-2,75 | 862 | 220 | - |
| 0-0,25 | 452 | 109 | 153 |
| 0,25-0,5 | 450 | 111 | 342 |
| 0,5-0,75 | 273 | 63 | 360 |
| 0,75-1,0 | 232 | 55 | 242 |
| 1,0-1,25 | 218 | 44 | 310 |
| 1,25-1,5 | 171 | 38 | 410 |
| 1,5-1,75 | 146 | 29 | 575 |
| 1,75-2,0 | 200 | 44 | 541 |
В целом наибольшие изменения состояния поверхности торфяного болота отмечаются для площадки в районе пункта № I. Здесь произошла смена растительного сообщества: отмечено обильное зарастание участка рогозом широколистным, осокой, кустарниками, вейником Лангсдорфа. В пункте № 2 такие изменения выражены слабее: преобладают осока, клюква, зеленый мох, кустарник. В пункте № 3 практически сохранилось аборигенное растительное сообщество: клюква, морошка, подбел, Кассандра, зеленые мхи, сосна и сухостойные деревья.
Можно сделать предварительный вывод о том, что за весь период эксплуатации части торфяного болота в качестве очистного сооружения изменения затронули лишь примерно 40-50% его площади. В месте выпуска стоков установилось устойчивое сообщество водных высших растений: осока, рогоз и кустарник, которые играют важную роль естественного барьера, фильтра, поглотителя загрязняющих веществ сточных вод. Такую часть болота можно рассматривать как своеобразное биоплато, расположенное в естественном ландшафте торфяного болота.
Еще по теме Результаты полевого эксперимента очистки сточных вод на естественном торфяном болоте[23]:
- Результаты полевого эксперимента очистки сточных вод на естественном торфяном болоте[23]
- Очистка сточных вод от патогенной микрофлоры