Кіріспе
Қалдық суларды тазарту үшін жобаланған және салынған тоғандар
Қалдықтарды тұрақтандыру тоғандары (ҚТТЖ) немесе тұрақтандыру лагуналары – органикалық заттардың мөлшерін азайту және қалдық сулардан патогендерді жою мақсатында қалдық суларды тазарту үшін жобаланған және салынған тоғандар. Бұл тоғандар – топырақтан жасалған құрылымдармен шектелген, адам жасаған ойыстар. Қалдық сулар немесе "түсетін" сулар тоғанның бір жағынан кіріп, бірнеше күннен кейін, тоған ішінде тазарту процестері жүзеге асырылған соң, екінші жағынан "шығатын" су ретінде шығады. Қалдықтарды тұрақтандыру тоғандары әлемнің барлық аймақтарында қалдық суларды тазарту үшін қолданылады, әсіресе жылы климатты дамып келе жатқан елдер үшін тиімді. Олар көбінесе канализациялық және өнеркәсіптік ағынды суларды тазарту үшін пайдаланылады, бірақ сондай-ақ муниципалитеттік ағынды суларды немесе жаңбыр суларын тазарту үшін де қолданылуы мүмкін. Жүйе бір тоғаннан немесе бірнеше тоғаннан тұруы мүмкін, олардың әрқайсысы ластаушы заттарды жоюда әртүрлі рөл атқарады. Тазартудан кейін, егер шығатын су талап етілетін стандарттарға сәйкес келсе (мысалы, патогендердің жеткілікті төмен деңгейі), оны жер бетіндегі суға қайтаруға немесе суару сулары ретінде қайта пайдалануға болады. Қалдықтарды тұрақтандыру тоғандарында табиғи тазарту процестері жүзеге асырылады, бұл процестерге уақыт керек, өйткені заттарды жою жылдамдығы төмен. Сондықтан, сыртқы энергияны қажет ететін басқа тазарту процестерімен салыстырғанда, үлкен аумақтар қажет. Бұл жерде сипатталған қалдықтарды тұрақтандыру тоғандарында аэраторлар қолданылмайды. Аэраторларды пайдаланатын жоғары өнімді лагуна технологиясы белсенді лай процесімен көбірек ортақ белгілеріне ие. Мұндай лагуналар дәстүрлі тұрақтандыру тоғандарына қарағанда аз аумақты пайдаланады және шағын қалаларда да жиі кездеседі.
Тұрақтандыру тұжырымдамасы
Кәріз сулары мен өнеркәсіптік қалдық сулардың көптеген түрлері органикалық заттарды қамтиды. Егер тазаланбаған ағынды су жерүсті су айдындарына (мысалы, өзендер мен көлдерге) жіберілсе, онда олардың органикалық заттары сол суларда тіршілік ететін микроорганизмдер үшін тамақ ретінде қызмет етеді. Бұл организмдер органикалық заттарды энергия өндіру және өсу-көбею үшін пайдаланады. Бұл олардың тыныс алуы арқылы жүзеге асады, оның нәтижесінде органикалық зат көмірқышқыл газы мен суға айналады. Бұл тұрақты компоненттер судың ластануына себеп болмайды. Сондықтан бұл процеске көбінесе органикалық заттың "тұрақтандырылуы" деп аталады. Дегенмен, бұл организмдер тыныс алу кезінде оттегін пайдаланады, соның салдарынан жерүсті сулардағы оттегінің концентрациясы төмендейді. Бұл судың ластануының негізгі проблемаларының бірі болып табылады, ол жерүсті су биотасына, соның ішінде балықтарға зиян келтіруі мүмкін. Қалдықтарды тұрақтандыру тоғандары қабылдаушы суға түсіп, оттегінің жұтылуынан туындайтын ластану мәселелерін болдырмау үшін осы биологиялық процестерді алдын ала қайталайды. Тоғандар ағынды суды қабылдайды және табиғи процестер арқылы, жерүсті сулардағы сияқты, тазалаудың бір бөлігі ретінде органикалық заттарды тұрақтандырады. Сондықтан оларды қалдықтарды тұрақтандыру тоғандары деп атайды.
Микроорганизмдер
Реакциялар көлде тіршілік ететін бірнеше микроорганизмдердің бірлескен қатысуымен жүзеге асады. Органикалық заттар биохимиялық оттегінің қажеттілігі (BOD) арқылы өлшенеді. Көлден шығатын судың BOD көрсеткіші кіретін судан төмен, бұл органикалық заттың алынуын көрсетеді. Бұл көлдік биом қалдық судан алынған органикалық затты тамақ ретінде пайдаланады. Қоректік заттар клеткалық материалға және тірі клеткалардың өсуі мен көбеюі сияқты тіршілік процестері үшін энергияға айналады. Бұл тірі жасушалардың бір бөлігі көлдегі жоғары трофикалық деңгейдегі организмдермен қоректенеді. Көлдердегі ең маңызды микроорганизмдер тобы – бактериялар, олар қалдық судан алынған органикалық заттардың көп бөлігін пайдаланады, сонымен қатар оттегі де тұтынады. Алгалар – микроорганизмдердің тағы бір маңызды тобы. Олар кіретін судың органикалық материалына тәуелді емес. Олар фотосинтез процесін жүзеге асырады, оның нәтижесінде өздеріне қажетті органикалық заттарды өндіреді және, ең бастысы, оттегі шығарады. Шығарылған артық оттегі көлдегі аэробикалық организмдердің тыныс алуын қамтамасыз етеді. Атмосфералық оттегі де сұйықтыққа сіңіріледі, бұл көл бетінің үстіңгі қабатында аэробикалық қабатты сақтауға көмектеседі.
Қысқылтек деңгейі
Сұйық бағанадағы оттегі концентрациясы өзгереді: бетке жақын концентрация жоғары болып, аэробалық организмдердің өсуін қамтамасыз етеді. Көлдің түбіне жақын күн сәулесінің енуі төмендеп, фотосинтез белсенділігі азаяды. Бұл осы жердегі оттегі концентрациясының төмендеуіне себеп болады. Соңында, төменгі қабаттағы шөгінділердің ішінде оттегі мүлдем жоқ. Мұнда органикалық заттар анаэробты организмдердің қорыту арқылы ыдырайды. Ағын суларда протозой патогендері цисталар немесе ооцисталар түрінде кездеседі. Гельминттер (құрттар) жұмыртқа түрінде болады. Протозойлық және гельминттік патогендерді тұндыру механизмі арқылы жоюға болады. Дегенмен, көл шламасы (тұнбасы) гельминт жұмыртқаларымен күшті ластануы мүмкін, және олар шламды көл ішінде бірнеше жыл сақтағаннан кейін де тірі қалуы мүмкін.
Факультативтік тоғандар
Шикі суды қабылдайтын факультативті тұрақтандыру тоғандары біріншілік факультативті тоғандар деп аталады. Егер олар анаэробты тоғандарда алдын ала тазартылған суды қабылдаса, оларды екіншілік факультативті тоғандар дейді. Факультативті тұрақтандыру тоғандары жоғары ағынды анаэробты лайлы реакторлар, тотығу каналдары немесе ауаланған лагуналар сияқты басқа да тазарту процестерінен кейін де қолданылуы мүмкін. Анаэробты тоғандармен салыстырғанда, факультативті тоғандар көбінесе қалыңдығы аз (1,5-2,5 метрге дейін) және бетінің ауданы әлдеқайда үлкен болады. Бетінің ауданы маңызды, себебі ол атмосфералық оттегінің еріуіне және күн сәулесінің суға сіңуіне жағдай жасайды. Бұл фотосинтез процесін күшейтеді, нәтижесінде көбірек оттегі өндіріледі. Көптеген тоғандарда органикалық заттардың ыдырауын және басқа да ластаушы заттарды жоюды барынша арттыру үшін бактериялар мен балдырлардың қатысуы қажет. Оларды белсенді сорғылы лай процесінен кейін де орналастыруға болады. Жетілдіру тоғандарының қалыңдығы 1,0 метрден кем болуы керек және суға көбірек оттегі сіңірілуі үшін үлкен беті болуы тиіс, бұл бактериялардың тиімді жұмыс істеуі үшін жеткілікті оттегімен қамтамасыз етеді.
Қолдану және жарамдылық
Қалдықтарды тұрақтандыру тоғандары негізгі мақсаты – органикалық заттарды жою және кейбір жағдайларда патогенді организмдерді күйретуде өте тиімді. Олардың жобалау критерийлері жылдар бойына көтеріңкі өзгеріске ұшырамады. Аймақтың нақты жағдайына байланысты құрылыс құны артып, басқа технологиялар деңгейіне жете алады. Қалдықтарды тұрақтандыру тоғандары – пайдалану және күтім тұрғысынан ең төмен құнмен қалдық суларды тазартатын процестердің бірі.