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.

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.

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.

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.

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-

Окончание табл.

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.

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.

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.