Сельскохозяйственное использование сточных вод как перспективное направление их утилизации

сельскохозяйственное использование сточных вод как перспективное направление их утилизации

С.Н. Волкова, Е.Е. Сивак, И.В. Панченко

Аннотация. В работе рассмотрено сельскохозяйственное использование сточных вод как перспективное направление их утилизации. Показан комплекс мероприятий для подготовки к использованию их в сельском хозяйстве для выращивания многолетних посевных трав на зеленую массу, для улучшения плодородия малопригодных земель и в других целях в соответствии с утвержденными санитарными нормами и правилами.

Ключевые слова: водные ресурсы, орошение, сточные воды, плодородие почв, гумус, минеральные удобрения, очистные сооружения, урожай сельскохозяйственных культур.

Сельскохозяйственное производство находится в сильной зависимости от эффективного использования водных ресурсов, так как недостаток почвенной влаги приводит к потере главного качества земли - её продуктивности. Орошаемые сельскохозяйственные угодья Курской области в 2006 г. по данным регионального информационно-аналитического сборника «Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2006 году» (с.25-27, 69-70) занимали площадь 45,4 тыс. га, что составляет менее 2% от общей площади сельскохозяйственных угодий, а площадь орошаемых кормовых угодий - лишь 0,1% от их общей площади. Для поливного земледелия необходимо обеспечение очень большим количеством воды, что затруднено необходимостью сохранения и использования водных ресурсов для целей хозяйственно-бытового водоснабжения, водоснабжения промышленных предприятий, гидроэнергетики и т.д. Гак, например, фактический забор воды из природных водных объектов в 2006г. всего по Курской области составил 271,3 млн.м7год, фактический объём сброса сточных вод в водоёмы - 137,3

млн.м^/год, причём из них около 59 млн.м3/год эго сточные воды, содержащие в себе загрязняющие вещества. По подсчётам Львовича М.И. [1] на каждый кубический метр неочищенных сточных вод необходимо около 20-30 м’ природных чистых вод, а для очищенных сточных вод требуется 6-12 -кратное их разбав-

ление. Только при соблюдении данных условий в поверхностных водоёмах будут созданы оптимальные условия для протекания процессов самоочищения. В связи с этим, естественно, возникает вопрос о целесообразности и необходимости использования сточных вод населённых мест и промышленности для сельскохозяйственного орошения, которое позволяет, во-первых, значительно уменьшить использование чистых вод, во-вторых, уменьшить сброс загрязнённых сточных вод в открытые водоёмы.

Показатели в сравнении с ПДК загрязняющих веществ для водоёмов рыбохозяйственного значения: из 18 районов области, где сточные воды содержат загрязняющие вещества. 14 районов - имеют довольно значительные превышения ио содержанию фосфора, так в Дмитриевском районе - значение этого показателя выше ПДК на 2,30 мг/л, в Черемисинов-ском районе - на 2,55 мг/л, г.Курчатов - на 2,62 мг/л, в Кореневском районе - на 3,76 мг/л, в Мангуровском районе - на 6,30 мг/л, в Тим-ском районе - на 7,80 мг/л. Восемь районов весьма значительно превышают ПДК по содержанию азота аммонийного, особенно в Римском районе - на 13,41 мг/л. Очень неблагоприятная ситуация сложилась в настоящее время в г. Курчатове в связи с повышенным содержания в сточных водах нитратов (на 13,71 мг/л выше ПДК). Принимая во внимание показатели по всем характеристикам тех или иных загрязняющих веществ по всем районам

Информация об авторах

Волкова Светлана Николаевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой высшей и прикладной математики Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова, тел. 8-910-31 1-76-71

Сивак Елена Евгеньевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова

Панченко Ирина Владимировна, соискатель Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова

области, можно сделать вывод о том, что из 18 районов, имеющих в составе сточных вод загрязняющие вещества, только 3 района имеют показатели загрязнённости в пределах или незначительно превышающих 11ДК для водоёмов рыбохозяйственного значения, а именно это Железногорский район, Золоту-хинский район и Обоянский район. Для остальных районов области необходим более детальный анализ степени влияния заг рязняющих веществ, входящих в состав их сточных вод, на экологическую ситуацию в данных районах, особенно в той части, которая касается способности природных водоёмов к самоочищению, на что в значительной степени влияет общий объём водного бассейна в соотношении к объёму сбрасываемых сточных вод. Но даже с учётом этого, непосредственно вблизи источника этого загрязнения превышение ПДК будет весьма значительным. Кроме того, известно, что различные живые организмы, в том числе и рыбы, обитающие в наших водоёмах, способны накапливать в себе различные токсические вещества, концентрация которых может превышать в сотни и даже тысячи раз их концентрацию в окружающей водной среде. Также происходит качественное истощение водных ресурсов. Реки мелеют и в конечном итоге исчезают вовсе. В оставшихся более крупных реках зачастую опасно просто купаться, не говоря уже о каком-либо другом их использовании.

Во избежание качественного истощения водных ресурсов Курской области необходимо проведение комплекса целенаправленных мер, среди которых видное место принадлежит сокращению, а впоследствии и полному прекращению использования рек, озёр и водохранилищ для удаления и обезвреживания сточных вод. Эго возможно осуществить путём повторною использования сточных вод . В настоящее время Институтом экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, Научно-исследовательским институтом по сельскохозяйственному использованию сточных вод НИИССВ "Прогресс" совместно с участием ряда других институтов разработаны, а также утверждены и введены в действие Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 31.10.96 N 46 санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения (СанПиН 2.1.7.573-96), которые определяют санитарно-гиг иенические требования к качеству сточных вод и их осадков, исполь-

зуемых для орошения и удобрения земель, выбору территории земледельческих полей орошения и осуществлению контроля за их эксплуатацией.

Земледельческие поля орошения (ЗПО) -специализированные мелиоративные системы, предназначенные для использования подготовленных сточных вод на орошение и удобрение земель и для осуществления естественной биологической их доочистки. Предложения по применению доочистки очищенных сточных вод на так называемых земледельческих полях орошения (ЗПО) имеет очень большое практическое значение. При доочистке сточных вод на земледельческих полях орошения не заграчи-ваюгея средства на их индустриальную доочистку, создается возможность получать дополнительную сельскохозяйственную продукцию. При использовании на земледельческих полях орошения городских сточных вод содержащиеся в них питательные вещества и микроэлементы усваиваются растениями быстрее и полнее, чем искусственные минеральные удобрения. Эго подтверждается результатами длительного опыта орошения полей городскими сточными водами в Алтайском крае (г.Алейск, 1989-2003гг.), где режим орошения был сравним с применяемым для чистой воды и осуществлялся по водопотреблению культур (норма 3000 м3/га) [2]. Применяемый оптимальный режим орошения сточными водами города позволил получить в условиях Западной Сибири 5-6 т сена многолетних злаковых трав с 1 га, отвечающим требованиям по качеству, предъявляемым к кормовым культурам. Орошение сточными водами в период с 1991г. по 2003г. весьма положительно сказалось на плодородии почв. Корреляционный анализ данных по изменению содержания гумуса и азота в почве за период орошения сточными водами города Алсйска показал их достаточно высокую зависимость от времени проведения орошения, так как коэффициент корреляции составил 0,69. Ежегодный прирост содержания гумуса в слое почвы 0,20 см составляет 0,08%.

Согласно утверждённым санитарным правилам и нормам по использованию сточных вод на земледельческих полях орошения разрешается выращивание технических, зерновых, кормовых культур и древесно-кустарниковых насаждений. Культивирование же на земледельческих полях орошения овощных, в том числе картофеля, ягодных, фруктовых, бахчевых, салатных культур запрещается. Обеспечение са-

нитарно-гигиенических и ветеринарных требований на полях орошения в лучшей степени достигается при выращивании многолетних трав (люцерна, клевер, костер безостый, лисохвост луговой, тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная, двукисточник и овсяница тростниковидные и другие), которыми рекомендуется занимать 60 - 70% орошаемой площади, а также при выращивании однолетних трав и травосмесей. Способ использования кормовой продукции в животноводстве согласовывается с органами государственной ветеринарной службы. Также санитарными нормами рекомендуется орошение сточными водами лесополос, лесопитомников, питомников по выращиванию декоративных и плодово-ягодных культур, а также плантаций для интенсивного производства древесины, ивняка и защитных лесонасаждений. Допустимая концентрация тяжелых металлов в сточных водах устанавливается в зависимости от оросительной нормы и определяется в каждом конкретном случае расчетным способом в соответствии с действующими требованиями к качеству сточных вод и их осадков, используемых для орошения и удобрения. Сточные воды, содержащие микроэлементы, в т.ч. тяжелые металлы, в количествах, не превышающих ПДК для хозяйственно-питьевого водопользования, могут использоваться для орошения без ограничений.

Многолетней практикой по использованию сточных вод в сельскохозяйственном производстве, а именно для орошения и удобрения, доказаны положительные экономические и агрономические результаты. Использование сточных вод для сельскохозяйственного производства является важным природоохранным мероприятием, так как при этом отпадает необходимость их сброса в поверхностные водные объекты. Поэтому в целях предотвращения загрязнения естественных водоёмов сточными водами необходимо организовать непрерывную и постоянную их утилизацию для целей орошения. При их использовании для орошения и удобрения обеспечивается предотвращение сброса стоков, а также представляется возможность сэкономить на минеральных удобрениях.

В зависимости от категории сточные воды могут служить источником азотных и фосфорных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур. При орошении сельскохозяйственных культур необходимо учитывать ряд требований, таких, как выбор культур, система орошения, кроме того такие потенциаль-

ные проблемы, как засоление, щелочность, токсичность ионов, тяжелые металлы и прочее.

Во многих странах мира в настоящее время существует специальная государственная программа и соответствующая правовая база, обеспечивающие целесообразное управление стоками. В США хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами орошается 2,5 тыс.га в округе Маскиген. В зависимости от их качества сточные воды применяются для различных целей. Например, в Калифорнии очищенные сточные воды, прошедшие первичную очистку, могут использоваться для поверхностного полива садов и полива дождеванием технических культур, а прошедшие вторичную очистку - для обводнения пастбищ и ряда продовольственных культур, одобренных муниципальным Управлением охраны водных ресурсов и санитарно-эпидемиологического центра. В США сточные воды могут использоваться как круглый год, гак и во время вегетационного периода. Это зависит как от местоположения земледельческих полей орошения, так и от качества стоков, структуры посева и ряда других условий. На сегодняшний день сточные воды успешно используются для орошения технических культур и кормовых культур, различных древесных насаждений как в России, так и в Англии, Франции, Германии, США, Индии, Венгрии и других странах. На многих засушливых территориях Австралии и США сточные воды используются для экономии питьевой воды. В г. Мельбурн несколько десятилетий подряд существуют земледельческие поля орошения с круглогодовым использованием сточных вод на площади 4,3 тыс.га.

Качество сточных вод и уровень их пригодности для сельскохозяйственного использования в качестве орошения и удобрения зависит во многом от уровня и мощности очистных сооружений. В настоящее время не все страны могут позволить дорогостоящие очистные сооружения, где сточные воды подвергаются биологической очистке. Неочищенные сточные воды могут являться источниками серьезных экологических и санитарно-эпидемиологических проблем. У тилизация сточных вод без неблагоприятного воздействия на окружающую среду возможна только при соблюдении на полях орошения высокой культуры производства, а также установленных санитарных требований, исключающих возможность накопления в продукции токсинов.

Сточные воды различных категорий и животноводческие стоки, имеющие благоприятные химические показатели, следует использовать для удобрения сельскохозяйственных культур. В этом случае орошаемое поле является завершающим звеном естественной биологической очистки и обеззараживания сточных вод, кроме того их использование уменьшает забор "чистых" природных вод; способствует рациональному распределению водных ресурсов в народном хозяйстве; исключает сброс неочищенных сточных вод в водоемы; дает возможность получения высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Один из важных факторов, определяющих эффективность утилизации стоков на оросительных системах, - это установление оптимальных норм орошения. От нормы внесения стоков зависит не только урожайность и качество выращиваемых культур, но и в значительной степени водоохранный эффект.

Норма внесения стоков должна быть такой, чтобы вынос веществ в дренажную сеть и грунтовые воды не ухудшил качество природных вод.

При использовании сточных вод для сельскохозяйственных целей, в частности при выращивании различных кормовых культур,

очень важным является обеспечение санитарно-гигиенических и зооветеринарных требований безопасности здоровья населения и животных, исключающих возможность накопления в продукции токсинов, а также необходимо строгое соблюдение на полях орошения высокой культуры производства, способов и техники полива, что должно быть выбрано с учетом рельефа местности, почвенных, климатических и гидрогеологических условий участка, качества подготовки сточных вод. При орошении сточными водами высокоэффективным является дополнительное внесение минеральных удобрений, что обусловлено не только содержанием питательных веществ в них, но и благоприятным воздействием на структуру почвы. В зависимости от удобрительной ценности стоков необходима корректировка норм внесения удобрения в почву.

Список использованных источников

1 Львович, М.И. Вода и жизнь/ М.И. Львович. - М.: Наука, 1986. -255 с.

2 Макарычев, С.В. Трансформация агрохимических свойств чернозёмов, орошаемых сточными водами (на примере г. Алейска)/ С.В. Макарычев, Н.И. Алёшина, А.В. Тиньгаев// Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2007. - № 9 (35). - С.15-19.