ბურაკ კიზილოზი

დოქტორი , კოჯაელის წყლის და საკანალიზაციო სისტემის ადმინისტრაცია, ყილდიზის ტექნიკური უნივერსიტეტი, თურქეთი

burakkiziloz@gmail.com





ასევე იხილეთ

 

 

გაფართოებული ძებნა

 

 

"ქიმიის უწყებანი" ტომი:1, ნომერი:2, 32-38 გვ.

პროექტ WASTnet-ის მნიშვნელობა ჩამდინარე წყლების გასუფთავების ბუნებრივი გამწმენდი სისტემების მნიშვნელობის ასამაღლებლად შავი ზღვისპირა ქვეყნებში

ქეთევან კუპატაძე, ბურაკ კიზილოზი

რეზიუმე: სტატიაში განხილულია ჩამდინარე (საკანალიზაციო) წყლების ძირითადი დამაბინძურებლები და მათი გაწმენდის ბუნებრივი სისტემები. ყურადღება გამახვილებულია ხელოვნურ ჭაობზე, განხილულია მისი ძირითადი ტიპები და წმენდის მეთოდოლოგია თითოეულის შემთხვევაში. მოცემულია ორი ქვეყნის, საქართველოს და თურქეთის ზოგადი მიმოხილვა, თუ რა მდგომარეობაა თითოეულ ქვეყანაში წყლის სისუფთავის მიხედვით და სად იყენებენ ბუნებრივი წმენდის აღნიშნულ მეთოდიკას. საუბარია WASTnet პროექტის მნიშვნელობაზე აღნიშნული საკითხის შესახებ ინფორმაციის გავრცელების საქმეში.

საკვანძო სიტყვები: წყლის დაბინძურება, ხელოვნური ჭაობი, ბუნებრივი გამწმენდი სისტემები



შესავალი

21-ე საუკუნეში გარემოს სისუფთავეს დიდი ყურადღება ექცევა, რადგან მომატებულია მისი დაბინძურების საფრთხე. როდესაც გარემოზე ვსაუბრობთ, განსაკუთრებული ყურადღება გვსურს წყალზე შევაჩერო, რადგან სწორედ წყლისგან შეიძლება გავრცელდეს პათოგენები ნიადაგში და ატმოსფეროში აეროზოლების სახით. აღარაფერს ვამბობ, სასმელი წყლის დაბინძურებაზე, ან მდინარეებზე და ზღვებზე, საიდანაც ქიმიკატები უკანვე გვიბრუნდება.

ამ მხრივ, განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ჩამდინარე წყლების გაწმენდის პროცესი, რადგან ზემოთ აღნიშნული დაბინძურებისთვის ერთ-ერთი საშიში წყარო, სწორედ ჩამდინარე წყლებია.

ჩამდინარე წყალი მუნიციპალური, სასოფლო-სამეურნეო ან სამრეწველო საქმიანობის საბოლოო ან თანაური პროდუქტია. ჩამდინარე წყლის ქიმიური შემადგენლობიდან კარგად ჩანს მისი წარმომავლობა. თუმცა, თვით ტერმინი „ჩამდინარე წყალი“ მიუთითებს, რომ ის ნარჩენი პროდუქტია და გარემოს ეკოლოგიური პირობების დაცვის მიხედვით უნდა იქნეს განადგურებული [1]. სხვადასხვა ქვეყნებში ჩამდინარე წყლების წარმოქმნის ინტენსივობა სხვადასხვაა; მისი ზოგადი შემადგენლობა იხილეთ ცრილში #1.

ცხრილი 1. ჩამდინარე (საკანალიზაციო) წყლის ზოგადი შემადგენლობა

კონცენტრაცია

დამაბინძურებლები

ერთეული

სუსტი

საშ.

ძლიერი

მყარი , მთლიანად ( მმ )

მგ ლ-1

350

720

1200

გახსნილი , მთლიანად
 (გმ )

მგ ლ-1

250

500

850

ფიქსირებული

მგ ლ-1

145

300

525

აქროლადი

მგ ლ-1

105

200

325

შეწონილი მყ. ნივთიერებები ( შმნ )

მგ ლ-1

100

220

350

ფიქსირებული

მგ ლ-1

20

55

75

აქროლადი

მგ ლ-1

80

165

275

გამოლექვადი მყ. ნივთ.

მგ ლ-1

5

10

20

BOD5 20° C -ზე

მგ ლ-1

110

220

400

საერთო ორგ. ნახშირბადი

მგ ლ -1

80

160

290

ჟანგბადი

მგ ლ -1

250

500

1000

აზოტი ( საერთო N )

მგ ლ-1

20

40

85

ორგანული

მგ ლ-1

8

15

35

თავისუფალი ამიაკი

მგ ლ-1

12

25

50

ნიტრიტები

მგ ლ-1

0

0

0

ნიტრატები

მგ ლ-1

0

0

0

ფოსფორი ( საერთო P )

მგ ლ-1

4

8

15

ორგანული

მგ ლ-1

1

3

5

არა ორგანული

მგ ლ-1

3

5

10

ქლორიდები

მგ ლ-1

30

50

100

სულფატები

მგ ლ-1

20

30

50

კარბონატული ტუტიანობა (CaC03)

მგ ლ-1

50

100

200

ცხიმი

მგ ლ-1

50

100

150

კოლის ბაქტერიები

CFU 100 მლ-1

106-107

107-108

108-109

აქროლადი ორგანული ნაერთები

მგ ლ-1

<100

100-400

>400

მსოფლიოში ჩამდინარე წყლების გაწმენდის და მართვის მრავალი მეთოდი არის შემუშავებული. ზოგიერთი კი შემუშავების პროცესშია. ძველთან შედარებით, ეს მეთოდები ეკოლოგიური, ეკონომიური და საზოგადოებრივი კუთხით გაუმჯობესებულია. გასუფთავების ახალი მეთოდები ბუნებრივ პროცესებს ეფუძნება და მდგრადობით გამოირჩევა, რასაც ვერ ვიტყვით იმ მეთოდებზე, რომლებიც დიდ ენერგიას საჭიროებს ან ქიმიურ კომპონენტებს იყენებს. (ცხრილი #2).

ცხრილი 2. ქალაქის და სოფლის ჩამდინარე წყლების გაწმენდა

ქალაქის

სოფლის

ხელოვნური ჭაობი

ინდივიდუალური სახლები

მემბრანული ბიო-რეაქტორი

განვითარებული გამწმენდი სისტემა

მცირე დიამეტრის შემკრები სისტემები

ბიოტუალეტები

კანალიზაციის და მიწისქვეშა წყლების სისტემები

საერთო და კლასტერული სისტემები

შლამის და სეპტიკური ნარჩენების გაწმენდის მეთოდები

 

 რას წარმოადგენს ჩამდინარე წყლების გაწმენდის იდეალური სისტემა? ასეთი სისტემა კარგი გამწმენდი და ესთეთიურად მიმზიდველი უნდა იყოს. გარემოზე კი მცირე ზემოქმედებას ახდენდეს. ის ჩამდინარე წყლის გაწმენდი ტრადიციული სისტემების ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესების ერთობლიობას წარმოადგენს, რომელიც ხელოვნურ გარემოში მიმდინარეობს. მისი მიზანი კი ჩამდინარე წყლიდან მყარი ნაერთების, ორგანული მასალის და თუნდაც საკვები ნარჩენების მოცილებაა. გაწმენდის ბუნებრივი სისტემები ჩამდინარე წყლების დაშლის ბუნებრივი პროცესების იმიტაციას ახდენენ და ხელს უწყობენ მავნე ნივთიერებების მოცილებას. როდესაც ბუნებრივი სისტემები ინტეგრირებულია ლანდშაფტთან ან შენობის დიზაინთან, ჩვეულებრივ გამწმენდ სისტემებთან შედარებით, ისინი შეიძლება გაცილებით სასარგებლოც კი იყოს. ჩამდინარე წყლების ბუნებრივი და ჩვეულებრივი გამწმენდი სისტემების ძირითადი პარამეტრების შედარება ნაჩვენებია ცხრილში #3.

ცხრილი 3. ბუნებრივი და ტრადიციული გამწმენდი სისტემები

ჩამდინარე წყლების გაწმენდა

ჩვეულებრივი

ბუნებრივი

მიზნები

ერთი

მრავალი

უპირატესობა გარემოსთვის

დაბალი

მაღალი (საცხოვრებელი გარემოს შექმნა, ესთეთიურობა, სწავლება და სხვა)

მშენებლობა

საჭიროა მექანიკური მოწყობილობა, ადამიანური რესურსები

მხოლოდ ბუნებრივი მასალები

ენერგია

ჩვ. ენერგიის წყარო

აუცილებელია

განახლებადი ენერგიის წყარო, მცენარეები და სხვა.

მექანიზმები

ტუმბოები, ჰაერის საქაჩები

ბუნებრივი ბაქტერიული პროცესები

პროცესები

ადამიანის მიერ კონტროლირებადი

ბუნებრივი

მონტაჟის ადგილი

არ არის მნიშვნელოვანი სად

მნიშვნელოვანია, დამოკიდებულია ქვეყნის მაშტაბზე

ხანგრძლივობა

დაბალი

მაღალი

ეფექტურობა

არასაკმარისად კონტროლირებადი შემთხვევითი ავარიების დროს

მგრძნობიარეა კლიმატის მიმართ, მოქნილია დამაბინძურებლების კონცენტრაციის და ნაკადის მიმართ

ღირებულება

მაღალია, ხშირ მონიტორინგს და სპეციალისტთა ჯგუფს საჭიროებს

დაბალი

მიწის ადგილი

მცირე

დიდი (გასათვალისწინებელია მიწის ფასი, სადაც გამწმენდი მცენარეები დაირგვება)

შენახვის ხარჯები

სრული ექსპლუატაციის პერიოდის მაღალი ხარჯები; კაპიტლური დანახარჯებიც;

სრული ექსპლუატაციის პერიოდის დაბალი ხარჯები; ხშირად

დაბალი კაპიტლური დანახარჯებიც;

ზოგადად, გამწმენდი ბუნებრივი სისტემები, ჩვეულებრივთან შედარებით, წარმოადგენენ ალტერნატივას, რომელიც გარემოსთან ადაპტირებული, არა აგრესიული, ნაკლები დანახარჯის მქონეა. ისინი მცირე დასახლებებსა და ქალაქგარეთ რაიონებში (სადაც მიწის ფასი ხელმისაწვდომი და დაბალია), იდეალურად წმენდენ ჩამდინარე წყლებს.

ბუნებრივი გამწმენდი სისტემები ოთხ ტიპად იყოფა[2]:


სურათი1. მიწის დაფენის მეთოდები

1. მიწისზედა გამწმენდი მეთოდები

გაწმენდის მეთოდები ეფუძნება ნიადაგის მატრიცის ზედაპირსა და მის შიგნით მიმდინარე ფიზიკურ, ქიმიურ და ბიოლოგიურ რეაქციებს. წინასწარი გასუფთავების შემდეგ, ჩამდინარე წყლები გროვდება ნიადაგში (აქ შეიძლება იყოს მცენარეული საფარი, ან არ იყოს). ტექნოლოგიები მოიცავს ნელი ტემპის, სწრაფი ინფილტრაციისა და სახმელეთო ნაკადის სისტემებს, ასევე ამ ტიპის კომბინაციებს. მცირე სიჩქარის და სახმელეთო ნაკადის მეთოდების დროს მცენარეული საფარი გაწმენდის მნიშვნელოვანი კომპონენტია, მაშინ როცა სწრაფი გაფილტვრისას მცენარეული საფარი აუცილებელი არ არის.

2. ჩამდინარე წყლების მდგრადი აუზები

ასეთი სისტემები ღია ტიპის აუზებს წარმოადგენენ. მათი გამწმენდი ფუნქცია დამოკიდებულია მზის სინათლეზე, მიკრობთა ცხოველქმედებაზე, ცხოველების და მცენარეების უმდაბლეს ფორმებზე. ორგანული ნივთიერებები ბუნებრივად ანუ, ბიოლოგიურად იშლება. ბაქტერიების და წყალმცენარეების მოქმედებით ჩამდინარე წყლები სტაბილიზირდება და მათი პათოგენურობა მცირდება. ზოგადად, ნარჩენების ორგანული ნაწილი უფრო სტაბილურ ფორმად გარდაიქმნება ხოლმე. მდგრადი აუზი, შეიძლება რამდენიმე სახის იყო: საკანალიზაციო, ჟანგვა-აღდგენითი, მომწიფებადი, ანაერობული, აერობული, აერირებადი. აუზის სახეობიდან გამომდინარე, ის ფართო მიზნებისთვის შეიძლება გამოიყენებოდეს. მათი გამოყენება ჩამდინარე წყლების გაწმენდის სხვა მეთოდებთან ერთადაც შესაძლებელია.

3. წყალმცენარეული სისტემები

ისინი თითქმის მდგრადი აუზების მსგავსია. განსხვავება იმაშია, რომ ჩამდინარე წყლებს თავიანთი შემცველობითაც (მცენარეები და ცხოველები) ასუფთავებენ. ასეთი სისტემა შეიძლება გაიყოს ორ ნაწილად, წყალს ზევით მოტივტივე და წყალქვეშა მცენარეები. მათი ფესვების ფართო სისტემა წარმოქმნის სუბსტრატს მიკროორგანიზმების ზრდისთვის. ეს კი დამაბინძურებელი ნივთიერებების მოცილებას უწყობს ხელს, რითაც წყლის სიწმინდის საუკეთესო ხარისხი მიიღწევა.

4. ხელოვნური ჭაობი

სურათი 2. მდგრადი აუზის ტიპები

ხელოვნური ჭაობი ადამიანის მიერ შექმნილი სისტემაა, რომლის ფუნქციაც ბუნებრივი ჭაობის მსგავსად დამაბინძურებელი აგენტების ჩამოშორებაა. ამ მიზნის მისაღწევად იმიტირებულ ჭაობში მთელი რიგი ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესები მიმდინარეობს. ეს პროცესები ეფუძნება წყლის, ნიადაგის, ატმოსფეროს და მიკრო-ორგანიზმების ურთიერთქმედებას. ჭაობის მცენარეები მძიმე მეტალების და სხვა ტოქსიკური ნაერთების გაუვნებელყოფასა და საკვები ნივთიერებების შენარჩუნებაში სასიცოცხლო ფუნქციას ასრულებენ. ჩვეულებრივი ლერწამი (Phragmites australis) და ლაქაში (Typha latifolia, T. angustifolia) ჭაობის მცენარეთა სახეობის ეფექტურ მაგალითს წარმოადგენენ, რომლებსაც შეუძლიათ კარგად შთანთქან დამაბინძურებლები და ამიტომ წარმატებით გამოიყენებიან ხელოვნურ ჭაობში.

არსებობს ხელოვნური ჭაობის ყველაზე გავრცელებული სამი ტიპი: თავისუფალი წყლის ზედაპირის სისტემები, ჰორიზონტალური მიწისქვეშა ნაკადის სისტემები და ვერტიკალური ნაკადის სისტემები.

 

1. თავისუფალი წყლის ზედაპირის ხელოვნური ჭაობი

ასეთი ჭაობები შედგებიან ერთი ან მეტი მცენარეული ზედაპირის მქონე ჰერმერტული აუზებისგან ან არხებისგან (40 დან 60 სმ სიღრმის). ისინი ამოვსებულია ნიადაგით, სადაც ჩარგულია მცენარეები (მაგ. ლერწამი, ისლი, ჭილი და ლაქაში) და აღჭურვილია შესაბამისი შემშვები და გამომშვები სტრუქტურებით. ჩამდინარე წყლებზე აღწევს 10-დან 30სმ-დე და 45 სმ სიღრმეშიც კი. მასზე მოქმედებს ატმოსფერული ჰაერი, ქარი და მზის პირდაპირი სხივები. ჭაობის ქვედა ნაწილში ანაერობული ზონები ჭარბობს. ზედაპირთან არის აერობული ზონა, რომლის ჟანგბადით გამდიდრება ატმოსფეროდან ხდება, რასაც ხელს უწყობს მცენარეების ქარით გამოწვეული მოძრაობა. ჩამდინარე წყლები ჭაობის გავლით მიედინება და დამაბინძურებლების მოცილებას ერთდროულად ხელს უწყობს ფიზიკური, ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესები. წყლის ქვეშ არსებული ნიადაგის ფენა ასევე ანაერობულია, მცენარეების ფესვები გამოყოფენ ჟანგბადს, რითაც ქიმიური და ბიოლოგიური პროცესებისთვის ქმნიან გარემოს.


სურათი 3. თავისუფალი წყლის ზედაპირის ჭაობი

2. ჰორიზონტალური მიწისქვეშა ნაკადის ჭაობი

ასეთი ჭაობი ქვიშით და ხრეშით ამოვსებული დიდი ზომის არხია, სადაც წყალმცენარეებია ჩარგული. არხი 0.5-დან 1მ-დე სიღრმისაა (3–32მმ დიამეტრი) და ამოფენილია წყალგაუმტარი ფენით (თიხა ან წყალგაუმტარი მემბრანები), რათა თავიდან იქნეს აცილებული გამორეცხვა. ჩამდინარე წყალი რჩება ფოროვანი არის ქვეშ, გაედინება ფორებში ფესვებისა და ფესვაკების გავლით. ფართე შესასვლელი ზონა უზრუნველყოფს წყლის მაქსიმალური მოცულობის შედინებას. ქვედა ნაწილზე ეს დაახლოებით 1%-ია. რაც შეეხება მცენარეებს, ნებისმიერი მცენარე ღრმა და ფართო ფესვებით, რომლებიც კარგად ეგუებიან სველ და საკვები ნივთიერებებით მდიდარ გარემოს, ზემოთ აღწერილი ჭაობის ტიპში კარგად ხარობს. ჩამდინარე წყლები, გამფილტრავ მასალასთან და მცენარეთა ფესვებთან შეხებისას, იწმინდება.

 


სურათი 4. ჰორიზონტალური მიწისქვეშა ჭაობის სქემატური ილუსტრაცია

3. ვერტიკალური ნაკადის ხელოვნური ჭაობი

ასეთი ჭაობი წყალმცენარეებიან გამფილტრავ არხებს წარმოადგენს. ჩამდინარე წყლები ჭაობში შედის ნახვრეტებიანი მილების ქსელის მეშვეობით. ეს კი მთელ სივრცეზე წყლის თანაბარ მიწოდებას უზრუნველყოფს. წყალი სიმძიმის ძალის და ფილტრების მატრიცის გავლით ქვემოთ მიედინება. შემდეგ ის მიაღწევს დრენაჟის ფენას (სურათის ქვედა ნაწილი), რომელიც შეიცავს ფორებიან შემკრებ და აირაციისთვის განკუთვნილი მილების ქსელს. არხში სხვადასხვა გრადაციის მრავალი ფენაა. არხის ახლოს მდებარე პირველი ფენა შეიცავს ხრეშს, რომელიც დრენაჟისთვის გამოიყენება (20 სმ სისქის მაინც უნდა იყოს). ფენის ზედა ნაწილი გრძელდება ხრეშით და ქვიშით (ზედაპირული ფენის სისქე უნდა იყოს 10-30სმ). ფენის ზედა ნაწილში მცენარეებია დარგული, რომლებიც ფესვების ფართო და ღრმა სისტემით ფილტრში გაივლის. საერთო სიღრმე მერყეობს 0.90 მ-დან 1.20 მ-დე. დრენაჟისთვის აუცილებელია არხის დახრილობა 1% იყოს. ვერტიკალური ნაკადის ხელოვნური ჭაობი შეიძლება ფუნქციონირებდეს: წყვეტილ ნაკადთან, ქვედა ნაწილისკენ მიმართულ გაუჯერებელ ნაკადთან, გაჯერებულ ქვემოთ ან ზემოთ მიმართულ ნაკადთან და მოქცევად ნაკადთან ერთად. ამ სისტემაში შეინიშნება ჩარეცხვის და შრობის ფაზები. კლიმატიდან გამომდინარე, Phragmites australis, Typha latifolia ან Echinochloa Pyramidalis ხშირი არჩევანია. მნიშვნელოვანი განსხვავება ვერტიკალურ დინებასა და ჰორიზონტალურ ზედაპირქვეშა დინებას შორის არის არა უბრალოდ დინების ტრაექტორია და მიმართულება, არამედ უფრო შევსებისა და გაშრობის ციკლები და გაუმჯობესებული ანაერობული პირობები ვერტიკალური დენის შემთხვევაში, ეს ის ფაქტორებია, რომლებსაც მივყავართ ფართობის მოთხოვნილების შემცირებისაკენ [2].


სურათი 5. ვერტიკალური ნაკადის ხელოვნური ჭაობის სქემა

 

 

ხელოვნური ჭაობის გამწმენდი მექანიზმები

ხელოვნური ჭაობი ბუნებრივ პროცესებს (ჭაობის მცენარეები, ნიადაგი, მიკრობული ცხოველქმედება) მეტად კონტროლირებულ გარემოში იყენებს, რათა უზრუნველყოს დამაბინძრებლების ეფექტური ჩამოშორება. ძირითადი გამწმენდი მექანიზმები შეიძლება დაიყოს აბიოტურ (ფიზიკური და ქიმიური) და ბიოტურ (ბიოლოგიურ) პროცესებად. ხელოვნურ ჭაობში დამაბინძურებლების მოცილებაზე პასუხისმგებელი შემდეგი აბიოტური პროცესებია:

  • დალექვის პროცესები, რომლებიც მყარი და შეწონილი ნაწილაკების მოცილებას შეუწყობს ხელს.
  • ადსორბციის და აბსორბციის პროცესები, რომლებიც მცენარეთა ზედაპირზე მიმდინარეობენ. აღნიშნული პროცესების შედეგად ხდება სუბსტრატების, დანალექი ნივთიერებების, გადაყრილი ნაგვის და სხვა დამაბინძურებლების მოკლევადიანი შეკავება ან გრძელვადიანი იმობილიზაცია.
  • ქიმიური ჟანგვა-აღდგენა, დალექვა, სადაც მძიმე მეტალები გადადიან უხსნად მყარ ფორმებში და სუბსტრატთან წყლის შეხებისას, არააქტიურ მდგომარეობაში არიან.
  • მზის სხივებით გამოწვეული ფოტოდეგრადაცია, დაჟანგვა და ნივთიერებათა დაშლა.
  • აქროლადი ნაერთების აირად მდგომარეობაში გადასვლისას, ხდება აორთქლება.
  • შესაბამისი ბიოტური პროცესები არის:
  • აერობულ/ანაერობული ბიოდეგრადაცია მიკროორგანიზმების მეტაბოლიზმის შედეგად;
  • არაორგანული ელემენტების ფიტო-აკუმულირება;
  • ფიტო-სტაბილიზირება - მცენარეთა ფესვების მიერ არაორგანულ ელემენტთა შთანთქმა;
  • მცენარეებში ფერმენტების მიერ გადატანილი ორგანული და არაორგანული დამაბინძურებლების ფიტო-დეგრადაცია.
  • ორგანული და არაორგანული დამაბინძურებლების ფიტო-დეგრადაცია, რომლებიც აორთქლების პროცესში მცენარეებში შედიან მცენარეების მიერვე წარმოებული ფერმენტების მეშვეობით.
  • მცენარეების მიერ გამოწვეული რიზო-დეგრადაცია, რომელიც შემდგომ იწვევს ორგანული ნაერთების მიკრობულ დეგრადაციას.
  • ფიტო აორთქლება/აორთქლება ხდება მცენარეთა ფოთლების მიერ.

 

 

ცხრილი 4. ზოგიერთი დამაბინძურებლის მოცილების მექანიზმი

დამაბინძურებლების მოცილება

პროცესი

ორგანული

ბიოდეგრადაცია,დალექვა, მიკრობული ცხოველქმედება

შეწონილი ნაწილაკები

დალექვა, გაფილტვრა

აზოტი

დალექვა, ნიტრიფიკაცია/დენიტრიფიკაცია, მიკრობული ცხოველქმედება, მცენარეებით შთანთქმა,გაზიფიკაცია

ფოსფორი

დალექვა, გაფილტვრა, ადსორბცია, მცენარეული და მიკრობული ცხოველქმედება

პათოგენები

ბუნებრივი სიკვდილი, დალექვა, გაფილტვრა, უფ დეგრადაცია, ადსორბცია

მძიმე მეტალები

დალექვა, ადსორბცია, შთანთქმა მცენარეებით

ორგანული ნაერთები (პესტიციდები და ა.შ.)

ადსორბცია, გაზიფიკაცია, ფიტოლიზი, ბიოტური/აბიოტური დაშლა

    

ჩამდინარე წყლების გასუფთავების მიმდინარე სიტუაცია და ბუნებრივი გამწმენდი სისტემების საქართველოში

საქართველოს მდინარეები ძირითადად დაბინძურებულია აზოტის ნაერთებით, ზოგიერთ შემთხვევაში მძიმე ლითონებით (მდინარე მაშავერა ბოლნისის რაიონში; მდინარე ყვირილა ჭიათურასა და ზესტაფონში) და შავი ზღვის აჭარის რეგიონის მდინარეები ნავთობის პროდუქტებით არიან დაბინძურებულნი. საქართველოში ეკოლოგიურად სუფთა ზედაპირული წყლების დაბინძურების მთავარი წყაროა წყალმომარაგებისა და კანალიზაციის სისტემა, გათბობა, ენერგეტიკა და მრეწველობა.
წყლის დამაბინძურებლები სექტორების მიხედვით შემდეგნაირად ნაწილდება:

  • წყლის და კანალიზაციის - 344,1 მილიონი კუბური მეტრი წელიწადში. (67%)
  • გამათბობლები - 163,8 მილიონი კუბური მეტრი წელიწადში. (31%)
  • მრეწველობა - 9,6 მილიონი კუბური მეტრი წელიწადში. (2%)

ასე რომ, ძირითადი დამაბინძურებელი ზედაპირული წყლების კომუნალური სექტორია (საკანალიზაციო, ქალაქებისა და დასახლებული პუნქტების ტერიტორიაზე). გასასუფთავებელი მუნიციპალური ჩამდინარე წყლები ჩაედინებიან მდინარეებში, სასოფლო სამეურნეო სექტორიდან ძირითადი დამაბინძურებლებია ამიაკი და ნიტრიტები. გარდა ამისა, სამართლებრივი და არაკანონიერი ნაგავსაყრელები, რომლებიც ხშირად მდინარის ნაპირთან მდებარეობენ. თხევადი ნივთიერებები, რომლებიც ჩამდინარე წყლების დეგრადაციისას წარმოიქმნებიან, ძალიან ტოქსიკურია წყლისთვის. სხვა მომწამლავ ნივთიერებებთან ერთად მძიმე ლითონების მაღალ კონცენტრაციასაც შეიცავს.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, გასასუფთავებელი მუნიციპალური კანალიზაციის წყალი ზედაპირული წყლის დაბინძურების ძირითადი მიზეზია. ამჟამად, წყლის არც ერთ გამწენდ ნაგებობას არ შეუძლია უზრუნველყოს გაწმენდა სასურველი ხარისხის შესაბამისად. წყლის ბიოლოგიური გაწმენდა არც ერთ ქალაქში არ არის შესაძლებელი. პირველადი მექანიკური გაწმენდა ხორციელდება მხოლოდ თბილისი რუსთავის რეგიონულ გამწმენდ ნაგებობაზე. შედეგად, არსებობს მნიშვნელოვანი დაბინძურების წყლის ობიექტები.

საქართველოს ორმოც საკანალიზაციო სისტემაზე მეტი ემსახურება ქალაქად და მდინარეების ქსელში მაინც გაუწმენდავი წყალი ჩაედინება. მხოლოდ ორი (თბილისი რუსთავის და საჩხერის) ძირითად დონეზე იწმინდება, რომელიც ფრაქციულად შლის დამაბინძურებლებს. შედეგად, ჩამდინარე წყლებით მნიშვნელოვანია მდინარეების დაბინძურება [3].

მთელი ქვეყნის მასშტაბით, არსებობს მხოლოდ ორი ნაგებობა, რომელიც ჩამდინარე წყლების გაწმენდას აწარმოებს. ასეთი ერთი ნაგებობა არის საჩხერეში, მეორე, გარდაბანში. თუმცა, ისინი უზრუნველყოფენ მხოლოდ პირველად, მექანიკურ გაწმენდას. გარდაბნის ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ნაგებობა იღებს მუნიციპალურ ჩამდინარე წყლებს დედაქალაქიდან- თბილისიდან და რუსთავიდან. თუმცა, გაუწმენდავი წყლის მნიშვნელოვანი რაოდენობა თბილისიდან და რუსთავიდან პირდაპირ მდინარე მტკვარში ჩაედინება.

საქართველოში ბუნებრივი გამწმენდი სისტემების გამოყენების გამოცდილება არ არის. თუმცა, მცდელობა 2010 წელს იყო, როდესაც სატყეო კომპანიამ ჰოლანდიურ ფირმა ეკოფიტთან ერთად საფუძველი ჩაუყარა ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ალტერნატიულ მეთოდს - გაწმენდას ხელოვნური ჭაობით. სისტემა წარმოადგენდა გამწმენდ ხელოვნურ რეზერვუარს, რომლის მთავარი დანიშნულება წყლის გაწმენდა იყო.

2011 წელს სატყეო სერვისი ორი ასეთი ხელოვნური ჭაობის აგებას გეგმავდა: პირველი მათგანი ბაზალეთის ტბაზე ეკო-სასტუმროსთან უნდა აეგო, მეორე კი სოფელ თვალივში, მდინარე არაგვთან. თუმცა, სხვადასხვა მიზეზთა გამო, ეს გეგმა არ შესრულდა.

ასე რომ ამ მხრივ მრავალი აქტივობა და კვლევაა ჩასატარებელი და დასადგენი ზემოთ აღნიშნული რა ტიპის ხელოვნური ჭაობი თუ ბუნებრივი გამწმენდი სისტემა იქნება უფრო მოსახერხებელი არსებული დაბინძურების გასანეიტრალებლად.

ამ მხრივ, ჩვენს მეზობელ ქვეყანაში თურქეთში უკეთესად არის საქმის ვითარება.

 

ჩამდინარე წყლების გასუფთავების მიმდინარე სიტუაცია და  ბუნებრივი გამწმენდი სისტემების თურქეთში

თურქეთში ჩამდინარე წყლების გაწმენდისთვის გამოიყენება, როგორც გამწმენდი შენობა-ნაგებობები, ასევე გაწმენდის ბუნებრივი გზები. იმ ადგილებში, სადაც მოსახლეობის რაოდენობა სწრაფად იზრდება, დაბინძურებული წყლების გასაწმენდად გამოიყენება გააქტიურებული შლამი გაფართოვებული სავენტილაციო სისტემით, სტაბილიზაციის ბასეინები, გამწმენდი რეაქტორები აღჭურვილი ფილტრებითა და მემბრანული სისტემებით. სადაც მოსახლეობის რაოდენობა მცირეა, იქ გამოიყენება ხელოვნური ჭაობი გაწმენდის ბუნებრივი მეთოდებით. გაწმენდილი ჩამდინარე წყალი მიიღება გააქტიურებული შლამის და გაფართოვებული აერაციის მეთოდით. ამ ტიპის პროექტები თურქეთში დანერგილია ილერ ბანკთან თანამშრომლობით და გამოიყენება სარწყავ წყლებად [4].

ყველა ორგანიზაციას (სამრეწველო, მუნიციპალიტეტები), რომლებიც აწარმოებენ და წმენდენ ჩამდინარე წყლებს თავის ტერიტორიაზე, აქვს ვალდებულება, რომ პროცესები მოქმედი რეგულაციებისა და კანონმდებლობის მიხედვით აწარმოონ. ამ ფარგლებში, ეკოლოგიის რაიონული დეპარტამენტები, რომლებიც თითოეულ პროვინციაშია განლაგებული, გასუფთავების პროცესს მეთვალყურეობენ. თურქეთში მოქმედი სტანდარტები იხილეთ ცხრილი#5.

ცხრილი 5: შერეული სამრეწველო ჩამდინარე წყლების მიმღებ წყლებად გადაყვანის სტანდარტები (წყლის დაბინძურების კონტროლის რეგულაციის მიხედვით) პარამეტრები

პარამეტრები

ერთეული

2საათში ერთხელ აღებული ნუმუში

24საათში ერთხელ აღებული ნუმუში

ჟანგბადი

(მგ/ლ)

400

300

მყარი ნივთიერება

(მგ/ლ)

200

100

ზეთი და ნავთობი

(მგ/ლ)

20

10

ფოსფორი

(მგ/ლ)

2

1

ქრომი

(მგ/ლ)

2

1

ქრომი (Cr+6)

(მგ/ლ)

0.5

0.5

ტყვია (Pb)

(მგ/ლ)

2

1

ციანიდი (CNˉ)

(მგ/ლ)

1

0.5

კადმიუმი (Cd)

(მგ/ლ)

0.1

-

რკინა (Fe)

(მგ/ლ)

10

-

ფთორი (Fˉ)

(მგ/ლ)

15

-

სპილენძი (Cu)

(მგ/ლ)

3

-

თუთია (Zn)

(მგ/ლ)

5

-

ვერცხლისწყალი (Hg)

(მგ/ლ)

-

0.05

სულფატი (SO4)

(მგ/ლ)

1500

1500

აზოტი(N)

(მგ/ლ)

20

15

თევზის ბიოექსკრემენტები

-

10

10

pH

-

6-9

6-9

(added line:RG-24/4/2011-27914)

ფერი

(Pt-Co)

280

260

  თურქეთში თავისუფალი წყლის ზედაპირის მქონე ხელოვნური ჭაობი უფრო გავრცელებულია, რადგან სუნი და სხვა პრობლემები ამ შემთხვევაში უფრო ნაკლებია. ამ ტიპის ჭაობი ორ ჯგუფად იყოფა: ვერტიკალური და ჰორიზონტალური დახრილობით. გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის საყოფაცხოვრებო ჩამდინარე წყლის გასაწმენდად. აქ შეიძლება იყოს სხვადასხვა ტიპის მცენარეები, რომლებიც გაანეიტრალებენ 80-99% BOD5, COD, ბაქტერიებს, 92-95% SS, 30-80% აზოტს, 20-70% ფოსფორს.

ბოლო წლებში ხელოვნური ჭაობები მცირე ტიპის დასახლებებში კარგად გამოიყენება. ეს განხორციელდა TUBITAK MAM და თურქეთის რესპუბლიკის სოფლის მომსახურების დირექტორიატის პროექტის ფარგლებში. შემდეგ, სოფლის მომსახურების დირექტორიატი დაიხურა, თუმცა წყლის ბუნებრივი გაწმენდის მეთოდების გამოყენება გაგრძელდა და მათი მოვლა გადაიბარა ადგილობრივმა და პროვინციის სპეციალურმა ადმინისტრაციებმა.

საზღვარგარეთ გავრცელებულია გაწმენდილი ჩამდინარე წყლების გამოყენება სარწყავად. თურქეთში ეს 1960 წელს კანონით წყლის შესახებ აიკრძალა, რადგან ფიქრობდნენ, რომ ამას შესაძლოა მაინც მოყოლოდა მიწისქვეშა წყლების დაბინძურება. თუმცა, თუ ჩამდინარე წყლების გასაწმენდი აუზი აგებული იქნება სპეციალური ფილტრების გამოყენებით და ჩატარდება დეზინფექცია, მაშინ გაწმენდის პროცესი შეიძლება ჩატარდეს გაშლილ ადგილზეც სპეციალური ნებართვის საფუძველზე.

დღეისათვის, თურქეთში 89 ხელოვნური ჭაობის ნაგებობა არის აქტიური. ძირითადად მცირე დასახლებებში ფუნქციონირებენ და პროვინციის სპეციალური ადმინისტრაციის მიერ იმართებიან. ასეთი გამწმენდი მეთოდის გამოყენებისას და აგებისას გათვალისწინებული უნდა იყოს ტერიტორიის ტოპოგრაფია, ნიადაგის მაჩვენებლები, წყალდიდობის საშიშროება და სხვა მახასიათებლები. აქედან გამომდინარე, თურქეთში ბუნებრივი გამწმენდი სისტემები მრავალფეროვანია. არსებული ბუნებრივი სისტემები მთელი წლის განმავლობაში ფუნქციონირებენ, თუმცა ზოგჯერ კლიმატის ცვლილებასთან დაკავშირებული პრობლემებიც იჩენს თავს.

მაგალითისთვის განვიხილოთ სოფელი ბალსიკი, რომელიც ქალაქ გებზედან ჩრდილოეთით მდებარეობს და მისგან 9 კმ-თაა დაშორებული. დასავლეთის მხრიდან ესაზღვრება ქალაქი სეკერპინარი, გებზეს რაიონული ცენტრი სამხრეთით, ქალაქები პელიტლი და მოლაფენარი აღმოსავლეთით. სტამბულის ჩრდილოეთ პროვინციაა გარშემორტყმულია ქარხნებით და სამრეწველო ზონით.

მცენარეული საფარიდან, ზეთის ხილის ტყეები ფართოდ გავრცელებული იყო და შემდეგ განადგურდა, რადგან მათ ადგილას სამრეწველო ზონები და ქალაქები გაშენდა. განადგურებული ტყე სტეპის მცენარეებით და ხავსის საფარით დაიფარა.

სოფლის კლიმატი შავი ზღვის კლიმატის გავლენის ქვეშაა. ზაფხულში ხმელთაშუა ზღვის კლიმატი დომინირებს. ზაფხული ცხელია და წვიმები იშვიათი. ზამთარი წვიმიანია, ზოგჯერ თოვლით და ყინვით. თოვლიანი დღეების რაოდენობა დაახლოებით 12 დღეა. ყველაზე მაღალი ტემპერატურა 44.1 °C დაფიქსირდა 2000 წლის 13 ივლისს), დაბალი ტემპერატურა კი -8.3 °C (1985 წლის 23 თებერვალს), წლის საშუალო ტემპერატურაა 14.8 °C. წელიწადში წვიმის საშუალო რაოდენობაა 1.000 მმ. ქარი უბერავს ჩრდილოეთიდან და ჩრდილო-აღმოსავლეთიდან ზამთარში და ჩრდილო-აღმოსავლეთიდან ზაფხულში.

სოფელს აქვს სასმელი წყლის და საკანალიზაციო წყლის ქსელი. საკანალიზაციო ქსელი უერთდება ბალსიკის ჩამდინარე წყლების ბუნებრივი გაწმენდის სადგურს.

ბალსიკის ხელოვნური ჭაობის ბუნებრივი გამწმენდის ნაგებობა, კლასიკური ხელოვნური ჭაობისგან განსხვავებით, ჩამდინარე წყლებში არსებულ მცირე ზომის ნაწილაკებს არ უშვებს ქვიშის ფილტრამდე და ზედაპირული და ვერტიკალური ნაკადის სისტემის აუზები და ტუმბოები დაცულია. ბიოლოგიური გაწმენდა მიმდინარეობს ანაერობული ბაქტერიების მეშვეობით შლამის რეაქტორის ანაერობული წინასწარი გაწმენდისთვის გამოყოფილ აუზში.

ბალსიკის ხელოვნური ჭაობის ბუნებრივი გამწმენდის ნაგებობა, რომელიც სრულიად შეესაბამება წყლის დაბინძურებაზე კონტროლის რეგულაციას (ცხრილი 21.5), წყალს უშვებს ბალიკის მდინარეში, რომელიც სადგურთან ახლოს მდებარეობს.

 

WASTnet პროექტის მნიშვნელობა

მიუხედავად იმისა, რომ ბუნებრივი გამწმენდი სისტემები და მათი მეთოდოლოგია დიდი ხანია ცნობილია, მთელ რიგ ქვეყნებში ინფორმაცია მათი გამოყენების შესახებ მაინც მიუწვდომელი ან საკამათოა. ერთ-ერთი კარგი მაგალითი საქართველოა, სადაც მსგავსი სისტემა არა მხოლოდ დანერგილი არ არის, არამედ ინფორმაციაც კი არ არსებობს. კარგ მაგალითს წარმოადგენს ასევე რუმინეთი, სადაც ინფორმაციას ფლობენ, ოღონდ დანერგილი პრაქტიკაში ძალიან მწირედ აქვთ [5].

აღნიშნული პროექტის მიზანი სწორედ ინფორმაციის გავრცელება, სასწავლო მასალით უზრუნველყოფა და შესაბამისი სამეცნიერო თუ ადმინისტრაციული ორგანოების დარწმუნებაა ამ ტიპის გამწმენდი სისტემების უპირატესობაში. პროექტში მონაწილე პარტნიორი ქვეყნები არიან: საბერძნეთი, რუმინეთი, უკრაინა, თურქეთი, საქართველო, სომხეთი, მოლდოვა.

დასკვნა

დაახლოებით ხუთი ათწლეულის კვლევის და დანერგვის შემდეგ, ხელოვნური ჭაობი აღიარებულ იქნა, როგორც ჩამდინარე წყლების წმენდის საიმედო ტექნოლოგია. დღეისთვის ის მრავალი წარმოშობის ჩამნდინარე წყლის გაწმენდის საუკეთესო გამოსავალს წარმოადგენს. მრავალი ეჭვი მათი საიმედოობის და სანდოობის შესახებ უარყოფილ იქნა. მაგ. დამტკიცდა, რომ ხელოვნური ჭაობები გაცილებით უკეთ ფუნქციონირებენ ცივი კლიმატის პირობებში. ასევე, არ არის საჭირო მიწის ძალიან დიდი ფართობები, ამიტომ მისი შექმნა და გამოყენება მჭიდროდ დასახლებულ ადგილებშიც შეიძლება. მაგ. როგორიც დანია ან ნიდერლანდებია. ისიც გასათვალისწინებელია, რომ მცირე დასახლებებისთვის ხელოვნური ჭაობები უკეთესად ფუნქციონირებენ. დღეისათვის ხელოვნურ ჭაობებს, ასევე კარგად იყენებენ სხვადასხვა სახის მრეწველობის ნარჩენების გასანეიტრალებლად. ამჟამად, ხელოვნური ჭაობები ჩამდინარე წყლების გაწმენდის თანამედროვე ტექნოლოგიების ეფექტურ ალტერნატივას წარმოადგენენ და მსოფლიოს ყველა კუთხეში ათობით ათასს ხელოვნურ ჭაობს შეხვდებით.

 

ლიტერატურა:

  1. Angelakis A. N. and Tchobanoglous G., 1995, Municipal Wastewaters: Natural Treatment Systems, Reclamation and Reuse and Disposal of Effluents, Crete University Press, pp. vii (in Greek).
  2. Reed S., Middlebrooks E. and Crites R., 1995, Natural Systems for Waste Management and Treatment, McGraw Hill.
  3. http://meteo.gov.ge/about-agency
  4. Integrated Assesment Study, Turkish part. 2014. Ilia State University Publisher.
  5. Integrated Assesment Study, Romanian part. 2014. Ilia State University Publisher.

 

გამოქვეყნებულია: 01-10-2014