Біоставки як необхідний технологічний елемент очищення стічних вод у випадках їх скидання в екологічно чутливі водні об’єкти

Автор(и)

  • О.Б. Копаниця Київський науково-дослідний інститут судових експертиз Міністерства юстиції України, м. Київ, Україна https://orcid.org/0009-0003-8939-2919

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.53.2.2026.359942

Ключові слова:

біоставки, активний мул, вторинні відстійники, екологічно чутливі водойми, біотестування, стічні води, екосистеми

Анотація

Проблема очищення стічних вод у сучасних умовах загострюється через зростання антропогенного навантаження на водні об’єкти, зношеність очисних споруд та підвищення вимог природоохоронного законодавства. Особливо вразливими є малі річки та інші екологічно чутливі водойми, які характеризуються обмеженою асиміляційною здатністю та низьким потенціалом самоочищення. У таких умовах навіть формальне дотримання нормативів гранично допустимих скидів не гарантує екологічної безпеки. Однією з ключових технологічних проблем біологічного очищення є винос активного мулу з вторинних відстійників, що зумовлюється «спуханням» мулу, гідравлічним перевантаженням споруд, нестабільністю складу стічних вод, наявністю токсичних компонентів та порушенням режимів експлуатації. Винос мулу призводить до погіршення якості очищених стічних вод, зростання концентрацій завислих речовин, органічних сполук і біогенних елементів, а також до надходження у водні об’єкти мікробної біомаси та накопичених у мулі токсичних речовин. У статті обґрунтовується необхідність використання біоставків як додаткового технологічного елементу систем очищення стічних вод у випадках їх скидання в екологічно чутливі водойми. Біоставки розглядаються як технологічний бар’єр між очисними спорудами та природним водним об’єктом, здатний забезпечити стабілізацію якості стічних вод, затримання винесеного активного мулу, зниження концентрацій органічних речовин і біогенних елементів, а також зменшення токсичності скидів. Проаналізовано основні показники якості стічних вод (БСК, ХСК, завислі речовини, сполуки азоту та фосфору, токсичність), а також екологічні ризики скидання недостатньо очищених стоків у малі річки. На прикладі діяльності очисних споруд КП «Броваритепловодоенергія» показано, що робота споруд у режимі, близькому до граничних нормативів, створює передумови для нестабільності процесів очищення та підвищує ризик негативного впливу на водні екосистеми. Зроблено висновок, що для очисних споруд, які здійснюють скид у малі річки та інші екологічно чутливі водойми, біоставки мають розглядатися не як факультативний елемент, а як обов’язкова складова технологічної схеми очищення. Сформульовані висновки та рекомендації також можуть бути застосовані до систем очищення стічних вод підприємств целюлозно-паперової промисловості

Посилання

  1. Strategies for controlling filamentous bulking in activated sludge wastewater treatment plants: the old and the new / Sam T., Le Roes-Hill M., Hoosain N., Welz P. J. Water. 2022. Vol. 14, no. 20. Article 3223. DOI: https://doi.org/10.3390/w14203223.
  2. Causes, control, and misconceptions of filamentous bacterial bulking in the aeration tank of the SWTP / Mustafa G., Chappell P., Bate A., Ha K. International Journal of Agricultural and Natural Sciences. 2023. Vol. 16, no. 1. Pp. 21–27. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.8372342.
  3. Insight into sludge bulking in a full-scale wastewater treatment plant: quorum sensing, microbial community, and metabolic characteristics / S. Li et al. Environmental Technology and Innovation. 2024. Vol. 34. Article 103562. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2024.103562.
  4. A review of the role of extracellular polymeric substances (EPS) in wastewater treatment systems / L. Huanget al. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022. Vol. 19, no. 19. Article 12191. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph191912191.
  5. Why wastewater treatment fails to protect stream ecosystems in Europe / Büttner O., Jawitz J. W., Birk S., Borchardt D. Water Research. Vol. 217. Article 118382. 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118382.
  6. Costa N., Libardi N., Costa R. How can the addi-tion of extracellular polymeric substances (EPS)-based bioflocculant affect aerobic granular sludge (AGS)? Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 310. Article 114807. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114807.
  7. High-rate activated sludge at very short SRT: key factors for process stability and performance of COD fractions removal / J. Canals et al. Water Re-search. 2023. Vol. 231. Article 119610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119610.
  8. Johnson M. B., Mehrvar M. Waste activated sludge-high rate (WASHR) treatment process: a novel, economically viable, and environmentally sustainable method to co-treat high-strength wastewaters at municipal wastewater treatment plants. Bioengineering. 2023. Vol. 10, no. 9. Article 1017. 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/bioengineering10091017.
  9. Bulking of activated sludge in the biological treatment of municipal and industrial wastewater, due to the massive development of filamentous bacteria type 021N / Iurchenko V. O., Melnikova O. G., Sorokina K. B., Teliura N. O. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1254, no. 1. Article 012086. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012086.
  10. Kilian S., Pawęska K., Bawiec A. Evaluation of post-treatment after wastewater stabilization ponds at municipal wastewater treatment plant. Scientific Reports. 2024. Vol. 14. Article 22257. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-72995-8.
  11. Non-filamentous sludge bulking induced by ex-opolysaccharide variation in structure and properties during aerobic granulation / S. Wang et al. Science of the Total Environment. 2023. Vol. 876. Ar-ticle 162786. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162786.
  12. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery : monography / Tchobanoglous G., Stensel H. D., Tsuchihashi R., Burton F. 5th ed. New York : McGraw-Hill Education, 2014. 1848 p.
  13. Clarification of biologically treated wastewater in a clarifier with suspended sludge layer / Kolpako-va V., Ospanov K., Kuldeyev E., Andraka D. Water. 2021. Vol. 13, no. 18. Article 2486. DOI: https://doi.org/10.3390/w13182486.
  14. Assessment in treatment efficiency of a small-scale municipal wastewater treatment plant with activated sludge / Bubalo M., Šumelj I., Herceg K., Vukojević Medvidović N. Ochrana Prírody Slovenska/Ekológia. 2022. Vol. 41, no. 3. Pp. 272–282. DOI: https://doi.org/10.2478/eko-2022-0028.
  15. Review on the impact of heavy metals from industrial wastewater effluent and removal technologies / T. E. Oladimeji et al. Heliyon. Vol. 10, no. 23. Article e40370. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e40370.
  16. Iyer S., Deshmukh S.M., Tapre R.W. Review on removal of heavy metals from industrial effluents by adsorption. Reviews in Inorganic Chemistry. 2025. Vol. 45, no. 3. Pp. 479–496. DOI: https://doi.org/10.1515/revic-2024-0079.
  17. Aerobic granular sludge-based sustainable wastewater treatment: process, bottlenecks, and knowledge gap through scientometric perspective / P. Vydehi et al. Journal of Hazardous Materials Advances. Vol. 16. Article 100462. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2024.100462.
  18. Mahapatra S., Tripathy S., Dash R. R. Waste stabilization pond (WSP) for wastewater treatment. Journal of Environmental Management. 2022. Vol. 318. Article 114668. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114668.
  19. dos Santos S. L., van Haandel A. Nutrient removal in sequential batch polishing ponds. Water. Vol. 13, no. 11. Article 1584. 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/w13111584.
  20. Calabrò P. S., Pangallo D., Zema D. A. Wastewater treatment in lagoons: a systematic review and a meta-analysis. Journal of Environmental Management. 2024. Vol. 359. Article 120974. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120974.
  21. Lian Y.; Coggins L.X.; Hay J.; van de Ven A.; Ghadouani A. Effect of attached growth on treatment performance in waste stabilization ponds. Water. 2022. Vol. 14, no. 20. Article 3245. DOI: https://doi.org/10.3390/w14203245.
  22. Marcantel M., Bappy M., Hayes M. Investigating seasonal water quality dynamics in humid subtropical tandem facultative wastewater stabilization ponds. Water. 2025. Vol. 17, no. 20. Article 2936. DOI: https://doi.org/10.3390/w17202936.
  23. Characterization and evaluation of waste stabiliza-tion pond systems in Namibia / Sinn J., Agrawal S., Orschler L., Lackner S. H2Open Journal. 2022. Vol. 5, no. 2. Pp. 365–378. DOI: https://doi.org/10.2166/h2oj.2022.004.
  24. Advancements in high-rate algal pond technology for enhanced wastewater treatment and biomass production: a review / I. B. Magalhães et al. Journal of Water Process Engineering. 2024. Vol. 66. Article 105929. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105929.
  25. ДСТУ ISO 5815-2:2009. Якість води. Визначення біохімічного споживання кисню після n діб (БСКn). Частина 2. Метод для нерозведених проб (ISO 5815-2:2003, IDT). [Чинний від 2011-07-02]. Вид. офіц. Київ: Український науково-дослідний інститут екологічних проблем (Укр-НДІЕП). 12 с.
  26. ДСТУ EN ISO 5815-1:2025. Якість води. Визна-чення біохімічного споживання кисню після n діб (БСКn). Частина 1. Метод розведення та висіювання з додаванням алілтіосечовини (EN ISO 5815-1:2019, IDT; ISO 5815-1:2019, IDT). [Чин-ний від 2025-11-01]. Вид. офіц. Київ: ДП «Укр-НДНЦ».
  27. ДСТУ ISO 6060:2003. Якість води. Визначання хімічної потреби в кисні (ISO 6060:1989, IDТ). [Чинний від 2004-07-01]. Вид. офіц. Київ: ТК 64.
  28. ДСТУ EN 872:2013. Якість води. Визначення вмісту завислих твердих частинок методом фільтрування через фільтри зі скловолокна (EN 872:2005, IDT). [Чинний від 2014-07-01]. Вид. офіц. Київ: ІВПіМ НААН.
  29. ДСТУ ISO 7150-1:2003. Якість води. Визначання амонію. Частина 1. Ручний спектрометричний метод (ISO 7150/1:1984, IDT). [Чинний від 2004-07-01]. Вид. офіц. Київ: ІВПіМ НААН.
  30. ДСТУ EN ISO 11905-1:2022. Якість води. Ви-значення азоту. Частина 1. Метод окисного зброджування пероксодисульфатом (EN ISO 11905-1:1998, IDT; ISO 11905-1:1997, IDT). [Чинний від 2023-12-31]. Вид. офіц. Київ: ДП «УкрНДНЦ».
  31. ДСТУ EN ISO 17294-2:2019. Якість води. Вико-ристання масспектрометрії з індуктивно-зв'язаною плазмою (ІЗП-МС). Частина 2. Визначення 62 елементів (EN ISO 17294-2:2016, IDT; ISO 17294-2:2016, IDT). [Чинний від 2019-09-01]. Вид. офіц. Київ: ДП «УкрНДНЦ».
  32. Integrating biological early warning systems with high-resolution online chemical monitoring in wastewater treatment plants / A. Kizgin et al. Envi-ronmental Science & Technology. 2024. Vol. 58, no. 44. Pp. 23148–23159. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.4c07316.
  33. Efficient removal of toxicity associated to wastewater treatment plant effluents by enhanced soil aquifer treatment / C. Sanz et al. Journal of Hazardous Materials. Vol. 465. Article 133377. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.133377.
  34. Mlonyeni S., Pereao O., Opeolu B. Application of biological assays to evaluate the aquatic toxicity of a wastewater treatment plant effluent. SN Applied Sciences. 2023. Vol. 5. Article 276. DOI: https://doi.org/10.1007/s42452-023-05490-w.
  35. Daphnia magna and Ceriodaphnia dubia have similar acute and chronic sensitivity in standard toxicity tests / K. A. Connors et al. Environmental Toxicology and Chemistry. 2022. Vol. 41, no. 8. Pp. 1972–1980. DOI: https://doi.org/10.1002/etc.5249.
  36. Acute and chronic ecotoxicity of a pharmaceutical effluent on Daphnia magna / El Joumani H., Berrebaan I., El Alami M., Naciri M. Applied Ecology and Environmental Research. 2024. Vol. 22, no. 2. Pp. 1159–1170. DOI: https://doi.org/10.15666/aeer/2202_11591170.
  37. A practical and user-friendly toxicity classification system with microbiotests for natural waters and wastewaters / G. Persoone et al. Environmental Toxicology. 2003. Vol. 18, no. 6. Pp. 395–402. DOI: https://doi.org/10.1002/tox.10141.
  38. ДСТУ EN ISO 6341:2022. Якість води. Визна-чення пригнічення рухливості Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea). Випробування на гостру токсичність (EN ISO 6341:2012, IDT; ISO 6341:2012, IDT). [Чинний від 2023-12-31]. Вид. офіц. Київ: ДП «УкрНДНЦ».
  39. Flushing away the future: the effects of wastewater treatment plants on aquatic invertebrates / D. Enns et al. Water Research. 2023. Vol. 243. Article 120388. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120388.
  40. Delgado C. T., Dombrowski A., Oehlmann J. Assessing the impact of two conventional wastewater treatment plants on small streams with effect-based methods. PeerJ. 2024. Vol. 12. Article e17326. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.17326.
  41. Temporal and spatial variations in the effect-based ecotoxicological assessment of streams / D. Hof et al. Environmental Sciences Europe. 2024. Vol. 36. Article 992. DOI: https://doi.org/10.1186/s12302-024-00992-9.
  42. Effect-based trigger values are essential for the uptake of effect-based methods in water safety planning / P. A. Neale. Environmental Toxicology and Chemistry. 2023. Vol. 42, no. 4. Pp. 817–826. DOI: https://doi.org/10.1002/etc.5544.
  43. Evaluation of a full-scale wastewater treatment plant with ozonation and different post-treatments using a broad range of in vitro and in vivo bioas-says / C. Kienle et al. Water Research. 2022. Vol. 212. Article 118084. DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118084.
  44. Application of biological early warning systems in wastewater treatment plants: introducing a promising approach to monitor changing wastewater composition / A. Kizgin et al. Journal of Environmental Management. 2023. Vol. 347. Arti-cle 119001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119001.
  45. Реконструкція каналізаційних очисних споруд зі збільшенням пропускної потужності на земельній ділянці з кадастровим номером 3221284400:03:001:0027 в адміністративних межах Калинівської територіальної громади Броварського району Київської області : звіт з оцінки впливу на довкілля планованої діяльності. 2024.

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-03-26

Як цитувати

Копаниця , О. . (2026). Біоставки як необхідний технологічний елемент очищення стічних вод у випадках їх скидання в екологічно чутливі водні об’єкти. Вісник Приазовського Державного Технічного Університету. Серія: Технічні науки, 2(53), 117–128. https://doi.org/10.31498/2225-6733.53.2.2026.359942

Номер

Том 2 № 53 (2026): Вісник ПДТУ. Серія: Технічні науки

Розділ

183 Технологія захисту навколишнього середовища

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Журнал "Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки" видається під ліцензією СС-BY (Ліцензія «Із зазначенням авторства»).

Дана ліцензія дозволяє поширювати, редагувати, поправляти і брати твір за основу для похідних навіть на комерційній основі із зазначенням авторства. Це найзручніша з усіх пропонованих ліцензій. Рекомендується для максимального поширення і використання неліцензійних матеріалів.

Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди, які стосуються неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.