ВОДА И ЖИЗНЬ

Очистка воды. Бессточные производства

Проблемы стока

Большое значение для охраны вод суши имеют Основы водного законодательства Союза ССР и союзных республик, которые были приняты Верховным Советом СССР в декабре 1970 г. В законе подчеркивается, что в результате Великой Октябрьской социалистической революции вода, как и другие богатства в нашей стране, стала общегосударственной собственностью, достоянием народа, что создало необходимые предпосылки для ее планового, комплексного использования с наибольшим эффектом в интересах всего общества.

На основе принятого закона во всех союзных республиках утверждены водные кодексы, которые учитывают специфику состояния и использования водных ресурсов с учетом географических и социально-экономических условий жизни и деятельности каждой республики.

В советском водном законодательстве установлено, что все воды, водные объекты подлежат охране от загрязнения, засорения и истощения, влияющих на качество воды таким образом, что могут причинить вред здоровью населения, повлечь за собой уменьшение рыбных запасов, ухудшить условия водоснабжения и вызвать другие неблагоприятные последствия в результате изменения физических, химических, биологических свойств воды, снижения способности к естественному очищению, нарушения гидрологического и гидрогеологического режимов. Четкое и ясное определение в законодательстве понятия загрязнения вод требует от всех водопользователей при использовании и сбросе вод соблюдения необходимых требований, которые изложены в Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения.

Значительное место в водном законодательстве уделено вопросам государственного учета и планирования потребления вод. Первоочередными задачами учета вод является установление имеющегося количества и качества, а также данных об использовании вод для нужд населения и народного хозяйства. С этой целью в стране введена ежегодная статистическая отчетность. Статистические данные позволяют судить не только о количестве забранной из источников воды, но и о ее тратах на различные цели, а также иметь данные о количестве различных веществ, вносимых в водоемы сточными водами.

Все эти данные необходимы для научно обоснованного планирования потребления воды и ее правильного распределения по потребителям, а также для разработки новых водохозяйственных и водоохранных мероприятий. При планировании учитываются также данные Государственного водного кадастра, включающего количественную и качественную характеристику водных ресурсов, регистрацию водопользований и данные учета использования вод и водохозяйственные балансы, составляемые по бассейнам рек, экономическим районам, союзным республикам и СССР в целом. С 1978 г. по всей стране введена единая система ведения Государственного водного кадастра.

«Кадастр» — в переводе с французского значит «реестр». Водный кадастр, если сказать коротко, это свод сведений о водных объектах, водных ресурсах и гидрологическом режиме вод.

Практика использования рек и озер для судоходства, орошения, водоснабжения, опыт проектирования и строительства гидротехнических и транспортных сооружений, требования защиты населенных пунктов от наводнений уже давно привели к необходимости сбора сведений о «поведении» вод и публикации их в специальных справочных изданиях. Первым таким крупным изданием в России стали «Сведения об уровне воды на внутренних водных путях», где с 1881 по 1915 г. публиковались результаты наблюдений. Но практика требовала более полных сведений о водных объектах и гидрологическом режиме рек, озер и морей. Поэтому уже на конференции по изучению естественных производительных сил России, которая состоялась в Москве весной 1923 г., отмечалось, что необходимо работу по составлению водного кадастра признать спешной, а формы кадастра установить единообразными. Практически же эта работа была начата лишь в 1931 г. Много внимания уделял ей В. В. Куйбышев, в то время председатель Госплана СССР. В 1940 г. было в основном завершено издание кадастра поверхностных вод СССР в виде порайонных справочников по водным ресурсам, сведений об уровне воды на реках и озерах страны, материалов по режиму рек и кадастра болот.

Они важны для составления многолетних характеристик того или иного водного объекта. Важно по первому требованию плановых, проектных и хозяйственных организаций дать исчерпывающие характеристики любой реки или речушки, озера или ледника по данным на сегодняшний день. На территории страны работают более 6 тыс. гидрологических постов, около 400 гидрометеообсерваторий и станций, которые ежедневно ведут тщательные наблюдения за водными объектами.

В соответствии с Основами водного законодательства Союза ССР и союзных республик в водный кадастр будет включена информация об учете вод по количественным и качественным показателям, регистрация водопользований, а также данные учета использования вод. Кадастр станет настоящей энциклопедией всех вод нашей страны. Сведения о подземных источниках и об использовании вод будут обобщать Министерство геологии СССР и Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР.

Работа эта поистине колоссальная. Может возникнуть вопрос: а не потребуется для сбора и систематизации такого большого объема ежедневных данных о режиме многих тысяч рек, водохранилищ, озер целой армии счетных работников? Нет, не потребуется. Уже несколько лет эти данные заносятся на перфокарты: для ведения водного кадастра создается автоматизированная информационная система, оснащенная ЭВМ. Это позволит оперативно обслуживать народное хозяйство необходимыми сведениями о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод.

Кроме того, появятся периодические издания, содержащие аналогичные сведения, необходимые для плановых и проектных работ. Среди них каталоги рек и каналов, озер и водохранилищ, ледников, подземных вод. Предполагается регулярно печатать подробные гидрологические ежегодники. Издания, выходящие примерно раз в 5—10 лет, будут содержать многолетние характеристики водных ресурсов, режима и качества вод и другие данные.

В 1979 г. вышла одна из серий Государственного водного кадастра — сведения о режиме вод, водных ресурсах и их использовании за 1978 г., составленная по новой системе. Намечен пуск автоматической информационной системы сбора, обработки и выдачи данных государственного учета вод, которая создается в составе ВНИИ гидрометеорологической информации в Обнинске.

В соответствии с Основами водного законодательства Союза ССР и союзных республик Совет Министров СССР принял в 1976 г. постановление «О порядке разработки и утверждения схем комплексного использования и охраны вод».

В целях определения основных водохозяйственных и других мероприятий, направленных на удовлетворение перспективных потребностей в воде населения и народного хозяйства, а также на охрану вод и предупреждения их вредного воздействия, постановлением предусматривается разработка генеральных, бассейновых и территориальных схем комплексного использования и охраны вод.

Цель генеральной схемы комплексного использования и охраны вод — определение принципиальных направлений развития водного хозяйства СССР. На основе ее разрабатываются бассейновые схемы для рек и других водных объектов, а также территориальные — для экономических районов страны, областей и краев, союзных и автономных республик. Намечаемые в схемах мероприятия должны обеспечить наиболее эффективное использование вод (с учетом первоочередного удовлетворения потребностей в воде населения) путем регулирования стока вод, принятия мер по экономному их расходованию и к прекращению сброса неочищенных сточных вод на основе совершенствования технологии производства, схем водоснабжения и прочих технических приемов.

Генеральная схема комплексного использования и охраны водных ресурсов четко определяет технико-экономическую целесообразность и очередность проведения крупнейших водохозяйственных мероприятий. К ним относится переброска части стока северных рек в бассейн Волги и сибирских рек — в Казахстан и Среднюю Азию.

Водные ресурсы распределены по территории СССР неравномерно. Только 20 % общего стока вод приходится на экономически развитые районы страны, где проживают 70 % населения, остальные запасы влаги находятся в труднодоступных неосвоенных районах. Использовать их — такова цель разрабатываемых проектов.

Особенно серьезными проблемами являются обмеление Каспия и осолонение Азовского моря. С каждым годом в этом регионе увеличивается расход воды на различные хозяйственные нужды. Вода нужна промышленным и сельскохозяйственным предприятиям. В Поволжье создается зона гарантированного производства зерна. Орошаемым становится и кормовое поле хозяйств. Необходимость в воде диктуется, наконец, и проблемами сохранения рыбопродуктивности.

Естественно, что в создавшихся условиях упор делается на экономное расходование воды. Все более совершенными становятся оросительные системы — с их помощью при наименьшем расходе влаги достигается наивысшая отдача поливного гектара. Однако экономить воду уже недостаточно — нужно существенно пополнить ее запасы. Помочь Волге смогут северные реки.

Намеченные проектные решения по своим масштабам и объемам работ не имеют себе равных в мире. Воду дадут Онежское озеро, р. Сухона и другие источники, расположенные на севере Европейской части страны. Кроме того, часть стока Печоры поступит в Волгу через Каму. Надо сказать, что для переброски воды будут использованы как существующие каналы, в частности Волго-Балтийский водный путь, так и новые магистрали. Это удешевит работы по реализации проекта.

В результате стабилизуется уровень Каспия, увеличится выработка электроэнергии на каскаде волжских гидростанций. Улучшится водохозяйственная обстановка и в районе Азовского моря — часть волжской воды поступит в Цимлянское водохранилище, а оттуда на территорию Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев. Повысив уровень воды, можно больше брать ее из Волги, а заодно помочь и Дону.

Для переброски части стока северных рек необходимо будет построить множество водохранилищ, каналов большой протяженности, крупные гидроузлы и насосные станции. Вода пойдет по существующим руслам рек и каналов. По своим масштабам — это грандиозное гидротехническое строительство, которое охватит огромные по протяженности территории. По данным, приведенным Л. В. Дунин-Барковским и Н. И. Моисеевым (1976), общая площадь территории, в пределах которой может осуществляться перераспределение стока, равна 12 млн. км². Это составляет более половины территории СССР и больше территории всей Европы. Естественно, такое крупное строительство будет нуждаться в перестройке многих природных и народнохозяйственных объектов. К последним относятся территории, занимаемые сельским хозяйством, промышленностью, населенными пунктами и другими объектами. Потребуется осуществить перенос населенных пунктов и промышленных предприятий или проведение их инженерной защиты.

Многообразны возможные воздействия перераспределения стока на процессы, протекающие в атмосфере. Их характер и глубина в значительной мере зависят от масштабов проводимых мероприятий и могут вызвать колебания температуры и влажности приземного слоя воздуха и почвы, теплового и водного баланса отдельных регионов, а также изменения условий формирования влагозапасов в атмосфере, влагопереноса и осадков в масштабе крупных регионов и континентов. Будут затронуты и процессы, протекающие в биосфере — этой специфической земной оболочке, носителе жизни, проникающей во все остальные оболочки Земли и взаимосвязанной с ними. В частности, перераспределение стока может повлиять на экосистемы суши, факторы плодородия почв, фито- и биоценозы, биоредуценты; на формирование биогенного стока, биопродуктивность водоемов; на взаимосвязи экосистем суши и водной среды; на условия труда и отдыха человека, качественные показатели биосферы, а также на региональные и глобальные изменения экосистем. И не случайно поэтому к изучению этой проблемы привлечены специалисты самого различного профиля — гидротехники, гидрологи, лесоводы, биологи, ихтиологи, медики и др.

Среди широкого круга вопросов (социального, экономического, технического и др.), возникающих при решении этой проблемы, первостепенное место занимают медицинские аспекты. Будучи направлены на охрану санитарных интересов и здоровья населения, они призваны обеспечить в районах, территориально тяготеющих к зонам переброски, благоприятные условия жизни и водопользования населения.

Цель исследований, направленных на улучшение условий жизни и водопользования населения в районах перераспределения речного стока, — обоснование санитарных заданий, направленных на разработку мероприятий по обеспечению соответствия качества воды гигиеническим требованиям, санитарно-эпидемиологического благополучия в отношении водных вспышек кишечных и природно-очаговых инфекций; ограждение населенных пунктов, попадающих в зону влияния водохранилищ и каналов, от последствий возможных затоплений и подтоплений.

Выбор оптимальных вариантов трасс переброски стока является важным вопросом. Как правило, намеченные трассы переброски стока проходят по территории с развитым сельским хозяйством и крупными промышленными центрами. В связи с этим представляется важным проведение комплексных гигиенических исследований по оценке влияния на водоемы предприятий химической, нефтехимической, машиностроительной и других видов промышленности и объектов сельского хозяйства. Среди последних особое место занимают крупные животноводческие комплексы. Одной из важнейших задач переброски части стока северных и сибирских рек, как известно, является дальнейшее развитие орошаемых земель южных районов страны. Магистральные каналы будут проходить через крупные орошаемые местности, в их воду со стоками сельскохозяйственных полей могут поступать пестициды и т. п.

Важную роль в переброске речного стока сыграют подземные воды. Главным образом приходится учитывать их возможную гидравлическую связь с поверхностными водами. Это особенно важно в условиях изменяющегося гидрологического режима при переброске части стока рек.

В формировании качества воды в районах Европейского Севера и Сибири наряду с антропогенным фактором значительное влияние оказывают и природные особенности. Из них прежде всего следует отметить характерную для всех этих районов чрезвычайно низкую минерализацию, «бедность» такими микроэлементами, как фтор, высокую цветность, повышенную окисляемость, обусловленные высоким содержанием гуминовых веществ.

Проектируемая переброска части стока рек требует проведения широких и повсеместных эпидемиологических исследований в целях предотвращения возможного распространения инфекционных заболеваний.

Теоретическая разработка проблемы охраны водоемов от загрязнения и практическая деятельность в этой области показали, что не может быть единого критерия оценки вредного влияния сточных вод на водоем в силу различного характера водопользования (для питьевых, культурно-бытовых и разнообразных народнохозяйственных нужд). Согласно Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (1974 г.), водоемы и водотоки (водные объекты) считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования. В настоящее время предельно допустимые концентрации установлены для 633 веществ.

Бессточные производства

Проблема сохранения, а в ряде случаев и улучшения качеств водных ресурсов в нашей стране решается в общегосударственном масштабе. Ее решение связано, в первую очередь, с разработкой новых производственно-технологических процессов и оборудования, обеспечивающих максимальную утилизацию и обеззараживание промышленных отходов. Внедрение бессточных технологий практически полностью решает проблему защиты водоемов от загрязнения. Однако пока еще не существует реальной возможности перехода к ней всех производственных процессов. Задача дня — всемерно ускорить создание и внедрение в народнохозяйственную практику принципов и элементов безотходной технологии будущего, и в этом направлении огромную роль в наши дни играет решение проблемы замкнутого цикла водоснабжения промышленных предприятий.

С 1970 г. полностью переведена на оборотное водоснабжение обогатительная фабрика действующего медеплавильного комбината. Как показали специальные наблюдения, существенного влияния на технологический процесс оборотная вода не оказывает и может быть использована во всех технологических операциях.

Схема оборотного водоснабжения на фабрике несложна. Сточные воды транспортируются на расстояния 2,5 км в хвостохранилище, где после отстаивания твердых частиц и частичной естественной очистки от солей и реагентов направляются через коллектор в оборотную систему водоснабжения и используются в технологическом процессе. За сутки обогатительная фабрика потребляет 13 500 м³ воды. И если раньше она сбрасывалась, загрязняя открытый водоем, то теперь ежедневно 10 200 м³ воды циркулирует в замкнутом цикле. Оборотное водоснабжение позволило сократить до минимума расход свежей технической воды, что является актуальным для фабрики, расположенной в районе с ограниченным дебитом речного стока.

В промышленности до 45 % всего количества потребляемой воды идет в теплообменные аппараты на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70–90 % расход воды на ряде предприятий нефтехимической, химической, металлургической и других отраслей промышленности.

На XXV съезде КПСС подчеркивалось, что масштабы хозяйственной деятельности в десятой пятилетке, специфика современных технологических процессов, применяемых в промышленности, в особенности в таких отраслях, как металлургия и химия, делают необходимыми специальные мероприятия по охране окружающей среды.

Одним из таких мероприятий, в частности, стал переход на использование оборотных вод. Например, в химической промышленности в 1980 г., несмотря на значительный рост объемов производства, значительно сократился сброс промышленных сточных вод в водоемы, а расход свежей воды на производственные нужды остался на уровне 1975 г.

Анализ состояния технологии в разных отраслях промышленности показал, что до последнего времени традиционно допускалась одна и та же ошибка — соединение всех сточных вод в один поток и их объединенная очистка. В результате резко ухудшалась работа очистных сооружений и осложнялся процесс создания замкнутых водооборотных систем. В настоящее время в ряде отраслей уже разработаны и реализованы замкнутые водооборотные схемы с локальной очисткой, что позволило значительно снизить удельные нормы водопотребления и в некоторых случаях полностью исключить сбросы сточных вод в водоемы.

С точки зрения современных требований, чем больше отходов, тем хуже технология. Большое количество сбросных вод — объективный показатель несовершенства действующей технологической схемы. Вот почему часто используемые технологические методы и схемы практически не позволяют создать экономически приемлемую замкнутую водооборотную систему. В таких случаях приходится пересматривать существующие методы и схемы, стремиться к созданию бессточной технологии.

В середине 70-х годов в области производства термической фосфорной кислоты, перерабатываемой на кормовые фосфаты и другие фосфорные соли, был применен способ, полностью исключающий сброс с площадки предприятия фосфорсодержащих стоков и шламов. Благодаря многократному использованию одного и того же объема воды в нескольких технологических операциях, связанных с транспортировкой и хранением фосфора, общие количества фосфорсодержащих стоков сократились в 3, а потребление чистой воды — почти в 2 раза. При этом очистка стоков на производстве ограничивается простым механическим отделением взвешенных веществ от воды; вся осветленная вода без нейтрализации целиком используется для гидратации фосфорного ангидрида. Небольшое количество шлама, выделяемое при осветлении сточной воды, утилизируется путем сжигания его в смеси с фосфором через форсунки башни сжигания. При этом способе полностью исключаются потери сырья с жидкими и твердыми отходами производства, а также опасность загрязнения поверхностных и грунтовых вод в районе предприятия.

Бессточным предприятием является и медеплавильный завод Алмалыкского горно-металлургического комбината. На свои нужды он расходует 40 % воды (от общего водопотребления комбината), а его оборотное водоснабжение составляет 87 % (от общего водопотребления завода). Оборотной водой завод обеспечивается четырьмя системами водоснабжения: первая обеспечивает потребителей металлургического производства; вторая — сернокислотного; третья — шламово-купоросного цеха и цеха катанки; четвертая — цеха разделения воздуха (кислородная станция). Свежая вода идет только на подпитку оборотных систем, частично для кондиционирования воздуха и полива зеленых насаждений и автодорог. Сброс сточных вод в водоем отсутствует. Продувочные воды оборотных систем и очищенные стоки завода (около 30 тыс. м³/сут) направляются для повторного использования в технологическом процессе Алмалыкского химического завода.

На комбинате «Южуралникель» ликвидирован сброс засоленных сточных вод гидрометаллургических цехов. По старой технологии на охлаждение оборудования расходовали примерно 13,5 тыс. м⁸/сут воды из р. Урал. По окончании технологического процесса вода, загрязненная значительными количествами сульфатов и хлоридов натрия, а также солями тяжелых цветных металлов, накапливалась в течение года в специальных накопителях и сбрасывалась в Урал весной, в период паводка. Вода, загрязненная солями никеля, сливалась в производственную канализацию.

Специалисты института «Гипроникель» разработали систему оборотного снабжения водой, содержащей соли никеля, и соленакопители-испарители для приема и испарения засоленных вод, включающих хлориды и сульфаты натрия. Эта система состоит из градирни, насосной станции и трубопроводов. Оборотная вода многократно используется для конденсации паров при вакуум-кристаллизации и охлаждения вакуум-насосов. При достижении определенной концентрации никеля она направляется в технологический процесс, а не сбрасывается в производственную канализацию. Водные потери в системе восстанавливаются за счет свежей воды. После введения в эксплуатацию оборотной системы охлаждения воды и пуска первых карт соленакопителя-испарителя на комбинате полностью исключен сброс в р. Урал производственных стоков гидрометаллургических цехов. Одновременно уменьшилось и потребление свежей воды (до 4,6 тыс. м³/сут).

Оборотное и последовательное использование воды на производстве не исключает, однако, полностью сброса отработанных вод. Кардинальным решением проблемы в настоящее время должно стать устройство на промышленных предприятиях бессточных систем водообеспечения. Современный уровень развития науки и техники позволяет в принципе создать их в любой отрасли промышленности.

За последние годы такие системы успешно внедрены на ряде химических, нефтехимических, металлургических, целлюлозно-бумажных предприятий. Один из них — Верх-Исетский металлургический завод им. В. И. Ленина. Бурное развитие завода, рост жилищного строительства привели к тому, что это предприятие оказалось в центре Свердловска и продолжало пользоваться водой из Верх-Исетского пруда — единственного источника водоснабжения всего промышленного узла. Было решено перевести водоснабжение отдельных цехов и объектов завода на оборотное, а в перспективе создать бессточные системы. Нелегко было обеспечить очистку и повторное использование сточных вод цеха холодного проката трансформаторной стали. Для этого на заводской опытно-промышленной базе по очистке сточных вод смонтировали модельные и полупромышленные установки.

Очистные сооружения размещаются в нескольких зданиях. Травильные растворы перерабатываются на кремнекупоросной установке. Остальные стоки пропускаются через комплекс очистных сооружений, в состав которого входят оборудование по очистке сточных вод и обработке осадков, установки сжигания маслоотходов, а также флотационная и выпарная, непрерывно действующие горизонтальные отстойники. Блок очистных сооружений организационно входит в состав цеха водоснабжения и очистки промышленных стоков завода.

Кислые железосодержащие промывные воды травильных отделений очищаются по замкнутой схеме. После очистки вода направляется на повторное использование. Образующиеся при очистке железосодержащие шламы подвергаются дальнейшему окислению (при этом получается магнетит), а затем гипсожелезогидратный шлам обезвоживается на фильтр-прессах. Очистка и повторное использование кислых железосодержащих промывных вод показали работоспособность данной схемы и практическую возможность оборота таких вод.

Промывные воды от агрегатов электроизоляционного покрытия и агрегатов обезуглероживающего отжига, содержащие мелкодисперсную окись магния, осветляются в специальных сгустителях, после чего осветленная вода используется повторно в цехе, а шлам идет для обезвоживания на фильтр-пресс. Осветленная вода для лучшей очистки проходит через кварцевые фильтры и частично (20–30 %) используется повторно для промывки металла после травления, остальная часть подается на выпарную установку. Маслосодержащие стоки предварительно отстаиваются в горизонтальных непрерывно действующих отстойниках, после чего их очищают на флотаторах. Мощность бессточной системы водоснабжения цеха — 400 тыс. м³/сут.

Образующиеся при очистке стоков твердые осадки обезвоживаются на механических фильтрах и утилизируются, а маслосодержащие осадки вместе с отработанными эмульсиями сжигаются. Ежегодно от передачи только обезвоженного осадка на близрасположенный гипсовый завод экономится 49 тыс. руб. Общий же экономический эффект от эксплуатации бессточной системы водообеспечения составляет 1,35 млн. руб. в год. Эта цифра включает в себя лишь прямые выгоды от эксплуатации системы. Здесь не учтен большой народнохозяйственный эффект от того, что предотвращается загрязнение Верх-Исетского пруда.

Создание бессточной системы водообеспечения на Верх-Исетском заводе — качественно новый шаг в защите природных вод Урала. И это имеет большое значение не только для свердловчан (с каждым годом в городе увеличивается количество воды, потребляемой на хозяйственно-бытовые нужды), но и для многих металлургических и машиностроительных предприятий. Эксплуатация системы наглядно показывает, что в настоящее время существуют все необходимые научные и технические предпосылки для комплексной защиты природных вод, используемых промышленными предприятиями.

На Кармановском нефтеперерабатывающем заводе осуществлена комплексная схема водоснабжения и канализации без сброса сточных вод. Вода из водоема, ранее подававшаяся непосредственно на промысел, теперь используется сначала на нефтеперерабатывающем заводе, а затем в смеси со сточными водами откачивается на промысловые насосные станции законтурного заводнения. Сточные воды предварительно очищаются на сооружениях механической очистки (песколовке, нефтеловушке, в пруде дополнительного отстоя, фильтрах). Преимущества данной схемы налицо: экономится вода, исключается сброс сточных вод в водоем, отсутствует сложная система оборотного водоснабжения и благодаря этому сокращается расход электроэнергии на охлаждение воды и затраты на текущий и капитальный ремонт. Нефтяные промыслы снабжаются водой, подогретой и обогащенной природными минеральными солями, выделенными из нефти в процессе ее обессоливания, что, по опытным данным, увеличивает нефтеотдачу нефтяных скважин. Годовой экономический эффект от внедрения данной схемы составляет 685,7 тыс. руб.

Бессточная система водоснабжения успешно внедрена на Верхнеднепровском горно-металлургическом комбинате. Теперь все производственные сточные воды комбината проходят соответствующую локальную очистку и доочистку в прудах-отстойниках и возвращаются на производство. Ежесуточно в обороте находится 300 тыс. м³ воды. Хозяйственно-бытовые стоки комбината и других предприятий города проходят биологическую очистку и доочистку в прудах-аэраторах и также возвращаются для подпитки систем оборотного водоснабжения.

Интересен опыт Николаевского гидролизно-дрожжевого завода. Биологически очищенные сточные воды предприятия зимой полностью используются в системе оборотного водоснабжения, а летом часть их идет на полив ближайших сельскохозяйственных угодий. Осадки сточных вод из первичных отстойников вместе с частью концентрированных сточных вод перекачиваются на расположенный рядом Ольшанский цементный завод. Это, с одной стороны, удешевляет стоимость очистки и обработки осадков, с другой — повышает качество цемента. Избыточный активный ил из вторичных отстойников применяется в производстве полноценного белково-витаминного кормового продукта. Технология использования отходов сточных вод, разработанная на Николаевском заводе, обеспечивает не только самоокупаемость, но и рентабельность очистных сооружений. Прибыль от экономии свежей воды, орошения сельскохозяйственных земель и от реализации товарного ила превышает стоимость годовой эксплуатации очистных сооружений в 1,7 раза.

Значительно снижает загрязнение водоемов использование очищенных стоков в оборотном водоснабжении промышленных предприятий. С этой целью на Черниговском камвольно-суконном комбинате (КСК) была исследована возможность применения для технического водоснабжения городских сточных вод, прошедших сначала полную биологическую очистку на очистных сооружениях производственного объединения «Химволокно», а затем дополнительную очистку на КСК. При этом биологически очищенные стоки обрабатывались по технологии, применяемой на КСК для подготовки речной воды. Эта технология включает обработку воды сернокислым алюминием с последующим осветлением ее в осветлителях со взвешенным осадком на двухслойных скорых фильтрах; часть воды умягчается на катионитовых фильтрах. Для обеззараживания воды в технологическую схему включено хлорирование (раствором хлорной извести) осветленной воды дозами, обеспечивающими концентрации остаточного хлора не менее 1,5 мг/л.

Результаты исследований показали, что по химическому составу вода, получаемая в результате доочистки стоков, отвечает всем требованиям, предъявляемым к воде, используемой для технического водоснабжения комбината.

Повторное употребление воды только на КСК сокращало забор речной воды (на 10 тыс. м³/сут) и соответственно уменьшало сброс сточных вод в Десну, являющуюся одним из основных источников водоснабжения Киева.

На Первомайском химическом заводе повторно используют 97 % воды. Это достигается за счет дифференцирования сточных вод, локальных методов очистки с последующей доочисткой и утилизацией полученных осадков в виде белково-витаминного концентрата, органо-минеральных удобрений, сульфата натрия. Следует отметить, что доочистка производится с помощью сорбции на активированном антраците и, далее, на ионообменных смолах, после чего вода направляется в основное производство.

Не пропадают зря и регенерационные растворы ионообменных колонн. Они направляются в печи кипящего слоя для получения гранулированных азотных удобрений. Годовой экономический эффект от внедрения системы доочистки составляет, по предварительным расчетам, около 1 млн. руб.

Общеизвестно, что во многих отраслях химической промышленности расходуется громадное количество химикатов, кислот и щелочей. В результате, кроме полезного продукта, образуются и сбросовые растворы сложного солевого состава, очистка которых или повторное использование часто практически невозможны. В настоящее время разработаны методы, позволяющие выпускать основную продукцию химической промышленности без нежелательных компонентов. В основе методов лежат процессы электролиза с ионообменными мембранами и так называемые ионные сита, а также гиперфильтрация с применением осмотических мембран. Мембранная технология позволяет решать различные задачи по разделению жидких и газообразных смесей и разработке безотходных технологических схем. Водооборотные схемы (иногда даже с утилизацией солей) могут быть созданы на базе термического метода опреснения сильно минерализованных сточных вод (в аппаратах с мгновенным вскипанием) и метода бесповерхностной дистилляции (при помощи гидрофобных теплоносителей).

Внедрение безотходной технологии в народное хозяйство — более перспективно и экономично, чем строительство очистных сооружений. Достаточно сказать, что даже большие затраты на строительство очистных сооружений не всегда и не полностью освобождают окружающую среду от вредного воздействия отходов производства. Необходимо искать такие пути развития промышленности и одновременного сохранения чистоты водоемов, которые не исключали бы один другого и не требовали колоссальных расходов на строительство очистных сооружений. Таким кардинальным путем является переход к принципиально новой технологии производства, исключающей отходы, переход к комплексному использованию сырья.

Предприятия, основанные на такой технологии, — это предприятия будущего. Однако уже сейчас строятся и даже действуют целые заводы и фабрики с безотходным производством. В 1976 г. группе советских металлургов за создание промышленного комплекса переработки ванадиевых шлаков на базе новой технологии, обеспечивающей высокую степень извлечения ванадия и исключающей загрязнение воздушной и водной сред, была присуждена Ленинская премия. Этот факт — прямое свидетельство того, что партия и правительство придают большое значение развитию работ в области безотходной технологии.

Предприятие комплексного использования сырья, технология безотходного производства обеспечивают государству двойную выгоду: резкое повышение эффективности капиталовложений и столь же резкое снижение затрат на строительство дорогостоящих очистных сооружений. Ведь комплексная переработка сырья на одном предприятии всегда дешевле, чем получение тех же продуктов на разных. А безотходная технология снимает с повестки дня опасность загрязнения окружающей среды.

Широкое внедрение качественно новой технологии безотходного производства должно стать одной из важнейших задач долгосрочного плана развития народного хозяйства нашей страны. Необходимо добиться такого положения, чтобы в ближайшие 10–20 лет все предприятия, и в первую очередь заводы химической, целлюлозно-бумажной и горно-обогатительной промышленности, работали по технологии комплексной безотходной переработки сырья. Больше того, это условие должно быть обязательным для предприятий, размещаемых в густонаселенных районах страны. Надо признать весьма целесообразным и перевод на безотходную технологию ряда химических, нефтеперегонных и горно-обогатительных заводов, которые действуют в непосредственной близости от городов и сбрасывают свои отходы в реки и водоемы.

Разработка и широкое применение качественно новой технологии, исключающей отходы производства, — актуальная задача современности.

Очистка сточных вод

Одним из существенных мероприятий по охране водоемов является канализация. Под канализацией понимают комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих сбор и быстрое удаление за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Методы очистки бытовых сточных вод подразделяются на механические и биологические. При механической очистке сточных вод происходит разделение их жидкой и твердой фаз. Для этой цели применяются решетки, песколовки, различные отстойники и т. д. Жидкая часть сточных вод подвергается биологической очистке, которая может быть естественной и искусственной. Естественная биологическая очистка сточных вод осуществляется на полях фильтрации, полях орошения, в биологических прудах и т. п. Для искусственной биологической очистки применяют специальные сооружения — биофильтры, аэротенки. Обработка ила производится на иловых площадках или в метантенках.

Разнообразны сооружения для механической очистки сточных вод. Прежде всего, это — решетки, которые задерживают крупные загрязнения в сточной воде. Песколовки улавливают в ней минеральные примеси. Необходимость предварительной их задержки обусловливается тем, что при раздельном выделении из сточной жидкости минеральных и органических загрязнений облегчаются условия эксплуатации сооружений, служащих для дальнейшей очистки отстойников, метантенков и др. Принцип действия песколовки не сложен: частицы, удельный вес которых больше, чем удельный вес воды, по мере движения вместе с водой в резервуаре выпадают на дно. Отстойники в зависимости от своего назначения подразделяются на первичные и вторичные. Первичные обычно устанавливаются до сооружений биологической обработки сточных вод, вторичные — после этих сооружений. По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Первичные отстойники практически могут обеспечить эффект осветления жидкости не более чем на 60 %, чаще он колеблется в пределах 30–50 %. Эффективность отстаивания можно повысить предварительной аэрацией: продуть сточную жидкость перед отстойниками воздухом в течение 10–20 мин. Если одновременно с аэрацией добавляют избыточный активный ил и биопленку из вторичных отстойников, то этот процесс называется биокоагуляцией.

Разнообразны сооружения для обработки осадка сточных вод. Это — септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегреватели, метантенки, иловые площадки. Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходит осветление сточной жидкости и длительное хранение и перегнивание выпавшего осадка. Осадок хранится от 6 до 12 месяцев, затем под влиянием накопившихся в нем анаэробных микроорганизмов разрушается, а нерастворимые органические вещества превращаются в газообразный продукт или в растворимые минеральные соединения. Сточную жидкость осветляют в септиках длительное время (от 1 до 3 суток), но при этом достигается высокий эффект осветления.

Двухъярусные отстойники применяют для небольших и средних очистных станций производительностью до 10 тыс. м³/сут. Осадок, выпавший в иловую камеру, сбраживается под влиянием анаэробных бактерий, которые расщепляют сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) первоначально до кислот жирного ряда, а в дальнейшем и до конечных, более простых продуктов: газов метана, углекислоты и частично сероводорода. Сероводород при щелочном брожении связывается в растворе с железом, образуя сернистое железо, окрашивающее осадок в черный цвет.

Метатенк представляет собой цилиндрический или прямоугольный железобетонный резервуар с коническим днищем, предназначенный для сбраживания осадка. Получающийся в результате брожения газ собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия, и затем отводится для дальнейшего использования. Чтобы ускорить процессы брожения, в метантенке используют различные приемы, в частности подогрев или его перемешивание. Осадок подогревают обычно до температуры 33° или 55 °C, вводом в метантенк острого пара посредством эжектируемых устройств или водой, разогретой до 60 °C и циркулирующей по змеевикам, уложенным внутри метантенка, а также в наружных теплообменных аппаратах. Сброженный осадок имеет высокую влажность (96–97 %) и для дальнейшего использования его необходимо подсушить. Существуют различные приемы сушки осадка: самый распространенный — сушка на иловых площадках — спланированных участках земли (картах), окруженных со всех сторон земляными валиками. Здесь осадок может быть подсушен в среднем до влажности 75 %, вследствие чего его объем уменьшается в 3–8 раз.

Иловые площадки обычно устраивают на естественном основании с дренажем или без дренажа при условии залегания грунтовых вод на глубине, не меньшей 1,5 м от поверхности карт. Но случается, что и при хороших грунтах не исключается опасность загрязнения грунтовой воды. Тогда площадку устраивают на искусственном основании, препятствующем попаданию профильтровавшейся загрязненной воды в грунтовой поток. Если грунт под иловыми площадками плотный и водонепроницаемый (суглинок, глина), то они сооружаются на естественном основании со специально устроенным трубчатым дренажем, уложенным в канавы, заполненные щебнем.

С целью механизированной уборки, погрузки и транспортирования подсушенного осадка на иловых площадках устраивают дороги для проезда автотранспорта и механизмов, а также съезды на карты.

Земледельческие поля орошения предназначаются для круглосуточного и круглогодичного обезвреживания сточных вод, используемых для полива и удобрения сельскохозяйственных культур. Однако такие поля нельзя создавать на территориях, находящихся в пределах I и II поясов зоны санитарной охраны источников; в непосредственной близости от выклинивания водоносных горизонтов, а также при наличии трещиноватых пород и карстов, не перекрытых водоупорным слоем; в местах со стоянием грунтовых вод на глубине менее 1,25 м от поверхности. При организации полей орошения необходимо предусмотреть устройство резервных полей фильтрации (25–30 % площади орошаемой территории) для приема сточных вод в неблагоприятные периоды года, во время уборки урожая и в других случаях, когда сточные воды не могут быть использованы для полива.

На земледельческих полях орошения можно выращивать технические, зерновые, кормовые и силосные культуры, однолетние и многолетние травы, овощи, употребляемые в пищу после термической обработки (свекла, тыква, кабачки, баклажаны и т. д.), сорта капусты, не применяемые для салата в свежем виде, картофель, плодоягодные и декоративные насаждения и т. п. В то же время запрещается сажать овощные культуры, идущие в пищу без термической обработки (морковь, петрушка, брюква, репа, редис, лук, сельдерей, огурцы, помидоры, салат и др.), а также бахчевые (арбузы, дыни) и ягоды (землянику и клубнику). При сборе урожая с орошаемых участков нельзя складывать овощи на землю. Их следует укладывать или непосредственно в тару, или на специальную подстилку.

Поля фильтрации служат только для очистки жидкой фазы сточных вод. При выборе территории для их расположения руководствуются теми же правилами, что и при подборе места для полей орошения. Наиболее подходящие грунты для полей фильтрации — пески и супеси. Поля фильтрации следует располагать ниже водозаборных сооружений по течению грунтового потока. Расстояние от водозаборных сооружений определяется величиной радиуса депрессионной воронки водозаборной скважины, но должно быть не меньше 200 м для легких суглинков, 300 — для супесей и 500 м — для песка. В отличие от полей орошения на поля фильтрации допускают значительно большую нагрузку, при их оборудовании обязателен дренаж. Процесс окисления органических веществ в почве должен происходить непрерывно. Поэтому при снижении ее фильтрационной способности необходимо перепахать и пробороновать участки.

Биологические фильтры — это сооружения, где происходит искусственный процесс биологической очистки сточных вод. Биофильтр состоит из следующих основных частей: емкостей соответствующих размеров, устроенных из кирпича или железобетона; фильтрующей загрузки; распределительного устройства, обеспечивающего равномерное (с небольшими интервалами) орошение поверхности фильтрующей загрузки; днища с дренажем, посредством которого отводится очищенная вода и поступает в сооружение необходимый для окислительного процесса воздух. Материал фильтрующей загрузки должен быть достаточно пористым, так как это способствует хорошей вентиляции фильтра, но вместе с тем прочным и стойким к механическим и химическим воздействиям. Этим требованиям удовлетворяют котельный шлак, определенные сорта угля, кокс, гравий, щебень твердых пород и хорошо обожженный керамзит.

Проходя через фильтрующую загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней вследствие адсорбции взвешенные и коллоидные органические вещества (не осевшие в первичных отстойниках), которые создают биопленку, густо заселенную микроорганизмами. Они окисляют органические вещества и получают необходимую для своей жизнедеятельности энергию. Часть растворенных органических веществ микроорганизмы используют как пластический материал для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества, а в теле биофильтра увеличивается масса активной биологической пленки. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра.

Схема работы биофильтра проста. Осветленная в первичных отстойниках сточная вода самотеком (или под напором) поступает в распределительные устройства, которые периодически напускают ее на поверхность биофильтра. Профильтрованная сквозь толщу биофильтра вода проходит через отверстия в дырчатом дне (дренаж) и поступает на сплошное непроницаемое днище, с которого стекает по отведенным лоткам, расположенным за пределами биофильтра.

Затем она поступает во вторичные отстойники, которые задерживают выносимую пленку и отделяют ее от очищенной сточной воды.

Биофильтр отличается от аэрофильтра тем, что последний интенсивно продувается снизу вверх воздухом. Поэтому процесс окисления в аэрофильтрах проходит значительно интенсивней, чем в обычных биофильтрах (приблизительно в 2 раза), и, следовательно, количество очищаемой сточной жидкости в данном случае может быть значительно выше.

Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости. Для их лучшего и непрерывного контакта они постоянно перемешиваются при помощи сжатого воздуха или специальных приспособлений. Нормальной жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов в аэротенке способствует непрерывное поступление туда кислорода воздуха.

Активный ил — это биценоз микроорганизмов-минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости. Смесь сточной жидкости с активным илом должна аэрироваться на всем протяжении аэротенка. Это необходимо не только для того, чтобы обеспечить микроорганизмы-минерализаторы достаточным количеством кислорода воздуха, но и для поддержания ила во взвешенном состоянии. Кислород нагнетается в аэротенк с воздухом воздуходувками или засасывается из атмосферы при сильном перемешивании содержимого аэротенка.

Биологическая пленка или активный ил задерживаются вторичными отстойниками. Последние используются и как контактные резервуары, перед которыми в сточную воду подают хлорный раствор. Вторичные отстойники, составляющие с аэротенками технологически связанные сооружения, служат только для отделения активного ила от очищенной в аэротенке сточной воды.

Биологические пруды применяют как самостоятельные биологические очистные устройства или в качестве сооружений для конечной стадии очистки сточных вод, предварительно обработанных на биологических сооружениях (биофильтрах, аэротенках). В первом случае сточные воды, пройдя отстойники, разбавляются до поступления в пруды 3–5 объемами технической или хозяйственно-питьевой воды.

Средняя глубина в биологических прудах должна (в зависимости от местных условий) не превышать 1 м, но и не быть менее 0,5 м. Весной, перед пуском биологических прудов в эксплуатацию, производят вспашку их дна. После вспашки пруды заполняют сточной водой и выдерживают почти до полного исчезновения из нее аммонийного азота. Срок «созревания» прудов для средней полосы СССР не менее одного месяца. Осенью, после окончания работы биологических прудов, воду из них спускают. В зимнее время в биологических прудах намораживают воду.

Сточные воды любого населенного пункта содержат патогенные микробы. В связи с этим обеззараживание сточных вод необходимо во всех случаях применения искусственной очистки. В настоящее время обеззараживают жидким хлором (доза активного хлора после механической очистки — не менее 30 мг/л, неполной биологической — 15 мг/л, полной искусственной биологической очистки — 10 мг/л). На небольших очистных сооружениях производительностью до 1 тыс. м³/сут допускается использование хлорной извести, на крупных сооружениях применяется жидкий хлор и процесс хлорирования автоматизирован.

Хлорирование сточной жидкости производится в специальных контактных резервуарах, устраиваемых по типу горизонтальных или вертикальных отстойников. Продолжительность контакта хлора с жидкостью — не менее 30 мин, поэтому если очищенная вода проходит от станции очистки до водоема в течение 30 мин или более, то такие резервуары не нужны. Если в сточной жидкости содержится не менее 1,5 мг/л остаточного активного хлора, то она может считаться обеззараженной.

Сточные воды промышленных предприятий, в отличие от хозяйственно-бытовых, характеризуются высоким содержанием растворенных веществ, которые указанными выше способами не извлекаются. Для их удаления применяют самые различные методы очистки. Выбор метода зависит от того, в каком состоянии обнаружено вещество в сточной воде — в молекулярном или в диссоциированном на ионы. Так, для веществ, которые находятся в воде в молекулярно-растворенном состоянии, рекомендуют сорбцию с помощью различных сорбентов, десорбцию аэрацией, обработку воды окислителями (для органических веществ) и др. В случае диссоциации вещества на ионы методы очистки сточных вод направлены на образование малорастворимых соединений (карбонатов, сульфатов и пр.), перевод токсичного иона в малотоксичный комплекс (перевод цианидов в ферроцианиды), создание малодиссоциированных молекул при взаимодействий водородных и гидроксильных ионов, извлечение из воды ионов при электродиализе, замену токсичных ионов безвредными при Н⁺- и ОН^—-ионировании и многое другое.

В настоящее время сточные воды часто доочищают для повторного использования в производственном водоснабжении. Такая их доочистка вызвана тем, что в ряде случаев в воде наблюдается повышенное солесодержание, биологически неокисляемые органические вещества, канцерогенные соединения и др. Метод доочистки стоков выбирают в зависимости от конкретных остаточных загрязнений воды. Так, для очистки сильноминерализованных стоков с успехом применяется метод термического опреснения, при котором дистиллят, полученный из стоков, используется как обессоленная вода.

В случае органически загрязненных стоков практикуется адсорбционная доочистка в псевдосжиженном или неподвижном слое активированного угля, а для корректировки минерального состава — умягчение на ионообменных фильтрах. Адсорбционно доочищенная и умягченная вода — важный источник пополнения водооборотных систем. В такой воде отсутствуют взвешенные, органические, поверхностно-активные и другие загрязняющие вещества, а ее качество выше, чем у охлажденной воды. К тому же умягченная вода не требует продувки водооборотных систем. Повторное использование доочищенных стоков резко сокращает потребление свежей воды из источников (в 20–25 раз).

Производственные сточные воды, содержащие токсические органические и минеральные вещества, все чаще обезвреживаются с помощью огневого метода. Под влиянием высокой температуры в процессе горения органического топлива токсичные органические вещества окисляются и полностью сгорают, а минеральные — частично выводятся в виде расплава, частично выносятся с дымовыми газами в виде мелкой пыли и паров. Наиболее универсальны и эффективны циклонные печи (реакторы). Они являются основными агрегатами комплексных установок огневого обеззараживания жидких отходов. Каждая такая установка включает в себя циклонный реактор с гарнисажной охлаждаемой футеровкой, стол-кристаллизатор, скруббер-охладитель, скоростной газопромыватель типа Вентури с каплеотбойниками, емкостный парк с насосной и дымовую трубу.

Охрана малых рек

Трудно переоценить хозяйственную, климатическую и целебную роль малых рек. Они поят города и села, дают воду предприятиям и полям. На их берегах мы получаем заряд бодрости и здоровья. Реки служат украшением ландшафтов. Малые реки с их живописными берегами, заросшими деревьями и кустарниками, — жемчужины природы. Но они не только украшают Землю, они неутомимо трудятся.

Учитывая значение для народного хозяйства водных ресурсов малых рек, Министерство мелиорации и водного хозяйства РСФСР в 1975 г. признало необходимым провести их паспортизацию, в первую очередь в наиболее дефицитных по водным ресурсам бассейнах Дона, Урала и Оки. Во время паспортизации детально обследуется каждый водоток, учитывается количество озер, прудов, капитальных плотин, сброс отработанных вод, зарегулированность речной сети и ее фактическая водность, дается характеристика воды, очерчивается круг мер по охране водотоков. Из данных, полученных по каждому водотоку, создается картина всего водоема. В дальнейшем подобные сведения войдут в Государственный водный кадастр, но главное, все они позволят эффективно контролировать использование водных ресурсов.

В 1976 г. началась паспортизация малых рек Рязанской области. Она закончилась в 1979 г., охватив 226 водотоков общей протяженностью 6788 км. Три паспорта получила р. Проня, общей протяженностью 336 км. У этой реки — около 400 притоков, причем у каждого из них есть еще и свои голубые ручейки. Журчат они не только в Рязанской, но и в Московской, Тульской, Липецкой областях.

Вот и пришлось «выдать» столь обширному бассейну реки составной паспорт.

«Паспортисты» насчитали в бассейне Прони 33 пруда с капитальными плотинами, 730 прудов временных, два крупных водохранилища, обнаружили 659 скважин, берущие из-под земли 185 тыс. м³/сут воды.

Рекомендации были четкими: для орошения использовать местный зарегулированный сток, с целью уменьшения эрозии активизировать строительство прудов, продолжить работы по укреплению берегов. Эти предложения сыграли большую роль при разработке плана комплексного использования и охраны водных ресурсов области. В частности, было решено в течение 1978–1980 гг. построить на малых реках 68 плотин. В их числе плотина на р. Мостье, под с. Покровским. В настоящее время на малых реках в Михайловском, Касимовском и некоторых других районах уже построено несколько плотин.

Закончена паспортизация малых рек в Тульской области. Эту сложную комплексную работу, проведенную впервые в Нечерноземной зоне РСФСР, выполнили сотрудники Казанского отдела Северного НИИ гидротехники и мелиорации.

Тульскую землю пересекают 1682 реки и ручья. Если вытянуть их в одну «нитку» и затем измерить ее, то получится почти 11 тыс. км. За последние годы в области значительно увеличилось потребление воды — растет промышленное производство, расширяются и благоустраиваются города и села, развивается орошаемое земледелие. В ближайшем будущем забор воды возрастет еще заметнее.

Специалисты тщательно исследовали территории, по которым протекают реки и ручьи. Они подробно охарактеризовали реки длиной от 10 до 200 и более километров, в том числе такие, как Упа и Красивая Меча, Плава, Осетр и др. Анализ собранных материалов помог определить водные ресурсы области, перспективы их хозяйственного использования.

Паспорта содержат подробнейшие сведения о речных бассейнах Тульской области, их возможностях. На основе этих документов будут организованы охрана вод, бережное расходование их ресурсов.

Забота о малых реках приобретает в области целеустремленный характер. В Туле, Алексине, Ефремове, Плавске, Северо-Задонске, Болохове расширяются очистные сооружения, Такие же системы намечено создать в Одоеве, Заокском, Теплом и других населенных пунктах. Строже становится контроль за промышленными сбросами. На полях закладывают защитные лесополосы, овраги закрепляют деревьями и кустарниками: меньше смывается почва — глубже становятся реки. Колхозы и совхозы Тульской области возводят на речках и ручьях 22 пруда, которые позволят орошать сенокосы и долголетние культурные пастбища.

В верхнем течении Упы закончилось строительство водохранилища. Его «зеркало» равно 27 км². Водохранилище обеспечило водой Тульский и Щекинский промышленные узлы, ее получили и жители Тулы и других городов. Проектируемое на Красивой Мече (недалеко от Ефремова) водохранилище даст живительную влагу расположенным в округе садам и лугам.

Чтобы сохранить малые реки, нужно правильно использовать их водные ресурсы. Нельзя мириться с таким положением, когда руководители отдельных хозяйств, расположенных в верховьях реки, без обязательного научно обоснованного проекта перегораживают ее плотиной и используют воду, нисколько не заботясь об интересах потребителей, живущих ниже плотины. Подобная безответственность зачастую приводит еще и к тому, что пересыхают русла, заметно понижается уровень грунтовых вод.

В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства и все растущим применением химических удобрений и ядохимикатов следует опасаться возможности проникновения их в водоемы с атмосферными осадками. Вероятность такого попадания намного усиливается, если берега лишены растительности, а пахотные земли часто распахиваются чуть ли не до самого берега реки. Поэтому необходимо установить вдоль берегов водоохранные зоны, внутри которых не разрешается вырубка или корчевка кустарника.

Многие мелкие реки являются нерестилищами для рыбы. Поэтому их надо особенно беречь. Охранять рыбное поголовье наших водоемов — непреложный закон для каждого из нас. В этом отношении заслуживает внимания опыт Московской области.

Ежегодно с 10 апреля по 10 июня объявляется двухмесячник по охране рыбных запасов в водоемах области. Все организации, использующие водоемы, обязаны в это время развернуть широкую разъяснительную работу среди населения о необходимости такой охраны и пресечения браконьерства. В период двухмесячника запрещено применение моторных лодок на Можайском, Рузском, Озернинском, Истринском водохранилищах и на озерах, где введено платное рыболовство, за исключением флота спецслужб и обществ, выделенного для рыбоохранной работы. Службы водохранилищ призваны обеспечить стабильный уровень воды в водохранилищах в период нереста рыбы, инкубации икры и выклева личинок. Особое внимание уделяется мерам, исключающим попадание в водоемы и береговые санитарные зоны различных ядохимикатов, применяемых на обработке полей, минеральных удобрений, навоза и других ядовитых для рыб и водных организмов веществ. Любительский лов рыбы в период двухмесячника разрешается только на одну поплавочную удочку с двумя крючками или двумя удочками по одному крючку на каждой, причем только в местах, где нет нереста рыбы.

Забота о полноводной жизни малых рек — одна из прямых обязанностей местных Советов. Большую помощь им во всех мероприятиях, направленных на защиту и оздоровление водной среды, должны оказывать общественные организации и ведомства, использующие ту или иную реку. Необходимо не только хорошо знать каждый уголок своего района, но и уметь сохранять его природную первозданность. А главное, нужно просто беречь воду — вместилище рыбных богатств, союзника отменных урожаев, необходимого спутника тысяч производственных процессов, — воду, без которой не может быть жизни.

Управление использованием и охраной вод суши

Государственное управление в области использования и охраны вод в нашей стране осуществляется высшими исполнительными органами власти — Советом Министров СССР, советами министров союзных и автономных республик, исполкомами местных Советов народных депутатов, а также специально уполномоченными на то государственными органами.

В июне 1979 г. Совет Министров СССР утвердил Положение о государственном контроле за использованием и охраной вод. Задача контроля — обеспечить соблюдение всеми министерствами, ведомствами, предприятиями, учреждениями, организациями и гражданами установленного порядка пользования водами, выполнение обязанностей по охране вод от загрязнения, засорения и истощения, по предупреждению и ликвидации их вредного воздействия, а также соблюдение правил учета использования вод и других правил, установленных водным законодательством СССР и союзных республик.

Такой контроль проводится Советами народных депутатов, их исполнительными и распорядительными органами, а также Министерством мелиорации и водного хозяйства СССР, Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды, Министерством геологии СССР, Министерством здравоохранения СССР, Министерством рыбного хозяйства СССР, Министерством сельского хозяйства СССР, Комитетом по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и горному надзору при Совете Министров СССР и администрацией Северного Морского пути при Министерстве морского флота в соответствии с их компетенцией.

В системе Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР функции контроля осуществляются Главным управлением по охране вод и Главным управлением комплексного использования водных ресурсов этого министерства, соответствующими главными управлениями, управлениями министерств мелиорации и водного хозяйства союзных республик, бассейновыми (территориальными) управлениями (инспекциями) и другими хозяйственными контрольными органами. Заместитель министра мелиорации и водного хозяйства СССР, ведающий вопросами использования и охраны вод, является по должности одновременно главным государственным инспектором по регулированию использования и охране вод СССР.

В Положении определены функции органов, на которые возложен указанный контроль, а также права и обязанности государственного инспектора по осуществлению этих функций.

В системе Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР работает 132 бассейновых, территориальных управлений или инспекций по регулированию использования и охране вод и 252 гидрохимических лаборатории. Последние отбирают и анализируют пробы сточных вод и вод открытых водоемов в местах сброса в них стоков, определяют эффективность работы действующих водоохранных сооружений, намечают мероприятия по устранению вскрытых недостатков и устанавливают сроки их исполнения.

На многих предприятиях страны сейчас действуют санитарные лаборатории, изучающие состав стоков и качество водоемов. Каждая из них проводит в год десятки тысяч анализов. Санитарная лаборатория и ее филиалы на очистных сооружениях работают по единому плану, утвержденному дирекцией предприятия после детального согласования с санитарно-эпидемической станцией.

Органы Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды изучают химический состав поверхностных вод и его изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека, а также на основе обобщения полученных материалов составляют обзоры состояния загрязнения водных источников. Для проведения этих наблюдений служба располагает стационарными постами, которые размещены в водных бассейнах страны с учетом распределения сбросов промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков и плотности населения. Периодически проводятся экспедиционные обследования различных районов и отдельных водных объектов, имеющих наиболее важное значение для народного хозяйства.

Санитарно-эпидемиологическая служба Министерства здравоохранения СССР отвечают за аспект охраны водоемов, затрагивающий интересы здравоохранения и санитарные условия жизни населения. Санитарное состояние водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение, и выполнение мероприятий по их охране контролируют органы рыбоохраны Министерства рыбного хозяйства. Контроль за использованием и охраной, а также изучение состояния подземных вод проводит Министерство геологии СССР.

Объектами санитарных наблюдений, осуществляемых органами санитарно-эпидемиологической службы, являются водоемы, которые используются для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. При этом комплекс аналитических показателей определяется действующим ГОСТом «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценка качества», «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». В соответствии с указанными документами при изучении санитарного состояния водоемов в анализ включаются показатели, характеризующие внешний вид водоема, органолептические свойства воды, санитарный режим водоема, содержание вредных специфических веществ в водоеме, микробное загрязнение воды. Материалы о качестве воды водоемов увязываются с данными об их гидрологическом режиме, что позволяет оценить полученные результаты санитарно-лабораторных исследований и использовать их при прогнозировании качества воды водоемов.

В последнее время ведутся большие работы в области автоматизации средств контроля качества воды и совершенствования способов его регулирования. Контроль, осуществляемый с помощью автоматических приборов, способствует более быстрому принятию решений и проведению мероприятий по устранению неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения населения. Автоматизация контроля качества воды проводится по двум следующим направлениям: прямое измерение величин концентрации загрязнений с помощью определенных датчиков (в виде электрического сигнала) и автоматизация уже известных процессов анализа воды.

В нашей стране созданы и успешно действуют многочисленные приборы автоматизированного контроля качества воды для стационарных и передвижных лабораторий, а также для работы в полевых условиях. Переносные приборы предназначены в основном для получения экспресс-информации о состоянии отдельных участков водоема, в полевых условиях, с борта лодки, берега и береговых сооружений. Полученные данные позволяют быстро принять нужные решения по устранению неблагоприятных воздействий на контролируемый водоем.

Приборы автоматического контроля качества воды широко применяются в автоматизированных системах управления водоохранных комплексов (АСУ ВК), разработанных за последние годы в нашей стране и за рубежом.

В зарубежных странах автоматические станции именуются мониторами. В состав мониторов входит аппаратура для автоматического отбора проб воды (насосная система), для измерения тех или иных показателей (блок датчиков), для обработки получаемой информации (преобразовательная часть системы для передачи информации). Такие системы станций действуют на некоторых водоемах США, Англии, ФРГ, Японии, Польши, Венгрии, ГДР, Чехословакии и других стран.

В СССР создана автоматизированная система управления водоохранным комплексом АСУ ВК на участке р. Северский Донец (от г. Славянска до пос. Светличного). Отличительной особенностью этой системы по сравнению с имеющимися за рубежом является введение в нее звеньев контроля параметров стока и устройств регулирования качества речной воды. Цель работы системы — обеспечение соблюдения санитарных норм на качество воды в створах крупных водопользователей. Система включает: 8 станций контроля речной воды (КР), 6 станций контроля сточных вод (КС), 5 местных диспетчерских пунктов (МДП) и центральный диспетчерский пункт (ЦДП). Предусматривается регулирование расходов сточных вод из 3 накопителей и режима эксплуатации водохранилища.

Станции контроля речной воды предназначены для автоматического отбора проб, их хранения в течение суток и текущего измерения показателей качества воды. Поскольку система, кроме целей управления, служит и для автоматизации сбора и обработки информации по данным, контролируемым в настоящее время, состав измеряемых показателей широк. Каждые 30 мин. автоматически предполагается определять уровень и температуру воды, ее электропроводность, pH, еН, мутность, O₂, содержание меди, железа, аммиака, фенола и фосфатов. Будут измеряться лабораторными методами и вводиться в систему с пультов ручного ввода информации данные о сухом остатке, БПК₅, хлоридах, фосфоре, сульфатах, нитритах, нитратах, бактериологических показателях, ароматических амино- и нитросоединениях, никеле, запахе и цветности. КР оборудованы устройствами для автоматической передачи данных на ЦДП с помощью систем телемеханики.

На всех станциях предусмотрена установка автоматических пробоотборников для непрерывного отбора проб контролируемой воды, хранения их в течение некоторого времени (до 24 час.) и последующего слива. Это дает возможность в любое время иметь набор проб за прошедшие сутки, что необходимо для периодической проверки работы станции, при аварийных ситуациях и т. п. КС оборудованы средствами телемеханики для передачи информации, приема команд с диспетчерских пунктов.

Местные диспетчерские пункты осуществляют сбор информации со связанных с ним КС и ретрансляцию этой информации на центральный диспетчерский пункт (ЦДП).

От ЦДП на МДП по телетайпу передаются сведения о состоянии речной воды на ближайших КР и команды регулирования режима опорожнения накопителей. МДП отвечают за состояние очистных сооружений и сброс сточных вод. Они располагаются на территории промышленных предприятий и обслуживаются их персоналом.

Центральный диспетчерский пункт собирает информацию путем опроса КР, КС и МДП. Кроме того, он может получать ее также от лаборатории Госводинспекции, Государственного комитета по гидрометеорологии и контролю природной среды и санитарно-эпидемиологических станций. Вся информация (после проверки ее достоверности) обрабатывается с целью оценки качества воды водного объекта и уточнения моделей. Полученные данные используются для прогнозирования и принятия решений об изменении регулирующих воздействий. ЦДП обеспечивает выполнение общей задачи функционирования системы и управления работой всех звеньев системы.

Таким образом, в нашей стране и за рубежом достаточно широко осуществляется разработка автоматических приборов контроля качества воды. Их применение позволяет быстро получать большое количество информации о качественном состоянии поверхностных и сточных вод. Наибольшее значение приобретает использование автоматических приборов в автоматизированных системах управления качеством водоемов.