Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 2.

Щеглов Г. А. Изменение концентраций неорганических соединений азота в сточных водах. Введение В процессе добычи полезных ископаемых, а также при ведении коммунального хозяйства образуются сточные воды, загрязненные соединениями азота. В воду коммунальных хозяйств азот попадает с отходами жизнедеятельности человека. Помимо загрязнения азотом также воды загрязняются фосфором и различными взвесями. В сточные воды горнодобывающих предприятий азот попадает из нитрата аммония, используемого в качестве взрывчатки при буровзрывных работах (Рыбникова и др., 2020). В процессе взрыва нитрат аммония разлагается с выделением энергии и тепла на кислород, воду и азот по формуле 2NH 4 NO 3 ^ 2N 2 + O 2 + 4H 2 O. (1) Азот в воде встречается в аммонийной, нитратной и нитритной форме в растворенном состоянии. Не выпадает в осадок и увеличивает растворимость с ростом температуры. В сточные воды азот попадает с карьерными и шахтными водами, а также с атмосферными осадками, проходящими через взорванную породу. Порядка 4 % общей массы азота из взрывчатых веществ попадает в воду после взрывных работ (Хохряков и др., 2016; Jermakka et al., 2015). В результате сброса сточных вод в открытые водоемы происходит загрязнение почвы и воды, что приводит к загрязнению экосистем и ущербу здоровью человека (Babatunde et al., 2011). В документации СанПиН 2.1.3684-211установлены нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) для различных веществ. Для разных форм азота в воде установлены свои нормы ПДК: • аммоний - 1,5 мг/л; • нитраты - 45 мг/л; • нитриты - 3,3 мг/л. Превышение этих показателей приводит к выплате штрафных санкций предприятиями, превышающими ПДК. Таким образом, загрязнение азотом и другими веществами наносит не только экологический ущерб, но и снижает показатели экономической эффективности предприятий. Так, в регионах с развитым горным производством наблюдаются загрязнения окружающей среды. Например, в Мурманской области вклад горной промышленности в общий объем отходов составляет 90 % и ежегодно образуется 225,78 млн м3/год сточных вод, загрязненных соединениями неорганического азота (Солнышкова, 2020). Для борьбы с загрязнением вод азотом эффективно работают биологические методы. Наиболее распространенными из них являются: 1 ) создание искусственных болот с использованием сообществ сосудистых растений и микроорганизмов, интенсивно поглощающих соединения азота в процессе своей жизнедеятельности (Савичев, 2008; Иванова и др., 2021; Солнышкова и др., 2018). При этом у метода имеются свои недостатки: • индивидуальный подбор растительных сообществ для каждого конкретного производства; • низкая эффективность в условиях северных регионов России, особенно в условиях Крайнего Севера; • вторичное загрязнение воды азотом после отмирания части растений в процессе жизнедеятельности; 2) применение сообществ микроорганизмов "активного ила". Сущность метода заключается в преобразовании микроорганизмами азота из одной формы в другую с последующим удалением из воды в процессе нитрификации и денитрификации (Мешенгиссер и др., 2006; Зубов и др., 2013; Дубовик и др., 2016). Недостатками метода являются: • затраты на сооружение для проведения очистки, а также затраты на электроэнергию и нагрев воды; • метод эффективно работает при температурах выше 10 °С; • необходимость утилизации избыточного активного ила, образующегося в процессе нитрификации; 3) применение микроводорослей, поглощающих азот в процессе жизнедеятельности. Очистка микроводорослями может проходить как в формате прудов, так и в биореакторе, заменяя или дополняя предыдущие методы очистки. Так, в работе (Кирилина и др., 2013) установлена высокая эффективность удаления азота при совместном использовании микроводорослей и активного ила. Микроводоросли рода Chlorella применяются для очистки воды, в том числе от соединений азота (Кирилина и др., 2013; Солнышкова, 2020). Особенностями применения хлореллы для очистки являются: • невысокая эффективность очистки при низких температурах, хотя существуют штаммы хлореллы, способные выживать и поглощать азот даже при температуре воды 3 °С ( Солнышкова, 2020 ); 1 Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению населения, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий : Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.3684-21 : утв. главным государственным санитарным врачом Рос. Федерации 28.01.21. N 3. URL : https://base.garant.ru/400289764/?ysclid=li2u1rv39t2166157. 192