Қалалық ағынды сулардың түзілу жағдайы, оларды тазарту және залалсыздандыру

Қалалық ағынды сулардың түзілу жағдайы, оларды тазалау және залалсыздандыру – елді мекен жағдайында табиғи және антропогендік факторлардың адамға әсерін зерттейтін және халықтың сау, қолайлы өмір сүру жағдайын қамтамасыз ететін шаралар мен қалыптарды (нормаларды) дайындайтын ғылым – коммуналдық гигиена бағыттарының бірі.

Тарихы

Су ағызатын канализацияны адамдар ежелден-ақ қолданған. Египетте б.э.-дан 250 жыл бұрын салынған, ағынды суларға арналған каналдар табылған. Индияда мұндай қоңдырғылар одан да ертеректе болған. Ежелгі Римде б.э.-дан бұрын VI ғасырда "Клоака максим" атты ағынды каналы салынған, оны әлі күнге дейін кейбір жерлерде қолданады. Бірақ мұндай қондырғылар үлкен материалдық шығынды кажет етеді және ол кейбір нысандар үшін ғана жасалған (храмдар, сарайлар, қоғамдық суға шомылатын орындар және т.б.). Орта ғасырдағы қалаларда канализация жүйесі болған жоқ, осының нәтижесінде жұқпалы аурулар кең таралды. Еуропада канализация құрылысы қарқынды XIX ғасырда, бірінші кезекте қалалардың өсуі тез жүріп жатқан өндірістік дамушы елдерде (Англия, Германия) басталды.

Ағынды сулар құрамы және сипаты

Қалалық ағынды сулардың құрамына кіретіндер:

• тұрмыстық;
• өндірістік;
• беткейлік су.

Елді мекен аумағында ағынды суды шығару жағдайлары тұрғын мекеннің жайластырылуына, жердің рельефіне, климатқа, ағынды сулардың ластану дәрежесіне және ағынды сулар құйылатын су нысандарының қуаттылығына байланысты. Меншікті су тұтыну, ағынды сулардың көлемі мен олардың ластану деңгейі қаланың орналасуына байланысты. Жергілікті жердің рельефіне байланысты канализация жүйелерінің және қысыммен жұмыс істейтін құрылымдары анықталады. Беткейлік ағындардың көлемі климатқа, сонымен бірге жайластыру деңгейіне де (көшені жуатын, көк-жасыл желектерді суаратын сулар) байланысты.

Факторлар бойынша қалалық ағынды суларды ағызып шығару жүйелері:

• даралап бөлінген (толық және толық емес);
• жартылай даралап бөлінген, біріктірілген немесе жалпы ағызатын.

Толық, даралап бөлінген жүйе кезінде елді мекендерде жер асты құбырларының екі дара тармағы жүргізіледі:

• тұрмыстық (жартылай өндірістік) ағындарға арналған;
• беткейлік ағындарға (жауын-шашын сулары, еріген қар сулары, суару және көше жууға арналған сулар).

Толық емес даралап бөлінген жүйе кезінде беткейлік ағындар ашық каналдар мен науалар арқылы ағызып жіберіледі.

Жартылай даралап бөлінген жүйенің толық даралап бөлінген жүйеден айырмашылығы: тұрмыстық және жауын-шашын ағындылары басты жалпы коллектор арқылы ағызылып жіберіледі. Ол су нысандарының бойына орналасады және тазалау қондырғыларына жіберіледі. Көшелік жауын-шашын коллекторларының басты коллекторға жанасу нүктелерінде оларды бөлетін камералар орналасады. Тазарту қондырғыларына түсетін жүктемені азайту үшін, катты нөсер жауындары кезінде су бөлетін камерадан толық немесе жартылай мөлшердегі су ешқандай тазартусыз, су нысандарына құйылады. Су ағызатын жалпы жүйе ағынды сулардың барлық түрлерін жинауға арналған құбыр өткізгіш тораптардан тұрады. Ол бөлетін камералармен жабдықталған. Жүйеге үлкен күш түскен жағдайда (нөсерлер, еріген қар сулары) суаттарға тазартусыз тек қана жауын-шашын сулары ғана емес, сонымен бірге тұрмыстық-нәжістік және өнеркәсіптік ағынды сулар да құйылады. Соңғы жыддары ірі өнеркәсіптік нысандарының және елді-мекендердің аумағындағы беткейлік ағындары техникалық судың қосымша көзі ретінде қолданылады. Жалпы коллекторға жақын орналасқан кәсіпорындардың беткейлік ағынды суларын жинау, оны тазарту қондырғыларына бағыттау, содан соң техникалық суға өте мұқтаж нысандарға жіберу ұсынылады. Елді мекендердің беткейлік ағынды суларын жинап, оны ауыл шаруашылық егіс далаларын суару үшін колдануға болады. Қалалық ағынды суларды су нысандарына қую алдында оларды тазарту және залалсыздандыру қажет. Бұрын беткейлік ағынды суларға мұндай талаптар қойылған жоқ. Қазіргі уақытта қалалық беткейлік ағындардың кем дегенде жалпы жылдық көлемінің 70 пайызы тазартылуы қажет. Су нысандарына жауын-шашын және еріген қар суларын тазартпай ағызу, санитарлық-эпидемиологиялық қызметі және балықты қорғау мекемесінің келісімінен кейін ғана рұқсат етіледі.

Шағын елді мекендердің (халқы 5 мыңға дейін) канализациясы ереже бойынша жартылай даралап бөлінген жүйе бойынша қарастырылады. Жартылай даралап бөлінген жүйе жерігілікті жауын-шашынның қарқындылығы секундына 90 литрден кем болған жағдайда ғана рұқсат етіледі. Жауын-шашын едәуір көп болған жағдайда бөлетін камера арқылы суаттардың қарқынды ластануы мүмкін, сондықтан беткейлік ағындарды тазарту жүргізілмейді. Қазақстанның барлық аймағында негізінен жауын-шашын қарқындылығы бір гектарға секундына 90 литрден кем емес. Елді мекендердің ішінде беткейлік ағындарды суаттарға су ағысының жылдамдығы 0,05 м/с-тан жоғары және су шығыны 1 м³ с-тан жоғары болған кезде (тоғандар және су қоймалары) құюға рұқсат етілмейді. Сонымен қатар, су алу орнының қатаң тәртіптегі шекаралық аймағына және суға шомылуға арналған орындарда жауын-шашын, еріген қар суын құюға рұқсат етілмейді. Көптеген дамыған елдерде қазіргі кезде канализацияның дараланып бөлінген жүйесі қондырғылары едәуір тұрақты, тиімді деп есептеледі. Бүл бірнеше себептерге байланысты негізделген. Бірінші себебі - экологиялық жағдайлар, екінші себебі - техникалык жағдайлар. Ағынды сулар бас коллектор арқылы тазарту қондырғыларына түседі. Ағынды сулардың тазарту деңгейі оны кейін пайдаланатын мүмкіндігіне байланысты анықталады. Тұрмыстық ағындарда бір тұрғынға шаққандағы ластаушы заттардың мөлшері:

• Өлшенді заттар – 65 г/тәулік.
• Аммонийлы азот — 8 г/тәулік.
• Фосфаттар — 3,3 г/тәулік.
• Хлоридтер — 9 г/тәулік.
• Беткейлік белсенді заттар — 2,5 г/тәулік.

Ағынды сулар тазарту коңдырғыларында үш негізгі үрдістерден өтеді:

• Механикалық тазарту — негізгі ластаушы заттардан (ерімейтін), органикалық емес заттардан тазарту.
• Биологиялық тазарту — механикалық тазартудан кейінгі қалған органикалық және органикалық емес заттардан тазарту.
• Залалсыздандыру.

Тазарту әдістері

Ағындардың құрамына байланысты механикалық, биологиялық тазарту әдістері қолданылады.

Механикалық тазарту

Торлар – ағынды сулардағы ірі қоспаларды ұстап қалу үшін қолданылады. 60—70° бұрышпен орнатылған тік бұрышты формадағы параллель металл сымдардан тұрады. Сымдар арасындағы саңылаулар 16 мм-ден жоғары болмауы керек. Бірнеше торларды орнату кезінде саңылаулар өлшемі үлкен болуы мүмкін. Егер ағынды сулар тазарту қондырғыларына сорғыш (насос) арқылы берілетін болса, онда торларды тек сорғыштардың алдында орналастыруға рұқсат етіледі. Торларды қалдықтардан мезгіл-мезгіл тазартып отыру қажет. Қалдықтардың мөлшері тәулігіне 0,1 м³-тан аз болған кезде, торларды қолмен тазарту, ал үлкен көлемде механикалық (механикалык тырмалар) жолмен тазарту рұқсат етіледі. Сонымен бірге, сорғыштардың немесе тазарту қоңдырғыларының алдына қатты қалдықтарды майдалау үшін уатқыш-торлар орнатылады. Майдаланған қалдықтар тазарту қондырғыларындағы тұнбалармен бірге өңделеді. Торлар жабық бөлмелерде, ал уатқыш-торларды ғимаратсыз каналдарда орналастыруға болады.

Құм ұстағыштар — кейінгі тазарту қондырғыларының (тұндырғыштардың) жұмысын жеңілдетіп, минералды қоспаларды, негізінен құмды ұстау үшін орнатылады. Тазарту қондырғыларының қуаттылығы тәулігіне 100 м³ жоғары болуы тиіс. Қондырғыларда құм ұстағыштардың саны 2-ден кем болмауы қажет. Олардың бірнеше түрлері бар:

• Көлденең (ағындар көлденең бағытта қозғалады).
• Тік (ағындар жоғары қарай қозғалады).
• Аэрацияданатын (түбінен ауа жіберіледі).

Көлденең құм ұстағыштардан судың ағып өту уақыты 30 секундтан, ал тік құм ұстағыштарда 20 секундтан кем болмауы қажет. Құм ұстағыштарда ұсталған құмдарды алып тастау қолмен және механикалық жолмен жүргізіледі. Құм ұстағыштардан шыққан құмды кептіру үшін құм алаңдары ұйымдастырылады. Жақсы жүмыс істейтін көлденең құм ұстағыштарда барлық минералды ластаушылардың 75 пайызға дейінгі мөлшері ұсталынады.

Тұндырғыштар — негізінен ерімейтін органикалык ластаушыларды тұнбаға түсіру үшін арналған.

• Өзінің пайдалану мақсатына байланысты тұндырғыштар біріншілік (биологиялық тазартуға дейін) және екіншілік (биологиялық тазартудан кейін ағындарды мөлдірлендіру үшін) болып бөлінеді.
• Жұмыс істеу тәртібіне қарай тұндырғыштар мезгілдік (жанаспалы) әсер ететін және үздіксіз әсер ететін (ағынды) деп бөлінеді. Іс жүзінде көбінесе ағынды тұндырғыштар қолданылады.
• Судың ағысының бағытына қарай тұндырғыштар тік, көлденең және радиалды (көлденеңнің бір түрі) болып бөлінеді.
• Тік тұндырғыштар — түбі конус тәрізді, шеңбер тәрізді резервуарлар. Ағындар орталық құбырға түсіп, конусқа дейін жылжиды, одан кейін ақырын жоғары қарай көтеріліп, су ағызатын науаға түседі. Орталык құбырдың төменгі бөлігіндегі тұнбалардың жоғары көтерілуін болдырмау үшін шағылыстыру қалқаны орналастырылады. Тұрмыстық ағынды сулардың көтерілу жылдамдығы негізінен 0,7 мм/с-тен аспауы кажет. Тік тұндырғыштар көлденең тұндырғыштарға қарағанда, оның тұнбаларды тұндыру қызметі (тұнба құбырлары арқылы) едәуір жоғары және аз көлемді алады. Олардың терең (10 метрге дейін) орналасуы негізгі кемшіліктеріне жатады, сондықтан оның құнын және шектеулі өткізгіш қабілеттілігін жоғарылатады. Теория жүзінде мөлдірлендіру тиімділігі 50 пайызға тең, бірақ іс жүзінде 40 пайыздан аспайды.
• Көлденең тұндырғыштар — бірнеше бөліктерге бөлінген тік бұрышты резервуарлар. Егер де олардың біреуінде тазарту немесе жөңдеу жұмыстары жүргізілетін болса, онда басқалары жүмыс істей береді. Судың қозғалыс жылдамдығы 5-10 мм аралығында болады. Тұндырғыштың алдыңғы бөлігінде орналасатын тұнба (ил) шұңқыры болады. Түбі тұнба шұңқырына қарай еңістеу болып келеді. Тұндырғыштардағы тұнбалар мезгіл-мезгіл қырғышпен, сорғышпен немесе элеватормен алынып, тазартылып отырады.
• Радиалды тұндырғыштар шеңбер тәрізді резервуарлар (диаметрі 60 метрге дейін) түрінде болады. Оған ағынды су төменнен беріледі, ол радиалды түрде орталықтан шетке қарай қозғалып отырады. Сондықтан судың қозғалыс жылдамдығы төмендейді, соның әсерінен өлшенді заттар тұнбаға түседі. Радиалды түндырғыштар біріншілік жөне екіншілік мақсатта пайдаланылуы мүмкін. Онда өлшенді заттар 60 пайызға дейін ұсталады. Тазарту тиімділігін жоғарылату үшін ағындарды тұндырғыштарға түсер алдында аэрациялау жүргізіледі. Алдын ала аэрациялау тұндыру кезіңде қалалық ағындардан ауыр металдардың ұсақ дисперсті қосылыстарын жояды, бүл гигиеналық тұрғыдан аса маңызды. Негізінен, тазарту қондырғыларында кемінде 2 радиалды тұндырғыштар орналастырылады. Кейде оларды төрт-төрттен бір блокқа жинақтайды.

Тұнбалардың қауіптілігі

Тұндырғыштарға түсетін тұнбалар санитарлық жағынан қауіпті болып табылады. Онда патогенді микрофлора, гельминттердің жұмыртқалары, сонымен қатар жағымсыз иісі болады. Оның жалпы көлемі негізінен барлық ағындардың бір пайызынан аспайды, белсенді тұнбаның мөлшері тұнбалардың 60—70 пайызын құрайды. Ағынды сулардың тұнбаларында 75 пайызға дейін органикалық заттар, 4 пайызға дейін фосфор, 6 пайызға дейін азот және басқа да микроэлементтер кездеседі. Олар тыңайтқыш ретінде қолданылуы мүмкін. Қалалық ағынды су стансаларының тұнбаларында В тобының барлық дәрумендері түгелдей кездеседі. Коммуналды шаруашылық академиясының зерттеулері белсенді тұнбаны ауыл шаруашылығында мал азығына қоспа ретінде пайдалануға болатыңдығын көрсетті. Белсенді тұнба — бұл органикалық заттармен минералдайтын қаныққан микроорганизмдерден тұратын тұнбалардың үлпектері. Ағынды сулардың тұнбалары органикалық заттардың болуына байланысты тез шіриді, ал онда көптеген бактериялардың болуы санитарлық жағынан қауіп туғызады. Осыған байланысты тұнбаларда анаэробты ашу (брожение) үрдісі жүреді. Органиканың ыдырау үрдісіңде көп мөлшерде метан бөлінеді, сондықтан үрдіс "метандық ашу" деп аталады. Ашу (божу) үрдісі арнайы кондырғы-метантенкте жүреді, оған тұнбалар тұндырғыштан түседі. Метантенктер түбі конус тәрізді және герметикалық жабылған темір бетонды резервуар, оның жоғары болігінде газ шығаратын саңылау болады. Алынған газ ыстық бумен метантенктегі қоспаларды ысыту үшін қолданады, бұл ашу үрдісін жеделдетеді. Бұрыннан жиналған тұнба резервуардың төменгі бөлігіне жиналып, кептіру үшін тұнба алаңына беріледі. Метантенктің қақпақшасы жарылыс болдырмау үшін жылжымалы болады. Бірақ, отандық тәжірибеде жылжымайтын қақпақшалар көп тараған. Ашу үрдісі екі түрде жүреді: мезофилді (25-35° С кезінде) және термофилді (40—55° С кезінде). Гигиеналық түрғыдан алғанда термофилді ашудың артықшылығы, онда патогенді бактериялар жоне гельминттердің жүмыртқалары өледі. Іш сүзегінің және дизентерияның қоздырғыштары бірнеше сағатта, ал гельминттер жүмыртқалары толығымен бірінші тәулікте жойылады.

Қондырғы түрлері

Ағынды суларды тазарту үшін тұндыру және ашу үрдісі бірге жүретін қондырғылар кеңінен қолданылады. Оған септиктер және екі қабатты (екі ярусты) тұндырғыштар жатады. Септик бір қабатты тұндырғыш, ол арқылы су баяу (4 тәулікке дейін) ағып өтеді. Септикте, оның түбіне тұнған тұнбалар 6—12 ай бойы болады, бүл шіру үрдісі үшін жеткілікті уақыт болып табылады. Септиктен шыққан ағынды сулардың шіріген иісі, ал тұнбаларда патогенді микроорганизмдер мен гельминт жұмыртқалары болады.

Септиктің сызбасы: 1 – ағынды сулардың келіп түсетін орны; 2 – мөлдірленген судың шығатын орны; 3 – камера аралық терезелер; 4 – құбырды тазалайтын саңылау; 5 – желдеткіш; 6 – тұнбаны шығаратын люк.

Санитарлық көзқарас бойынша септиктерді қолдануға шектеу қойылады, оны тек "кіші канализация" құрылымдарында қолдану қажет. Септиктерді шағын елді мекен орындарынан және ғимараттар топтарынан шығатын ағынды суларды, биологиялық тазартуға берер алдында алдын ала тазарту үшін қолданады. Ағындардың шығыны тәулігіне 25 м³-тан аспауы қажет. Судың мөлшері тәулігіне 5 м³-қа дейін жетсе 1 камералы, ал тәулігіне 10 м³ болса 2 камералы, тәулігіне 10 м³-тан жоғары болса 3 камералы септиктер қолданылады. Кез келген септик ағынды және тұнбалық бөліктерден тұрады.

Екі қабатты тұндырғыштарда (эмшер) ағындарды тұндыру, соңдай-ақ тұнбаларды ашыту және нығыздау үрдістері жүреді. Бүл цилиндр тәрізді немесе тік бұрышты формалы қондырғы, ол екі бөліктен, яғни тұндырғыштың жоғарғы бөлігінде орналасқан тұнбалық науадан және тұнба камерасынан тұрады. Тұнбалық науа көлденең тұндырғыштардың принциптері бойынша жұмыс істейді. Тұнбалар науаның төменгі бөлігіндегі саңылау арқылы шіру үрдісі жүретін тұнба камераларына түседі. Бұл жағдайда оның септиктен айырмашылығы — науаның төменгі шекарасының өзара қиылысу есебінен ағынды сүйықтыққа газдың түспеуі.

Тұнбалардың ашуы метантенкте жүретін үрдіске ұқсас, бірақ ол қыздырусыз, баяу жүреді. Реакцияны жеделдету үшін тұнба камерасына метандық ашу үрдісін туғызатын бұрынғы тұнбаны жіберу қажет. Тұнба бөлігі мұздап қалмас үшін оны жерге көмеді, ал тұндырғыштың бетін жылыту үшін жауып қояды. Негізінен тұнбалардың толық шіруіне 2—4 ай уақыт кетеді. Көбіне екі қабатты тұндырғыштарды темір бетоннан жасайды, оны өнімділігі тәулігіне 10-50 м³ болатын шағын, орташа тазарту қондырғыларында қолданады.

Залалсыздандыру барысы

Ағынды суларды механикалық тазарту стансасының сызбасы: 1 – торлар; 2 – құм ұстағыштар; 3 – тұндырғыштар; 4 – залалсыздандырғыш; 5 – контактілі резервуар; 6 – метантенк; 7 – тұнба алаңдары; 8 – құм алаңдары; 9 – ұсақтағыштар; 10 – сүзіліп шыққан суды ағызу.

Тұндырғыштардан шыққан тұнбаларды залалсыздандыру үшін, тұнба алаңдарына жібереді, ол оңда ауданның климатына байланысты 1-3 жыл аралығында сақталады. Бұл — жан-жағынан топырақ біліктермен қоршалған, аймақтың жоспарланған бөлігі (карта). Ылғалдың көп бөлігі буланып кетеді, ал қалған бөлігі грунт қабатына сіңеді. Сондықтан, фунт суының тұру деңгейі 1,5 метрден кем болмауы керек. Солтүстік аудандарда тұнба суларын (тұнба суаттарын) беткейлік бүру жүргізіледі, ал қыста мұздатылған тұнбаларды жайып қояды және ауыл шаруашылық алаңдарына жеткізіледі. Қазіргі заманғы ірі тазарту стансалары үшін тұнба алаңдарын және суаттарды ұйымдастыру тиімсіз, өйткені, олар үлкен аймақты алады. Бұл жағдайда тұнбаларды механикалық залалсыздандыру жүргізіледі.

Ағынды суды биологиялық тазарту

Механикалық тазартудан өткен ағынды сулар көбіне органикалық заттармен өте ластанған болып келеді. Механикалық тазарту (торлар, құм ұстағыштар, тұндырғыштар) ағынды сулардағы оттегінің биохимиялық қажеттілігін 30 пайыздай ғана төмендетеді. Мұндай жағдайларда табиғи және жасанды түрде жүретін биологиялық тазарту үрдістерін қолданады. Табиғи биологиялық тазартуға суару алаңдары, сүзу алаңдары, биологиялық тоғандар, ал жасанды биологиялық тазартуға биосүзгілер, аэросүзгілер, аэротенктер жатады.

Табиғи биологиялық тазарту. Суару алаңдары

Суару алаңдары — бұл бір уақытта ағынды суларды тазарту үшін және ауыл шаруашылық дақылдарын өсіру үшін арнайы, жоспарланған жер учаскелері. Егер бұл учаскелерді тек ағындарды тазарту үшін қолданатын болса, олар "сүзу алаңдары" деп аталады. Тазарту үрдісі дегеніміз ағынды суларды жер қыртысы арқылы сүзу болып табылады. Оның жоғарғы қабатында көптеген микроорганизмдерден тұратын қабықша түзетін, өлшемді және коллоидты заттар ұсталынады. Соңынан ауа оттегін қолдану арқылы, органикалық заттар минералдық заттарға айналады.

Суару алаңдары мен сүзу алаңдары ағындарды "топырақтық тазарту" әдістері деп те аталады. Экономикалық жағынан олар үлкен шығынды қажет етпейді, бірақ қолдануда бірнеше шектеулерге ие: оларды қолдану үшін грунт суының тереңдігі 1,25 м-ден кем болса рұқсат етілмейді; суық климат, жер қыртысы су өткізгіштігінің төмендігі және көп мөлшердегі атмосфералық жауын-шашын да оларға қойылатын шектеулер болып табылады.

Суару алаңдарының екі түрі бар:

• ағынды суларды санитарлық мақсатта тазарту үшін қолданылатын коммуналдық түрі;
• егістік өнімдерін жоғарылату үшін қолданылатын тазарту түрі — егіндіктік суару алаптары.

Біріншісі коммуналдық мекемелерде, екіншісі ауыл-шаруашылығында қолданылады.

Алаңдар суару тәсіліне қарай:

• жаппай құю;
• арықтар бойымен;
• жаңбырлату;
• жер астылық суару болып бөлінеді.

Жаппай құю тек сүзу алаңдарында пайдаланылады. Санитарлық көзқарас бойынша ауаны, топырақты патогенді микроорганизмдермен ластамайтын жер асты суару әдісі едәуір тиімді болып табылады. Бірақ суару тәсілдерінің гигиеналық сипаттамасы ағынды суларды тазарту деңгейімен және өсірілетін өсімдік түрлерімен анықталады.

Санитарлық талап бойынша суару үшін тек механикалық және жасанды биологиялық тазартудан өткен ағындарды қолдану рұқсат етіледі. Ағынды сулар мөлшері аз (тәулігіне 1000³-қа дейін, III және IV климаттық аудандар үшін 5000 м³-қа дейін) болған кезде және жасанды биологиялық тазарту қондырғылары болмаса, ағынды суды дайыңдау биологиялық тоғандарда немесе жинағыш-суаттар жүйесінде жүргізу рұқсат етіледі.

Табиғи биологиялық тазарту. Биологиялық тоғандар

Биологиялық тоғандар өзіндік тазарту қондырғылар ретінде, сондай-ақ ағындарды жасанды биологиялық қондырғылардан кейін қайта тазарту үшін қолданылады. Бірінші жағдайда ағынды сулар тоғанның 4—6 сатысы арқылы жүйелі түрде өтеді. Бірақ биологиялық тоғандар жылдың жылы мезгілінде ғана тиімді, яғни оның қолдану аймағын шектейді. Негізінен мұндай тоғандар терең емес (1 м дейін), жақсы жылытылады және көп мөлшерде балдырлар болады, сонымен қатар радиактивті қоспаларды ұстап қалады. Ағынды сулардың биологиялық тоғандарда болу уақыты ауданның климатына және жыл мезгіліне (көктем, жаз, күз) байланысты 5—14 күнге дейін өзгеріп отырады. Қыста ағынды су жинағыш-тоғанға жіберіледі.

Табиғи биологиялық тазарту қондырғылары үшін санитарлық қорғаныс аймағы бекітіледі, оның ені қоңдырғылар түріне, суару әдісіне және ағынды сулардың шығынына байланысты. Егіндіктік суару алаңдары үшін ең аз санитарлық қорғаныс аймағының ені кем дегенде 100 м (топырақ ішілік суару), ең жоғарғысы - 750 м (ұзақ ағынды жаңбырлату) болады. Санитарлық қорғаныс аймағының елді мекендерде орналасқан жағында ені 15 м кем емес, ал магистральды жолдарды бойлай 10 метрлік орманды қорғаныс жолақтарымен қоршалады. Табиғи жағдайда ағындарды биологиялық тазарту жер қыртысының және суаттардың өзін-өзі тазарту қабілетіне негізделген.

Жасанды биологиялық тазарту

Жасанды биологиялық тазарту табиғи тазартуға ұқсас, бірақ ол арнайы тазарту қондырғыларында едәуір қарқынмен жүреді. Сонымен бірге мұнда микроорганизмдердің ағынды сулардағы қоспаларды тағам көзі ретінде тұтыну қабілеттілігі ескеріледі. Бұл микроорганизмдер жасанды дақылдандырылады және өмір сүру үрдісінде суды ластаушылардан, негізінен органикалық заттардан тазартылады. Көптеген органикалық емес қосылыстар қайта өңделеді: күкірт сутегі, аммиак, жартылай нитриттер және т.б. Бірақ кейбір қосылыстар биологиялық жолмен тотықпайды немесе бұл үрдіс едәуір баяу жүреді, яғни іс жүзінде маңызы жоқ. Бұл заттарға көптеген көмірсутектер, күрделі эфирлер, бояғыштар, синтетикалық беткейлік белсенді заттар жатады. Жасанды биологиялық тазарту үшін микроорганизмдер аэробты жағдайда, сондай-ақ анаэробты жағдайда да дақылдандырылады. Олар ағындардағы қоспалардың гидролитикалық ыдырауын жүргізетін ас қорыту ферменттерін бөледі. Тазарту қондырғыларының түрлеріне байланысты биологиялық тотығу қатты беткейде (сүзу материалдары) немесе сол өңделетін судың өзінде жүреді. Бірінші тәсіл биосүзгілерде, екінші тәсіл аэротенктерде қолданылады.

• Биологиялық сүзгілер — бүл ағындарды микроорганизмдері бар биологиялык қабықшамен жабылған сүзуші материалдар арқылы өткізуші қондырғы.

Биологиялық сүзгінің сызбасы: 1 – мөлшерлеуші бак; 2 – сифон; 3 – спринклерлер; 4 – магистральды труба; 5 – таратушы кұбыр; 6 – дренаж; 7 – ауа түсетін каналдар; 8 – шлакты сүзуші материал.

Биосүзгілер бөліктері:

• резервуарлар;
• сүзуші материалдар (гравий, ұсақталған тас, шлак және т.б.);
• сүзу беткейін ағындармен суландыру үшін қолданылатын су тарату қондырғылары;
• сүзілген суды шығару үшін қолданылатын дренаж.

Сүзуші материалдарды суландыру 3-5 минут аралығында жүреді, яғни бүл тотығу үшін қажетті ауа жіберуді қамтамасыз етеді. Бүл үрдістер суару және сүзу алаңдарында байқалатын үрдістерге ұқсас, бірақ едәуір қарқынды жүреді. Бұған циклдік суару, сондай-ақ жасанды ауа беру сияқты мүмкіндік туғызады. Соңғы жағдайдағы қондырғы аэросүзгі деп аталады.

Аэрацияланатын сүзгінің сызбасы: 1 – ауаның келіп түсуі; 2 – ағынды судың түсуі; 3 - тазартылған су.

Сүзуші материалдың жоғарғы қабаты (50 см-ге дейін) оттегімен едәуір қамтамасыз етілген, осының арқасында органиканың негізгі бөлігі тотығады. Биологиялық қабықшада болатын микроорганизмдер осы арқылы энергия және пластикалық материалдар алады. Нәтижесінде белсенді биологиялық қабықша массасы ұлғаяды. Тіршілігін жойған қабықша биосүзгінің шетіне қарай ағындармен жуылып, шайылады. Оның топырақтық тазартудан айырмашылығы биосүзгілердің қабықшасыңда ағынды судағы ішек және патогенді флораның санын төмендететін бактерия жойғыштардың мөлшері өте көп.

• Биосүзгілердің бірқатар белгілері бойынша бөлінуі:

1. Тазарту деңгейі бойынша. Биологиялық тазарту толық және толық емес болуы мүмкін. Сондықтан, негізінен өнімділігі аз биосүзгілер тек толық тазарту бойынша жұмыс істейді. Кейбір жоғары жүктемелі биосүзгілер тек жеңіл ыдырайтын органиканы (толық емес тазарту) ғана тотықтырып үлгереді, ал нитрификация үрдістері онда тіпті жүрмейді.
2. Жұмыс істеу тәртібі бойынша. Сүзгілер ағынды судағы ластаушылардың концентрациясына байланысты рециркуляция және үзіліссіз жұмыс істеуі мүмкін.
3. Өткізу қабілеттілігі аз (тамшылы) және жоғары (жоғары жүктемелі) болып бөлінеді.
4. Технологиялық сызбасы бойынша — бір сатылы және екі сатылы (жоғары деңгейде тазарту үшін).

Ағынды сулардың ластаушыларын сұйық ортада тотықтыру үшін биологиялық тазартудың келесі қондырғысы - аэротенкте жүргізіледі (ауа+резервуар). Ол терендігі 2-5 м болатын темір бетонды резервуар, су біріншілік тұндырғыштардан аэротенкке түседі, оның төменгі бөлігінен компрессор арқылы саңылаулы құбырлармен немесе кеуекті пластинкалармен (сүзгіш трос) ауа жіберіледі. Аэротенкте бактериялар мен үлпектердің көбеюі есебінен белсенді тұнба түзіледі. Аэротенк ағынды суда белсенді тұнбаның үлпектері түзілген соң ғана іске қосылады.

Аэротенк сызбасы: 1 – аэротенк; 2 – ағынды су; 3 – ауаның берілуі; 4 – тесікті пластинкалар; 5 – екіншілік тұндырғыштар.

Үрдісті жылдамдату үшін екіншілік тұндырғыштардан белсенді тұнба қосылады. Ауа ағыны суды оттегімен қанықтырады, сондай-ақ үлпектердің тұнуына мүмкіндік бермейді.

Аэротенктегі ағындарды биологиялық тазарту үрдісі биологиялық тоғандардағы үрдіске ұқсас, бірақ ол айрықша тез жүреді. Суаттардағы бірнеше тәулікте жүретін реакция жылдамдығы он есеге дейін артады.

• Аэротенктегі тазарту үрдісі екі фазада жүреді:

1. Бірінші фазада белсенді тұнбаның үлпектеріне органикалық заттар адсорбцияланады және жартылай тотығу жүреді (1 сағатқа созылады). Белсенді тұнбаның жоғары адсорбциялық қабілеті бар. Сонымен белсенді тұнбаның үлпектерінің беткейлік ауданының қосындысы 1 м³ сұйықтықта 1200 шаршы м-ге жетеді.
2. Екінші фазада жұтылған заттардың тотығуы және үлпектердің адсорбциялық қабілетінің қайта қалыптасуы жүреді (ұзақтығы 5-7 сағат). Ағынды сұйықтық аэротенктерден кейін екіншілік тұндырғыштарға түседі, онда олар белсенді тұнбаның үлпектерінен тазарады. Тұндырғыштардан шыққан су әрі қарай өңдеу үрдістеріне беріледі, ал тұнба аэротенкке қайта келеді. Қалдық тұнба біріншілік тұндырғыштарда жойылады.

Ағынды суларды залалсыздандыру

Ағынды суды тазартудың барлық түрлері (биологиялық тазартуды қоса есептегенде) олардың бастапқы сапасын жақсартқанымен, суаттарда бактериялардың жұғу қауіптілігін жоймайды. Жасанды биологиялық тазарту қондырғылары ішек таяқшасы бактериялар тобын 91—98 пайызға төмендетеді. Бұл мақсатта топырақтық әдістер тиімді болып табылады. Сондықтан механикалық және жасанды биологиялық тазартудан кейін, ағынды суды суаттарға қую алдында, оларды залалсыздандыру қажет. Дезинфекциялық заттар ретінде, су құбырындағыдай хлор жиі колданылады. Хлорлау үшін пайдаланылатын құрылым да су құбырындағыдай хлоратордан, араластырғыштар және жанаспалы резервуардан тұрады.

Хлорлау тиімділігі ағынды суларды алдын ала тазарту деңгейіне байланысты. Тазартудан өтпеген ағынды хлорлау тиімді емес, себебі нәтиже бермейді. Хлордың мөлшері ағындарды тазарту деңгейіне байланысты. Тазартылған ағынды суда үнемі органикалық заттар болады, ол хлорға қажеттілікті ұлғайтады. Сондықтан ағынды суларды залалсыздандыруда хлор мөлшері табиғи суларды залалсыздандыруға қарағанда жоғары (биологиялық тазартудан кейін — 3 мг/м³ және механикалық тазартудан кейін — 10 мг/м³) болады. 30 минуттық залалсыздандырудан кейін қалдық хлордың мөлшері 1,5 мг/л болуы қажет.

Механикалық тазарту қондырғыларының тиімділігі құм ұстағыштар мен тұндырғыштардан кейін ағынды сулардың құрамындағы қалкыған өлшенді заттардың мөлшері бойынша бағаланады. Әдетте бұл қондырғылар қалқыған өлшенді заттардың 60-70 пайызын ұстайды. Биологиялық тазарту қондырғыштарының тиімділігі биосүзгілерден кейін оттегіне биохимиялық тотығу көрсеткіші (биосүзгілерден кейін 80 пайызға төмендеуі қажет) бойынша және азот қосылыстары бойынша бағаланады. Олар қалалық ағындарда тазартқанға дейін аммоний азоты түрінде болуы мүмкін. Ағынды суларда нитриттер мен нитраттар тек биологиялық тазарту қондырғыларынан (биосүзгілер, аэротенктер) кейін пайда болады. Аммоний азотының мөлшері төмен және нитраттар мөлшері жоғары болған сайын, биототығу жақсы жүреді де биологиялық тазарту тиімділігі жоғары болады. Бірақ толық биологиялық тазартудан кейін де аммоний азотының барлығы дерлік нитраттарға дейін тотықпайды, себебі, ол органиканың тотығуына қарағанда екі есе көп оттегіні қажет етеді.

Ағындарды тазарту сапасының маңызды көрсеткішінің бірі — еріген оттегі болып табылады. Ағынды сулардың құрамында еріген оттегі болмайды, ал биологиялық тазарту қондырғыларының жұмысы үшін оның 1 литріндегі мөлшері 2 мг-нан, ал ашық суаттарда — 4 мг-нан төмен болмауы қажет. Қалалық ағындардың 1 литріндегі хлоридтер мен сульфаттардың мөлшері 150-250 мг болады, ал тазарту қондырғыларында олар ұсталынбайды.

Тазарту схемасы

Қалалық ағынды суларды тазартудың сапасы таңдалынған схема түріне байланысты. Соңғы жылдары тұщы судың жетіспеушілігі жағдайында ағынды суларды толық тазарту әдістері кең қолданылады (толық биологиялық тазартудан кейін). Негізінен ол коагуляция және сүзуден тұрады. Қазіргі заманғы технология қалалық ағындардың тазарту деңгейін, су құбырындағы судың алғашқы құрамы деңгейіне дейін жеткізіп, ауыз сумен қамтамасыз ету үшін қолдануға мүмкіндік береді.

• Сақтық санитарлық бақылаудың маңызды тапсырмаларының бірі - ағынды суларды тазартудың принципиалды схемаларын бағалау болып табылады. Әдетте ол канализация жобасын сараптауда жүзеге асырылады. Тазарту схемасын тандау ағынды судың мөлшеріне, яғни елді мекеннің үлкендігіне және оның орналасу жағдайына байланысты. Осыған байланысты тазарту схемаларының үш түрін ажыратады:

1. Үлкен канализация – ағынды судың тәуліктік мөлшері 10 000 м³–тан аспайтын елді мекендерде қолданылады. Оның құрамына құм ұстағыштар, тұндырғыштар, сүзу жене суғару алаңдары, аэротенктер мен биосүзгілер кіреді.
2. Кіші канализация – ағындардың тәуліктік мөлшері 25 тен 10 000 м³–қа дейін. Оның құрамына құм ұстағыштар, кіші сүзу және суғару алаңдары, биологиялык тоғандар мен биосүзгілер кіреді.
3. Жергілікті канализация – ағындардың тәуліктік мөлшері 25 м³–қа дейін. Оның құрамына септиктер, жер асты сүзу және суғару алаңдары, қуаттылығы төмен биосүзгілер, сондай-ақ кіші сүзуші қондырғылар – құдықтар, траншеялар кіреді.

Құрамында септик және жер асты сүзу алаңдары қондырғылары бар жергілікті канализация схемасы: 1 – вентиляциялық қада; 2 – ағынды суды ағызу; 3 – септиктер; 4 – негізгі құбыр; 5 – таратушы дренажды торап.

Құрамында септик және сүзуші құдықтары бар жергілікті канализация схемасы: 1 – ағынды суды ағызу; 2 – септик; 3 – түбіне гравий себілген сүзуші құдық.

Іс жүзінде ағынды суларды тазартудың принципиалды схемаларының түрлері көп болғанымен, гигиеналық және экономикалық мақсатта жоғарыда айтылған жіктелу негіз болуы қажет.

Гигиеналық талаптардың сақталуына бақылау жүргізу канализацияның барлық жүйесінде қарастырылған. Бұл мақсатта санитарлық бақылау нысандарына ішкі канализация (ағынды сулардың түзілу орны және оларды ғимараттан тыс ағызып шығару) және сыртқы (ағындарды елді мекеннен немесе кәсіпорындардан шетке шығарып, тазарту қондырғыларына жіберу) канализация жатады.

Санитарлық бақылау мақсаты

Күнделікті санитарлық бақылаудың мақсаты — канализация жұмысына және оның дұрыс эксплуатациясына, сондай-ақ ағынды суларды тазарту мен залалсыздандыру сапасына бақылау жүргізу. Күнделікті санитарлык бақылау кезінде зерттелетін нысанаға санитарлық тексеру жүргізіледі, бүл кезде келесі сұрақтар қарастырылады:

• канализация жобасымен танысу;
• елді мекенде канализациялаудың деңгейі;
• канализация және эксплуатациялау тәртібінің жоба мәліметтеріне сәйкес келуі;
• құрылыс және санитарлық қалыптар мен ережелерге сәйкес келуі;
• ауытқулар мен оларды жою бойынша шараларды қарастыру.

Санитарлық бақылаудың нысандарына үй канализациясы (ағындарды қабылдағыштар), канализациялық тораптың өзі, сондай-ақ бақылау құдықтары жатады. Санитарлық тұрғыда құдықтардың толып, ағындардың жер бетіне шығып ластануына жол берілмеуі керек. Сондай-ақ санитарлық бақылау нысандарына тазарту қондырғыларына ағындарды жіберу үшін қажетті насостық стансалар да жатады, ереже бойынша оны тұрғын ғимараттан кем дегенде 20—30 м қашықтықта канализацияланған аймақтың едәуір төменгі бөлігінде орналастыру қажет (ағынды сулардың көлеміне байланысты).

Санитарлық қызмет тұнбаларды және торларда ұсталған қалдықтарды жою және залалсыздандыру ретін бақылайды. Қабылдау резервуарларының толып кетуі кезінде апаттық жағдайларды болдырмаудың максималды мүмкіндігі өте маңызды болып табылады. Мұндай жағдайлар бұдан басқа ауытқуларда (электр энергиясының болмауы), яғни ерекше жағдайларда ғана рұқсат етілуі мүмкін.

Канализациялық тораптар механикалық жағынан берік және грунт суларына ағынды сулардың өту мүмкіндігін болдырмау үшін су өткізбейтін болуы қажет. Жартылай канализацияланған қалаларда құю стансаларына ерекше назар аударылады. Олар канализацияланбаған нысандардан шығатын сұйық қалдықтарды қабылдау және тораптарға жіберу үшін ұйымдастырылады.

Санитарлық дәрігер құю стансасының жобаға сәйкестілігін, эксплуатацияға берілу жағдайының құжатына сәйкестілігін анықтау қажет. Қоғамдық әжетханалар да санитарлық бақылаудың нысандарына жатады.

Санитарлық бақылау сатылары

Тазарту қондырғыларының жұмысына санитарлық бақылау жүргізу бірнеше сатыдан тұрады:

• Бірінші сатысы бойынша тексеру жиілігі нысандардың түрлеріне және тазарту жүйесінің күрделілігіне, сондай-ақ олардың жұмысындағы кемшіліктерге байланысты. Жүйелі түрде бақылау сәйкес ведомостволармен жүргізіледі, ал санитарлық дәрігер тазарту қондырғыларын 3 айда 1—2 рет тексереді. Бірінші тексеру кезеңінде міндетті түрде қондырғылардың жобаға сәйкестігімен, жіберу-жөндеу жұмыстарының актілерімен және басқа да құжаттармен танысу қажет.
• Екінші сатысында тазарту қондырғыларының жұмысына зертханалық бақылау жүргізіледі. Зертхананың жабдықталуы, оның жұмысының көлемі және оған қойылған мақсатқа сәйкестілігі тексеріледі. Суаттарға ағынды суларды ағызу жағдайына және залалсыздандыру тәртібіне ерекше көңіл бөлу қажет.

Санитарлық дәрігер ағынды суға бақылау зерттеулерін мезгіл-мезгіл жүргізіп, қадағалап және ведомостволық зертхананың мәліметтерімен салыстырып отырады. Тексеру механикалық тазарту қондырғыларынан (торлар, құм ұстағыштар, тұндырғыштар) басталады. Санитарлық жағынан едәуір жетілдірілген қондырғыға ұсақтағыш торлар жатады. Құм ұстағаштарға санитарлық бакылау жүргізген кезде ағынды сулардың ағу жылдамдығына аса көңіл бөлген жөн. Жоғары жылдамдықты су құмды ағызып алып кетеді де қондырғылардың жұмыс істеу тиімділігін төмендетеді. Ағындарды тұндырғыштардан өткізу кезінде қалыпты жылдамдық өлшенді заттардың және тұнбаның тұнуына қолайлы жағдай тудырады. Биологиялық тазарту қондырғыларына ерекше көңіл бөлу қажет. Оған бақылау құжатындағы талаптарға сәйкес жүргізіледі. Сондықтан тамшылы сүзгіге берілетін ағынды сулардың толық оттегінің биохимиялық қажеттілігі 220 мг/л-ден, ал пластмассалық сүзуші заттары бар биосүзгілерде 250 мг/л-ден, аэросүзгілерде 300 мг/л-ден аспауы қажет. Көрсеткіштері едәуір жоғары болса ағындарды қайта тазартудан өткізу қажет.

Суаттарды санитарлық қорғауда аэротенктер едәуір сенімді болып табылады. Күнделікті санитарлық бақылау кезінде, қондырғылардың тазарту тиімділігін төмендететін аймағының болу немесе болмауына көңіл бөлінеді. Негізінен тұрмыстық ағынды суларда беткейлік белсенді заттар көп мөлшерде кездеседі. Бұл аэротенктің жұмысын бұзатын көбіктің қарқынды түзілуіне алып келеді. Мүмкіндігінше беткейлік белсенді заттардың түсуін шектеу қажет, ал көбікті су бүрку арқылы жояды.

Сонымен қатар санитарлық бақылауға ағынды суларды суару және сүзу алаңдарында тазарту үрдісі де жатады. Бірінші жағдайда ағындарды тазарту және оның құрамындағы тыңайтқыштарды утилизациялау, ал екінші жағдайда тек тазарту үрдістері орындалады. Сондықтан суару алаңдарына берілетін судың сапасына және оның суландыратын ауданның бірлік мөлшеріне сәйкестігіне бақылау жүргізу қажет. Климаттық жағдайларға, топырақтың түріне және өсірілетін дақылдардың су сыйымдылығына байланысты суару тәртібі едәуір кең аралықта өзгеріп отырады. Вегетациядан тыс суару нормасы 2500 м³/га-ға жетуі мүмкін. Ылғалды немесе қысы қатты болатын климаттық аймақта жүктеме 500—1000 м³/га-ға дейін төмендейді.