Проблема утилизации сточных вод актуальна для всего мира

В силу климатических и социально-экономических причин объемы вторично используемых сточных вод увеличиваются во всем мире. Внедрение вторичного использования сточных вод диктуется ростом народонаселения, необходимостью поиска альтернативных источников энергии, изменением климата, глобальным загрязнением водоисточников, включая засоление, растущим дефицитом пресной питьевой воды, увеличением доли сточных вод в общем запасе доступной воды и т.д.
Практика использования сточных вод уже получила широкое распространение, особенно в густонаселенных развивающихся странах и засушливых регионах. Однако вторичное использование сточных вод представляет потенциальную опасность для здоровья человека и окружающей среды, поэтому необходимо научное обоснование для их безопасной утилизации.

Казахстан - место расположения крупнейших искусственных водоемов технического назначения в мире

Одними из крупнейших искусственных водоемов технического назначения не только в Казахстане, но и в мире являются накопители сточных вод г. Алматы и Алматинской области (Сорбулак и пруды Правобережного Сорбулакского канала – ПСК). В них складируются большие запасы пресной, но недостаточно чистой воды, которая потенциально может быть использована для хозяйственных целей.

Первым шагом на пути безопасного использования сточных вод является получение объективной информации об экологическом состоянии накопителей. Такую информацию невозможно получить на основе только химических методов, в силу многокомпонентного состава сточных вод и разнообразия физических условий, которые влияют на скорость и характер взаимодействия химических соединений (синергетическое, нейтральное или антагонистическое). Как следствие, данные по содержанию загрязняющих веществ не позволяют в полной мере оценить возможность и риски вторичного использования сточных вод, а также определить наиболее безопасный способ их утилизации.

Исследование учёных Института зоологии предусматривает комплексный подход в оценке загрязнения водных экосистем

Проект «Оценка экологического состояния накопителей системы Правобережного Сорбулакского канала для разработки научных основ утилизации сточных вод» предусматривает анализ химических и индикаторных биологических показателей (фитопланктон, зоопланктон, энтомофауна, орнитофауна). Предлагаемый комплексный подход, позволит усовершенствовать существующие критерии оценки экологического состояния водоемов в условиях их многокомпонентного загрязнения, оценить качество воды и уровень накопления загрязняющих веществ в абиотических и биотических компонентах водных экосистем (Сорбулак и пруды ПСК).

Анализ данных по структуре водных и околоводных сообществ (фитопланктон, зоопланктон, энтомофауна, орнитофауна), находящихся на различных уровнях трофической пирамиды, будет способствовать более глубокому пониманию процессов, происходящих в водных экосистемах в условиях их комплексного многокомпонентного загрязнения. Объективная оценка текущего состояния и эффективности естественной биологической очистки воды имеет практическую значимость, так как позволит научно обосновать возможности и риски повторного использования сточных вод накопителей системы Правобережного Сорбулакского канала. Определение общих запасов и уровня накопления загрязняющих веществ в микроводорослях позволит оценить возможность их дальнейшей безопасной переработки как один из способов утилизации и, одновременно, доочистки сточных вод.

В рамках проекта выполнен анализ мирового опыта повторного использования сточных вод, который показал что возможности и риски повторного использования сточных обусловлены их многокомпонентным составом.
Сточные воды могут быть использованы для питьевого водоснабжения, пополнения запасов грунтовых вод, гидропоники, орошения, производства аквакультуры, корма для рыб. Водоросли, выращенные на сточных водах, является сырьем для производства жидких удобрений, биодизеля как возобновляемого источника энергии, глицерина и биогаза.

Риски повторного использования сточных вод обусловлены высоким содержанием патогенных микроорганизмов, канцерогенных, мутагенных и генотоксичных соединений (соли тяжелых металлов, пестициды и нефтепродукты).
Употребление загрязненной воды или продуктов питания, выращенных на сточных водах, могут быть причиной инфекционных, кожных, респираторных и онкологических заболеваний, абортов у женщин, эндокринных нарушений и нарушений обмена веществ. Снижение рисков использования сточных вод связаны с эффективностью их очистки. Ее этапы включают механическую, физико-химическую, химическую и биологическую очистку. Методы очистки зависят от состава стоков, с чем связана их высокая стоимость. Использование природных сорбентов (туфы, бентонитовые глины, цеолиты) в сочетании с биологическими методами (поглощение микроводорослями, макрофитами, древесной растительностью) позволяет снизить затраты и во многих случаях повысить эффективность очистки и ее безопасность для окружающей среды.
Впервые получены данные по сезонной динамике загрязняющих веществ, структуре фитопланктона, зоопланктона, видовому богатству супралиторальной энтомофауны и орнитофауны.

Показано, что вода накопителей содержала повышенное количество органических веществ, соединений азота и фосфора. При невысоких концентрациях Cd, Cr, Pb, Co, содержание Cu было выше ПДК (0,002-0,0188 мг/дм3).
Фитопланктон был представлен 60 видами (42 вида в Сорбулаке и 35 в ПСК), с численностью от 640,7 до 79210,0 млн. кл./м3 и биомассой 428,9-11046,0 мг/м3. Доминировали цианобактерии и зеленые водоросли. Зоопланктон был представлен 62 видами (35 в Сорбулаке и 54 в ПСК). Численность зоопланктона составляла 92430-1483117 экз/м3, при биомассе 6158,3-20349,9 мг/м3. Доминировали ракообразные. Количественные показатели фитопланктона и зоопланктона в прудах ПСК были выше, чем в Сорбулаке.

В прибрежной зоне накопителей зарегистрировано 140 видов птиц, гнездящихся преимущественно на островах. Супралиторальная фауна насекомых была представлена 75 видами, с несколько повышенным видовым богатством сапрофагов и копрофагов. Полученные промежуточные результаты будут использованы для оценки экологического состояния накопителей и разработки научных основ утилизации сточных вод.

Проект AP08855655 Оценка экологического состояния накопителей системы Правобережного Сорбулакского канала для разработки научных основ утилизации сточных вод

Научный руководитель - Крупа Елена Григорьевна, заведующая лабораторией гидробиологии и экотоксикологии, доктор биологических наук

www.zool.kz