Как в современных мегаполисах происходит очистка и обезвреживание коммунальных стоков? Многие слышали о так называемых полях орошения. Что они собой представляют и в чём заключается принципиальная разница между зарубежными и отечественными системами?
Н. Дейко, ученик 10-го класса, Ленинград
Исторические корни: от древности до наших дней
Технология полей орошения не является изобретением современности — её истоки уходят в глубокую древность. Уже в цивилизациях Вавилона, Афин и Древнего Рима существовали разветвлённые канализационные сети, которые завершались именно такими полями. Наиболее хорошо изучены фрагменты римской системы, которая, по сути, стала прообразом современных решений: сточные воды сначала проходили через решётки для задержки крупного мусора, затем отстаивались в специальных ямах, где оседали мелкие взвеси и даже яйца паразитов. После этого частично очищенная жидкость по каменным или глиняным лоткам направлялась на сельскохозяйственные угодья, обогащая почву органическими и минеральными веществами — соединениями азота, фосфора и калия. Для Рима с его миллионным населением эта система стала спасением: она предотвращала загрязнение реки Тибр и позволяла получать высокие урожаи на удобрённых полях. Жаркий итальянский климат с обилием солнечного ультрафиолета и хорошая аэрация почвы практически полностью уничтожали патогенные микроорганизмы. Эффективность была столь высока, что за весь период использования системы в Риме не было зафиксировано крупных эпидемий. Однако её обслуживание требовало колоссальных затрат, что побудило императора Веспасиана ввести специальный налог на пользование общественными туалетами. Именно с этим событием связано известное выражение «Деньги не пахнут».
Современные реалии: чем опасны сегодняшние стоки
В наши дни сточные воды крупных городов и животноводческих комплексов часто поступают на поля орошения либо после недостаточной очистки, либо вовсе без неё. Важно понимать, что состав современных коммунальных стоков кардинально отличается от древнеримских. В общую канализацию сбрасываются промышленные отходы предприятий, институтов, фабрик и заводов, содержащие множество токсичных органических и неорганических соединений. Легкорастворимые соли тяжёлых металлов, пестициды и другие опасные вещества беспрепятственно проходят через традиционные очистные сооружения и попадают в почву. Около 98% этих загрязнителей оседает в верхнем, самом плодородном гумусовом слое, отравляя его и уничтожая полезную почвенную микрофлору. Земля теряет способность к самоочищению, и токсичные стоки проникают в грунтовые воды, а оттуда — в родники, ручьи, реки и водоёмы. Иногда загрязнение доходит даже до артезианских горизонтов, что вынуждает тратить дополнительные ресурсы на обеззараживание питьевой воды, как это произошло, например, с источниками нарзана, московской минеральной водой и «Боржоми». Аналогичные проблемы фиксируются и в других странах, включая США и Францию.
Экологическая катастрофа: открытые водоёмы и почвы
Ситуация с открытыми водоёмами ещё более тревожна. Концентрация болезнетворных бактерий в них часто превышает предельно допустимые нормы в сотни и тысячи раз. Так, в низовьях Волги в отдельные годы уровень загрязнения холерным вибрионом зашкаливал, и лишь экстренные дорогостоящие меры предотвращали эпидемии. Следует отметить, что многие города сбрасывают в Волгу как промышленные, так и бытовые стоки без какой-либо очистки.
Особенно драматична ситуация в Волгограде, где загрязнение вод привело к гибели уникального стада осетровых. В результате зарубежные страны отказались от закупок волжской осетрины и чёрной икры из-за риска отравления. Отравленная почва также выходит из строя, часто навсегда. Продукты, выращенные на земле, загрязнённой кадмием, ртутью или свинцом, сами становятся ядовитыми. Даже лесопосадки не решают проблему: в Голландии в лесах, высаженных на бывших полях орошения, до сих пор установлены предупреждающие таблички об опасности для здоровья.
Ведомственный подход и его последствия
Погоня за плановыми показателями, отсутствие рыночных механизмов и монополизация отраслей привели к тому, что предприятиям стало невыгодно строить эффективные очистные сооружения или внедрять малоотходные технологии. Результатом стало появление ещё одного негативного явления — гигантских прудов-отстойников, куда после поверхностной, чаще всего лишь механической, очистки сбрасываются промышленные стоки. Под Волгоградом такие зловонные разноцветные «озёра» занимают площадь около 20 квадратных километров, а под Алма-Атой — целых 60 квадратных километров. Подобная картина характерна для многих регионов.
При этом появляются новые проекты, например, от Министерства водного хозяйства, предлагающие создание огромных полей орошения вдоль Волги для полива чернозёмов промышленными стоками. Учитывая, что эти стоки представляют собой концентрированные рассолы (до 90 граммов солей на литр), их планируется разбавлять либо бытовыми стоками, либо волжской водой. К 2005 году предполагалось орошать такими водами 7,5 миллиона гектаров, что фактически означало бы отравление всего земельного фонда Поволжья.
Конкретные примеры и синергетический эффект
Под Волгоградом уже развернулось строительство полей орошения с планами полива сельхозугодий сточными водами Светлогорского завода БВК (содержащими сальмонеллу, кишечную палочку и другую патогенную микрофлору), завода минеральных удобрений (натрий, хлор) и НПО «Каустик» (пестициды, ртуть). При смешивании этих стоков возникает синергетический эффект — взаимное усиление токсичности, делающее смесь в сотни и тысячи раз опаснее исходных компонентов. Аналогичная картина наблюдается и под Алма-Атой, только в ещё больших масштабах.
Пути решения: опыт животноводства и промышленности
Отдельную проблему представляют стоки животноводческих ферм, особенно свиноводческих, ведущие к загрязнению подземных вод, засолению и деградации почв. Здесь существует два основных пути решения: аэробная очистка в аэротенках с окислением органики или анаэробная переработка в герметичных ёмкостях. В последнем случае бактерии, разлагающие органику без доступа воздуха, производят метан, который можно использовать в хозяйстве, а развивающаяся при этом высокая температура убивает патогены. Именно такую технологию активно применяют американские фермеры и японские производители свинины.
В наших условиях внедрение таких методов затруднено необходимостью больших объёмов нержавеющей стали для оборудования, отсутствием специализированной техники для внесения удобрений и, что самое главное, потерей экономической заинтересованности крестьянина в результатах своего труда.
Передовые технологии: зарубежный опыт
Наиболее сложной задачей является очистка городских стоков. Оптимальное решение — перевод промышленных предприятий на безводные или маловодные технологии, а там, где это невозможно, — внедрение глубокой очистки. На Западе такой подход уже стал нормой. Например, в США на производство тонны стали тратят в 10–12 раз меньше воды, чем у нас, а в Финляндии на тонну бумаги — в 12–15 раз меньше, причём качество продукции при этом выше.
Освобождённые от промышленных загрязнителей коммунальные стоки после стандартной очистки направляются в огромные аэротенки (высотой с трёхэтажный дом) с активным илом, где полезные микроорганизмы поглощают остатки органики и вредных веществ. Дальнейшая доочистка проводится с помощью ультразвука или ультрафиолета для уничтожения патогенной микрофлоры. Образующийся осадок активного ила обеззараживается и после завершения всех биологических процессов прессуется в брикеты, которые продаются фермерам как качественное органическое удобрение.
Надежды на будущее
Очень хотелось бы, чтобы подобные современные очистные сооружения появились и в нашей стране. Сейчас, в условиях конверсии оборонной промышленности, такие надежды обретают реальные основания. Каждый крупный город или посёлок мог бы получить собственную очистную станцию, оборудованную, например, установками с кипящим слоем. Только так мы сможем окончательно избавиться от архаичных, дурно пахнущих и опасных для здоровья полей орошения, перейдя к безопасным и эффективным технологиям обращения со сточными водами.
А. Катамахин, эколог-эксперт