Аэротенки — это железобетонные резервуары, обычно больших размеров, через которые медленно протекают подвергающиеся аэрации сточные воды, смешанные с активным илом.

Очищающее начало аэротенков — активный ил из бактерий и микроскопических животных. Источниками питания и бурного развития организмов активного ила служат загрязнения сточных вод органическими веществами и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Мельчайшие животные (инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и др.), пожирая бактерии, не слипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила. Следует отметить, что уже через несколько минут после контакта ила со сточной водой обычно концентрация в ней органических веществ снижается более чем наполовину. В целом содержание органического вещества в стоках в результате прохождения через аэротенки. сокращается на 90%.

В естественных условиях для биологической доочистки сточных вод используют биологические пруды и поля орошения или поля фильтрации.

Биологические пруды — это неглубокие земляные резервуары, обычно 0,5—1 м, в которых происходят те же процессы, что и при самоочищении водоемов. Они работают при температуре не менее 6°С. Обычно их устраивают в виде 4 —5 серий на местности, имеющей уклон. Располагают ступенями так, что вода из верхнего пруда самотеком направляется в нижерасположенный. Поля фильтрации предназначены только для биологической доочистки (очистки) сточных вод. На полях орошения одновременно с очисткой вод производится выращивание кормовых сельскохозяйственных культур или трав.

Выбор схемы очистки в конкретных условиях определяется показателями очищаемых вод, возможностью утилизации примесей и повторного использования очищенной воды для нужд производства. Отдельные виды промышленных сточных вод нуждаются в захоронении. Предоставление недр для захоронения вредных веществ, отходов производства и сброса сточных вод допускается в исключительных случаях и при соблюдении специальных требований.

Рассматривая меры по охране водных ресурсов, следует еще раз подчеркнуть, что сохранение в количественном и качественном отношении природных водоисточников является фундаментальным требованием, определяющим тактику и стратегию водохозяйственной деятельности.

Решение проблемы предотвращения загрязнения водоемов сточными водами состоит в создании безотходных технологических процессов. Под термином «безотходная технология» понимают комплекс мероприятий, до минимума сокращающий количество вредных выбросов. Одним из главных потребителей и загрязнителей воды является сельскохозяйственное производство. Вода — один из факторов урожая. Отсюда на орошаемых землях необходимо всеми силами и средствами беречь и экономить воду, сохранять при этом реки и озера в чистоте. Не допускать смыва почвы, поступления агрохимикатов в реки и озера, следует вести борьбу с фильтрацией и другими потерями воды.

На неорошаемых землях применение высокой агротехники имеет особо важное значение в сохранении чистоты водных ресурсов. Правильно проведенная пахота и в целом обработка почвы применительно к конкретным условиям, агролесомелиоративные мероприятия способствуют накоплению влаги в почве и обеспечивают чистоту воды. В сохранении чистоты водоемов в сельскохозяйственных предприятиях должно уделяться внимание организации водопоя домашних животных, строительству животноводческих и других сельскохозяйственных помещений, утилизации навоза и т. д. Все большее значение на промышленных предприятиях приобретает применение оборотной системы водоснабжения или повторного использования воды.

В 1985 году удельный вес оборотной и последовательно используемой воды на производственные нужды составлял 237,6 км³ , или 71 % от всей необходимой для производственных процессов. На предприятиях Оренбуржья введение оборотной системы водоснабжения дало возможность повторно использовать 1 млрд. 900 миллионов кубометров воды в год. Река Урал стала чище.

Внедрение в Челябинске оборотного водоснабжения на промышленных предприятиях позволило резко сократить потребление речной воды с 8,8 до 5,5 тыс. м³ /сутки и уменьшить сброс сточных вод в канализацию.

Важным источником воды являются подземные воды. Как уже было отмечено, запасы подземных вод в России значительны. Так, подземные воды к востоку от Коркино, Еманжелинска и Красногорска в Челябинской области на протяжении многих десятилетий служили источником их водоснабжения. Эти воды с успехом могут использоваться и для орошения.

На Южном Урале для орошения полей целесообразно использовать воды шахт, подземные воды от откачки вод при добыче полезных ископаемых.

Стратегия эффективного и неразрушительного для природной среды водопользования диктует и тактику современной водохозяйственной деятельности: научное обоснование и долгосрочное прогнозирование водного хозяйства города, области, региона и связанных с этим изменений в природной среде; оптимальное планирование и последовательное осуществление разумного водохозяйственного строительства; системный подход к решению вопросов. Значительную и весьма положительную роль в осуществлении этих задач играют математическое моделирование, мониторинг и прогнозирование.

3. Характеристика водных объектов Челябинской области и источники их загрязнения

По территории Челябинской области протекает 3602 реки общей протяженностью 17,925 тыс. км, находится 467 прудов и водохранилищ, 3170 озер общей площадью 2125 км² (из них 1340 учтенных озер общей площадью водной поверхности свыше 1500 км² ), принадлежащих бассейнам Каспийского моря (реки бассейнов Камы и Урала) и Карского моря (бассейна р. Тобол).

Среднегодовой объем стока по области относительно мал и составляет всего 6,34 км³ , а в маловодный год 95-процентной обеспеченности он снижается в 2,5 раза – до 2,56 км³ . На бассейн р. Тобол приходится 19 %, на бассейн р. Урал – 10 %, на бассейн р. Кама – 71 % всего стока. Основная часть стока (до 85 %) приходится на период весеннего половодья. Pеки в большинстве маловодны. Из пpотекающих по территории области 3602 pек 90 % относятся к очень малым, длиной менее 10 км.

Более половины рек (55 %) приходится на западную горную часть области, где протекают реки бассейна Камы: Уфа, Ай, Юрюзань, Сим и др. со своими притоками.

На территории Челябинской области расположено 3170 озер общей площадью 2125 км² (из них 1340 учтенных озер общей площадью водной поверхности свыше 1500 км² ). При этом в бассейнах рек Урала и Камы озера очень немногочисленны. Большая часть озер (среди них 12 крупных с площадью зеркала не менее 25 км² ) расположена в бассейне Тобола, в основном это небольшие водоемы, занимающие бессточные впадины. Вообще многочисленные озера области невелики (свыше 90 % озер имеют площадь зеркала менее 1 км² ). Наиболее крупные – Увильды (68,1 км² ), Уелги (60,3 км² ), Шаблиш (32,0 км² ), Иткуль (30,1 км² ), Тургояк (26,4 км² ), Тишки (25,5 км² ), Синара (24,4 км² ), Б. Куяш (24,1 км² ), Смолино (21,7 км² ), Таватуй (21,2 км² ). Сложная физико-географическая обстановка на территории Южного Урала способствует значительным вариациям минерализации озерных вод и, следовательно, неравноценности многих озер как объектов водопотребления. В горно-лесной зоне распространены пресные озера с минерализацией от 25 до 400 мг/л, т.к. в этой зоне достаточное увлажнение, а подстилающие горные породы малорастворимы. Они имеют высокую прозрачность, служат излюбленными объектами рекреации, некоторые из них (Увильды, Тургояк, Б. Кисегач, Иткуль и др.) объявлены памятниками природы и входят в курортные зоны федерального значения. В лесостепной и степной зонах минерализация озерных вод в результате недостаточного увлажнения и засолености почвогрунтов достигает от 400 до 6000 мг/л. Некоторые из таких озер (Смолино, Горькое, Сладкое, Б. Шантропай и др.) также являются памятниками природы, т.к. их воды и донные отложения (грязи) имеют высокое бальнеологическое значение.

По состоянию на 01.01.06 на территории Челябинской области учтено 467 гидротехнических сооружений (ГТС) – прудов и водохранилищ, из них поднадзорных Управлению Росприроднадзора – 460, в т.ч. 455 ГТС прудов-водохранилищ и пять накопителей жидких отходов. Подавляющая часть ГТС расположена в бассейне Тобола – 351 объект.

Водохранилищ объемом свыше 10 млн м3 – 32, или около 5 % от общего количества сооружений. Их общий объем 3,3 км³ , или 60 % зарегулированного стока. Водохранилища, в основном, многолетнего регулирования, комплексного назначения, предназначены для водоснабжения крупных промузлов и населенных пунктов и для срезки пиков паводков и половодий.

Водохранилищ единичной емкостью от 500 тыс. м³ до 10 млн м³ – 157, или 30 % гидротехнических сооружений. Из общего количества прудов и водохранилищ 279, или более 60 % – сельскохозяйственного назначения единичной емкостью менее 500 тыс. м³ . 30 ГТС относятся к категории прудов-накопителей, шламохранилищ, хвостохранилищ.

Ввиду многочисленности и разнообразия водных объектов на территории Челябинской области значительная их часть в разное время получила статус особо охраняемых природных территорий (ООПТ), памятников природы регионального значения. Всего на территории области находится 67 водоемов-ООПТ, это, главным образом, объекты естественного происхождения (крупнейшие озера, реки), однако некоторые из ООПТ относятся к категории гидротехнических сооружений и могут рассматриваться также как памятники материальной культуры.

Главнейшие водные объекты, имеющие статус ООПТ – озера Увильды (крупнейшее озеро области, глубокий олиготрофный водоем с чистой водой, имеющий важное рекреационное и научное значение, в т.ч. для сохранения биоразнообразия), Иткуль (рекреационное и научное значение), Большой Шантропай (рекреация, бальнеология), Аракуль (рекреация), Серебры (научное значение), Тургояк (рекреационное и научное значение), Большой Еланчик (рекреация), Кара-Чура (сохранение биоразнообразия водоплавающих птиц), Сладкое (бальнеология), Смолино (рекреация, научное значение, сохранение биоразнообразия), Еловое (рекреация), Большой Кисегач (рекреация), Горько-Соленое (бальнеология) и другие; водохранилища Аргазинское (представляет интерес как крупнейший водоем области, источник питьевого водоснабжения Челябинска, важный объект научных исследований в области гидрологии и гидробиологии), Иремельское (источник водоснабжения г. Миасса), Киалимское (источник водоснабжения гг. Миасса и Карабаша); пруды-водохранилища Миньярский и Симский (рекреация, научное и историко-культурное значение, сохранение биоразнообразия); реки Куштумга, Большой Киалим, Атлян, Ай, Шумга, Аша и другие, имеющие большое значение для развития туризма ввиду высокого рекреационного, эстетического значения.

Оценка вклада хозяйственных комплексов

Водные ресурсы Челябинской области используют более 800 предприятий, организаций и учреждений. Объем использования воды составляет немного более 9 млрд м³ в год и зависит как от состояния самих водных ресурсов в разные годы, так и от развития систем водоснабжения, в т.ч. оборотного и повторного, состояния промышленных предприятий, потерь при транспортировке и т.д. В 2000–2003 гг. водоиспользование было относительно стабильным на уровне около 9 млрд м³ в год, начиная с 2004 г. объемы резко выросли на 600–700 млн м³ в год, что, связано, очевидно, с общим ростом промышленного производства и ЖКХ. Это доказывается тем, что забор воды как из поверхностных, так и подземных источников в области неуклонно снижается, а объем расходов в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения возрастает.

К сожалению, в области еще весьма велики потери при транспортировке воды, связанные с общим неудовлетворительным состоянием водоводов и коммуникаций водопотребителей. Потери составляют около половины объема всего безвозвратного водопотребления из водных ресурсов области и многолетняя динамика этих величин имеет синхронный характер. Остальная часть безвозвратного водопотребления в значительной степени (до 90 %) зависит от роста объемов использования воды в системах оборотного и повторно-последовательного водоснабжения.

Главным образом используются поверхностные водные объекты, объем забора из них достигает 80 %, остальное дают подземные воды.

Например, в 2005 г. забрано для использования 961,49 млн м³ , в т.ч. из поверхностных водных объектов – 766,84 млн м³ , из подземных водных объектов – 194,65 млн м³ .

Как подземные, так и поверхностные водные ресурсы используются на следующие цели:

– на хозяйственно-питьевые нужды;