Применение осадка сооружений очистки сточных вод в качестве удобрения

Применение осадка сооружений очистки сточных вод в качестве удобрения

А.И. Фирсов, доцент, к. т. н. 

Отечественный и зарубежный опыт использования осадка сооружений биологической очистки сточных вод свидетельствует о перспективности способа его утилизации в качестве удобрения при отсутствии токсичных примесей, в частности, соединений тяжелых металлов. В Германии, например, из 50 млн.т ежегодно образующихся осадков в качестве удобрения используется примерно 30 %, депонируется до 60 % и сжигается не более 10%.[1] В Нидерландах, при ежегодном количестве 5,5 млн.т ила до 70 % используется в качестве удобрения. Определенный опыт такой утилизации имеется в Швейцарии, Индии [2] и других странах. Внесение высушенного осадка апробировано в Ставропольском крае [3]. В качестве оптимальной дозы, например, под ячмень предложено использовать 60 кг на 1 га, что соответствует 3 т на га иловых осадков с влажностью 35 % или 6,5 т на га ила при влажности 80%.

Анализы проб сброженного осадка лесохимических предприятий, выполненные с использованием общепринятых методик агрохимии [4], показали наличие в сухом веществе осадка 18-20% зольных элементов и 80-82% органических веществ. Последние состоят на 40-50% из белка, остальное - представители фенольного ряда, формальдегид, карбоновые кислоты и др. Минеральная часть представлена значительным количеством микроэлементов, необходимых для роста растений, положительно влияющих на урожай сельхозкультур: бор, магний, марганец, фосфор, кобальт, калий, кальций и др. В целом сброженный осадок очистных сооружений ЛХП по имеющейся классификации был отнесен к органоминеральным азотнофосфорным полимикроэлементным удобрениям.

При проведении исследований рассматривалась возможность непосредственного использования сброженного осадка на сельскохозяйственных полях путем внесения его в жидком виде под пахоту и после уборки урожая. При этом выполнялся контроль микрофлоры почвы и определялось влияние осадка на урожайность сельскохозяйственных культур при реализации семилетнего севооборота. 

В проведенных исследованиях предусматривалось в модельном эксперименте на светло-серой лесостепной и песчаной почве, характерных для средней полосы России, установить относительную величину воздействия сброженного осадка ЛХП как на численность отдельных групп почвенных микроорганизмов, так и на агрохимические свойства пахотного слоя. При этом определяли воздействие возрастающих доз сброженного осадка на основные группы микроорганизмов, контролировали наличие патогенных клостридий до и после внесения в почву сброженного осадка, изучали влияние его возрастающих доз на концентрации некоторых химических веществ в почве.

Полученные результаты показали, что внесение доз осадка от минимальных 30 т/га до максимально приемлемых 300 т/га по сухому веществу не только не оказывает негативного влияния на жизнедеятельность и развитие микроорганизмов, а наоборот, способствует их росту. Дополнительная масса органических веществ сброженного осадка в почве вызывает в начале эксперимента интенсивное развитие сапрофитной микрофлоры, разрушает углеводороды. Совокупность микроорганизмов, растущих на мясопептонном агаре (МПА), достигает максимального развития на 10 сутки инкубации (рис. 1а).



1 – почва без осадка; 2-5 – соответственно с дозой осадка 30,90,150,300 т/га 

Затем, по мере деструкции легко усваиваемой органики, развиваются актиномицеты (рис. 1б) и микроскопические грибы (рис. 2), которые способны разлагать трудноокисляемые продукты. Вся сапрофитная микрофлора достигает максимума развития в интервале 10-50 суток инкубации. При завершении деструкции органических веществ начинается рост хемотрофных микроорганизмов, численность которых возрастает к завершению экспозиции (рис.3).

Рисунок 2



1 – почва без осадка; 2,3,4,5 – с дозой осадка соответственно 30,90,150 и 300 т/га  

Рисунок 3



1 – почва без осадка; 2,3,4,5, - с дозой осадка соответственно 30,90,150,300 т/га  

На основании полученных данных можно утверждать, что органические вещества сброженного осадка вовлекаются в цепь биохимических превращений за счет активного развития, жизнедеятельности сапрофитных групп микроорганизмов и в результате такого процесса происходит их минерализация.

Химический анализ показал, что за счет внесения сброженного осадка концентрация в почве азота, фосфора, естественно, увеличивается, а по истечении 90 суток инкубации существенно снижается за счет потребления этих веществ почвенными микроорганизмами. В течение модельного эксперимента происходило увеличение концентрации нитратов, интенсивно расходовался, независимо от внесенной дозы, азот с переводом его в более доступные формы для растений. Сброженный осадок не оказывает отрицательного воздействия на деструкцию микроорганизмами азотсодержащих органических соединений почвы и самого осадка, т.е. не является препятствием для накопления в почве подвижных форм азота, потребляемых растениями.

Для характеристики микроценоза посевных площадей, на которые в течение 6 лет вносился сброженный осадок, выполнялся анализ проб почвы, отбиравшихся в весенний, летний и осенний периоды. (табл.1)

Таблица 1

Средние значения численности1) основных групп микроорганизмов в образцах почвы

Группа микроорга-низмов2)

 Доза вносившегося осадка, т/га



0

30

60

90

150

1

80;98;-

133;105;-

178;82;-

118;-;126

105;-;108

2

715;630;216

325;960;263

660;1110;290

540;850;260

470;1180;266

3

16;8;8

4;18;6

9;5;7

11;5;5

11;7;7

4

-;-;27·104

-;-;3,2·105

-;-;3,5·105

-;-;3,3·105

-;-;3,3·105

5

210;235;137

160;422;109

218;317;117

318;288;143

195;390;92

6

-;-;3,5

-;-;6,0

-;-;4,4

-;-;4,9

-;-;7,4

7

4;13;-

21;15;-

10;16;-

7;10;-

7;16;-

8

0,6;-;3,3

0,5;-;1,3

0,6;-;1,9

0,9;-;4,0

0,7;-;2,9

9

66;-;-

56;-;-

105;-;-

103;-;-

71;-;-

1) Количество микробных клеток в 1 г почвы. Приводимые значения умножить на 104, первое – количество весной, второе и третье – в летний и осенний периоды.

2) Микроорганизмы соответственно растущие на МПА, микроскопические грибы, разлагающие фосфорорганические соединения, разлагающие неорганические фосфаты, целлюлозоразлагающие, нитрифакторы первой и второй фазы нитрификации.

Из табл.1 видно, что имеет место увеличение численности микроорганизмов в период созревания урожая. Это, видимо, обусловлено оптимальными условиями жизнедеятельности микроорганизмов в почвенном слое. Именно в летний период наблюдается определенная разность численности микроорганизмов в пробах контрольной и удобренных осадком площадей. Однако строгой закономерности между дозой осадка и количеством микроорганизмов не установлено. Следует полагать, что зависимость численности почвенных микроорганизмов определяется рядом и других факторов: температура, влажность почвы, глубина ее вспашки и др.

Полученные данные в целом позволили заключить об отсутствии отрицательного воздействия многократно внесенных доз осадка на почвенную микрофлору. Наблюдавшиеся в ряде случаев увеличения численности отдельных групп, напротив, свидетельствуют об определенном положительном воздействии осадка.

Анализ многолетних данных свидетельствовал о статистически достоверном увеличении урожая названных выше культур в среднем на 11-15%. Так, например, наибольшая прибавка к урожаю зеленой массы подсолнечника составила 14 % при дозе внесенного осадка 34 т/га, что соответствует двукратной дозе азота, вносимого в виде минерального удобрения (табл.2)

Таблица 2

Количества зеленой массы подсолнечника, полученной на различных площадях

Дозировка удобрений, кг/га

Полученный урожай, ц/га

Прибавка к контролю





ц/га

%

Контроль

560

-

100

N100, Р80, К120*

754

194

35

Осадок, 17000

590

30

5

Осадок, 17000+Р30+К120

612

52

9

Осадок, 34000

623

63

11

Осадок,34000+К120

637

77

14

*) Приводится дозировка азота (N), фосфора (Р) и калия (К).

Исследования биохимического состава растений показали отсутствие негативного влияния сброженного осадка на содержание общего азота, кобальта, молибдена в листьях, стеблях.

После завершения опытно-промышленных исследований разработана технология внесения сброженного осадка в качестве удобрения. Учитывая его небольшой объем, не превышающий на лесохимических предприятиях 20 м3/сут, предусматривается его транспортировать по трубопроводам в накопители, расположенные на ближайших сельхозполях (названные предприятия распологаются, как правило, вблизи агропромышленных объектов). Из них, с помощью широко применяемых в сельском хозяйстве разбрасывателей типа РЖТ-8, осадок дождеванием или напуском распределяется по посевной площади. Причем дождевание, по аналогии с аммиачной водой, можно осуществлять с целью подкормки в период созревания урожая. Дегельминтизация осадка производится за счет воздействия радиационного излучения, потока ускоренных электронов, которая в достаточной мере изучена, имеет применение в сельском хозяйстве. Такой способ обеззараживания в достаточной мере изучен ранее украинскими исследователями [5]. Применение γ – излучения и потока ускоренных электронов, создаваемого кобальтовой установкой типа УКП-25000 и ускорителем трансформаторного типа ЭЛТ-1,5, позволяет производить обеззараживание избыточного активного ила и сырого осадка городских сточных вод г.Киева. 

Полученные результаты показали реальную возможность утилизации сброженного осадка сооружений биологической очистки сточных вод лесохимических предприятий в качестве удобрения, что обеспечивает увеличение урожая выращиваемых культур при отсутствии негативного воздействия на агрохимические показатели почвы. 

Список литературы

1. Reimann Dieter O. Тенденции в области обработки осадка //Umwelt. – 1990 – 20. №5. – с.214, 217-218, 221.

2. Krause R. Технология утилизации канализационных осадков в сельском хозяйстве //Korrespond. Abwasser. – 1986 – 33. №8. – с.696-672.

3. Симиренко В.И. Асеева Л.И. Влияние илового осадка сточных вод на рост и развитие ячменя //Применение удобрений микроэлементов и регуляторов роста растений в сельском хозяйстве. – Ставрополь. – 1989. – с.31-34.

4. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии. – М.: Колос. – 1968. – 439 с. 

5. Ветров В.С., Высоцкая Н.А., Дмитриев А.М., Калинин В.Н., Шевчук Л.Г. Радиационная обработка отходов для сельскохозяйственного использования. – М.: Энергоатомиздат. – 1984. – 152 с.