Использование осадка промывных вод рыбопереработки

УДК 628.3:639.2/.3

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСАДКА ПРОМЫВНЫХ ВОД РЫБОПЕРЕРАБОТКИ

В. И. Воробьев

THE USE OF SLUDGE WASH WATER OF FISH PROCESSING

V. I. Vorobyov

Цель исследований - вовлечение неиспользуемого осадка промывных вод (ОПВ) рыбопереработки в производственный цикл получения натурального органического удобрения на основе рыбного сырья. Проведены физико-химические и токсикологические исследования ОПВ, образующегося в процессе предварительной обработки промывных вод рыбопереработки (коагуляции и осаждения) перед их направлением на биологическую очистку. Отмечено, что по содержанию токсичных элементов ОПВ отвечает требованиям нормативных документов (НД) и относится к первой группе осадков, которые после предварительной обработки (компостирования), гарантирующей гибель патогенных бактерий и яиц гельминтов, могут быть использованы в качестве удобрения под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленных и земляники. Необходимость предварительного компостирования ОПВ ограничивает его применение в качестве удобрения. Технология муки кормовой на основе рыбной чешуи, внедрённая в ООО НПП «Прок-М» (Калининградская область), может быть адаптирована для переработки ОВП с целью получения натурального органического удобрения на основе рыбного сырья. С применением данной технологии была изготовлена опытная партия сухого органического удобрения с использованием ОПВ. Полученный высушенный готовый продукт относится к дефицитным фосфорно-азотным органическим удобрениям (массовая доля фосфора - 21,2, азота - 5,8, калия - 0,08 %) и по содержанию токсичных элементов отвечает требованиям НД. Полевой опыт с применением сухого органического удобрения на основе рыбного сырья показал более высокую урожайность свеклы, картофеля, капусты, моркови по сравнению с контролем, где в качестве органического удобрения использовался перегной (навоз) крупного рогатого скота.

рыбная чешуя, осадок промывных вод рыбопереработки, цинк, токсичные элементы, органическое удобрение

The aim of the research is to involve unused wash water sludge (WWS) of fish processing in the production cycle of natural organic fertilizer based on fish raw materials. The work involved carrying out physical-chemical and toxicological studies of WWS formed in the process of pre-treatment of wash water of fish processing (coagulation and deposition) before they are sent to biological treatment. It has been noted that the content of toxic elements of WWS meets the requirements of normative documents (ND) and refers to the 1st group of precipitation which, after pre-treatment (compost-

ing) ensuring destruction of pathogenic bacteria and helminth eggs, can be used as fertilizer for all types of crops except vegetables, mushrooms, herbaceous and strawberry. The need for pre-composting of WWS, limits its use as a fertilizer. The technology of feed meal on the basis of fish scales introduced in LLC RPE "Prok-M" (Kaliningrad region), can be adapted for processing of WWS in order to obtain a natural organic fertilizer based on fish raw materials. On the basis of this technology, a pilot batch of dry organic fertilizer was made using WWS. The dried finished product belongs to the deficit phosphorus-nitrogen organic fertilizers (mass fraction of phosphorus-21.2%, nitro-gen-5.8%, potassium-0.08%) and the content of toxic elements meets the requirements of ND. Field experience with the use of dry organic fertilizer based on fish raw materials has showed higher yields of beet, potatoes, cabbage, carrots, compared with the control, where humus (manure) of cattle was used as organic fertilizer.

fish scale, fish processing wash water sludge, zinc, toxic elements, organic fertilizer

ВВЕДЕНИЕ

В процессе производства рыбных консервов используются значительные объёмы пресной воды, необходимой для промывки рыбного сырья. По данным проведённых исследований вместе с промывными водами при производстве 1 т консервов теряется 79 кг сухих веществ рыбного сырья, 40 кг водорастворимых веществ, 5 кг общего азота [1]. В настоящее время данные отходы практически не применяются и являются источниками загрязнения окружающей среды.

На рыбоконсервном комплексе ООО «РосКон» (г. Пионерский, Калининградская область), перерабатывающем 60-80 т рыбного сырья в сутки, применяется биологическая очистка промывных вод, где предварительно из них отделяются (коагуляция, осаждение) нерастворимые твердые органические вещества, которые в настоящее время практически не используются.

Цель исследований - вовлечение неиспользуемого осадка промывных вод (ОПВ) рыбопереработки в производственный цикл получения натурального органического удобрения на основе рыбного сырья.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являлись ОПВ, образующийся в процессе предварительной обработки промывных вод рыбопереработки (коагуляция и осаждение) перед поступлением на станцию биологической очистки рыбоконсервного комплекса ООО «Роскон» (г. Пионерский, Калининградская обл.), а также чешуя сардины (Sardina pilchardus) и сардинеллы (Sardinella aurita), полученные на данном предприятии при разделке рыбы. Переработку данного рыбного сырья с целью получения натурального высушенного органического удобрения осуществляли на производственной базе ООО НПП «Прок-М» (пос. Павлинино, Калининградская область). Исследования химического состава исходного рыбного сырья и сухого органического удобрения проводили в ФГБУ «Центр агрохимической службы «Калининградский» в соответствии с нормативными документами (НД), указанными в табл. 1, 2.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ С целью очистки промывных вод от органических веществ применяются различные способы их обработки (физические, химические, биологические) [2, 3]. Перед биологической очисткой из них предварительно отделяют твёрдые взвешенные частицы (осадок). Химический состав пробы образующегося осадка представлен в табл. 1.

Таблица 1. Химический состав осадка промывных вод

Наименование показателей, НД на методы Значение

единицы измерения испытаний характе ристики

по ГОСТ Р при

17.4.3.07- испытании

2001

Массовая доля влаги, % ГОСТ 26713-85 - 85,0±0,5

Кислотность (pHKCL), ед. pH ГОСТ 27979-88 5,5-8,5 6,4±0,3

Массовая доля на сухое Не менее -

вещество, %:

органического вещества ГОСТ 26213-91 20 85,1±0,4

золы ГОСТ 26712-94 - 14,9±0,9

общего азота ГОСТ 26715-85 0,6 6,9±0,5

общего фосфора (Р2О5) ГОСТ 26717-85 1,5 5,05±1,1

общего калия (К2О) ГОСТ 26718-85 - 0,48±0,01

Токсичные элементы, мг/кг СП 1.2.1170-02 Не более -

медь РД 52.18.191-89 750 6,1±1,7

цинк ГОСТ Р 53218-2008 1750 135± 1,9

никель 200 5,1±0,7

свинец 250 1,4±1,9

кадмий 15 0,33±0,14

хром 500 6,7±2,5

ртуть Атомно -абсорбционный метод определения ртути в почвах, 1989 г. 7,5 0,044±0,010

мышьяк МУ по определению мышьяка в почвах фотометрическим методом. - М., 1993 г. 10 0,5±0,1

Из табл. 1 видно, что полученный ОПВ по содержанию токсичных элементов отвечает требованиям НД и относится к первой группе осадков, которые могут быть использованы в качестве удобрения под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленных и земляники, а также применяться в промышленном цветоводстве, зелёном строительстве, лесных и декоративных питомниках для биологической рекультивации нарушенных земель и полигонов ТБО [4].

В качестве удобрения можно использовать ОПВ, который предварительно был подвергнут обработке (компостированию), гарантирующей гибель патогенных бактерий и яиц гельминтов.

Дозы внесения зависят от содержания токсичных элементов в удобрении и почве, а также вида сельскохозяйственных культур.

Учитывая необходимость предварительного компостирования (длительность и наличие неприятного запаха при проведении процесса), ОПВ не находит применения в качестве удобрения.

В настоящее время одним из ключевых трендов АПК России является органическое сельское хозяйство, о чём свидетельствует принятый проект федерального закона «О производстве органической продукции», разработанный Минсель-хозом России [5]. За последние 15 лет объем мирового рынка органических продуктов вырос почти в пять раз - до 100 млрд. долл., и сегодня он составляет 10 % от общего объема мирового рынка продовольствия. По прогнозам экспертов, к 2022 г. рынок органической продукции превысит 200 млрд. долл. [6]. Дефицит экологически чистых органических удобрений в России оценивается в объеме не менее 300 тыс. т в год [7].

С учетом значительных объёмов потерь твёрдых органических веществ при промывке рыбного сырья возникает необходимость в разработке экономически эффективных способов максимального извлечения органических веществ из промывных вод с целью их использования в качестве натурального удобрения.

Визуально основная масса твёрдых частиц ОПВ состоит из чешуи, рыбных костей и тканей. Учитывая значительную массовую долю влаги ОВП (85 %) и, соответственно, возможность его быстрой порчи, необходимо проводить его обработку с целью получения конечного продукта с массовой долей влаги не более 12 %.

На ООО НПП «Прок-М» (пос. Павлинино, Калининградская обл.) внедрена экономически эффективная технология муки кормовой на основе рыбной чешуи, где чешуя предварительно очищается от органических примесей при помощи растительного сырья и далее смешивается с другими рыбными отходами, измельчается и высушивается за счёт тепла, выделяемого при трении рыбной смеси в сушильной установке [8, 9].

Данная технология может быть адаптирована для получения сухого рыбного органического удобрения с использованием ОПВ. На производственной базе данного предприятия были изготовлены опытные партии органического удобрения с использованием ОПВ, полученного от ООО «РосКон». Химический состав высушенного органического удобрения представлен в табл. 2.

Таблица 2. Химический состав высушенного органического удобрения на основе рыбного сырья

Table 2. Chemical composition of с ried organic fertilizer based on fish raw materials

Наименование показателей, единицы измерения Наименование НД на методы испытаний Значение характеристики

по НД при испытании

1 2 3 4

Массовая доля влаги, % ГОСТ 26713-85 - 11,7±0,3

Кислотность (pHKCL), ед. pH ГОСТ 27979-88 6,0-8,5 7,1±0,3

Массовая доля органического вещества (на сухое вещество), % ГОСТ 26213-91 - 52,0±0,3

Массовая доля золы, % ГОСТ 26714-85 - 48,0±0,8

Окончание табл. 2

1 2 3 4

Массовая доля в удобрении с исходной влажностью, % -

общего азота ГОСТ 26715-85 - 5,8±0,7

общего фосфора (Р2О5) ГОСТ 26717-85 - 21,2±1,5

общего калия (К2О) ГОСТ 26718-85 - 0,08±0,005

Токсичные элементы (валовое содержание) в сухом веществе, мг/кг СП 1.2.1170-02 ПДК (ОДК) не более

медь ГОСТ Р 532182008 33 1,3±0,3

цинк 55 67,0±14,1

никель 20 4,6±1,6

свинец 32 3,5 ±1,2

кадмий 0,5 0,06±0,02

хром 100 6,2±2,2

ртуть Атомно-абсорбционный метод определения ртути в почвах, 1992 г. 2,1 0,016±0,005

мышьяк МУ по определению мышьяка в почвах фотометрическим методом. - М., 1993 г. 2,0 1,7±0,5

Как видно из табл. 2, полученный готовый продукт относится к наиболее дефицитным фосфорно-азотным органическим удобрениям [7].

Повышенное содержание фосфора в органическом удобрении (табл. 2) связано со значительным количеством рыбных костей в исходном рыбном сырье, а также чешуи сардинеллы и сардины, о чём свидетельствует несколько повышенное содержание цинка (но не более 95 мг/кг, при коэффициенте не более 0,8 от максимального значения 55 мг/кг), что позволяет использовать полученный продукт в качестве натурального органического удобрения на основе рыбного сырья.

Химический состав высушенного органического удобрения зависит от вида и способа разделки рыбного сырья. Кроме того, технология его получения позволяет получать комплексное органическое удобрение путём добавления различных органических составляющих (животного и растительного происхождения) в процессе высушивания сырья.

Добавление мелассы (отход сахарного производства) позволяет сбалансировать конечный продукт по одному из трёх основных элементов удобрений (ЫРК) - калию. Применение в качестве компонента удобрения шелухи семечек, оболочек бобовых, сухой барды (отход спиртового производства) позволит разрыхлить грунт, улучшить химический состав почвы, а также её проницаемость и аэрацию.

Преимуществами разработанной технологии являются кратковременность тепловой обработки при высушивании исходного сырья, гарантирующие гибель патогенных бактерий и яиц гельминтов, а также возможность вовлечения в производственный цикл недоиспользуемого органического сырья с целью получения натуральных комплексных органических удобрений.

Опытная партия сухого органического удобрения на основе ОПВ и рыбной чешуи была использована при выращивании свеклы, картофеля, капусты, моркови на сельскохозяйственных землях ООО «ФСК» (пос. Городково, Калининградская обл.). Полевой опыт показал более высокую урожайность указанных культур при применении органического удобрения на основе рыбного сырья по сравнению с контролем, где в качестве органического удобрения употреблялся перегной (навоз) крупного рогатого скота. Эксперимент показал перспективность использования ОПВ в качестве компонента натурального органического удобрения на основе рыбного сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Отмечено, что по содержанию токсичных элементов ОПВ отвечает требованиям нормативных документов (НД) и относится к первой группе осадков, которые после предварительной обработки (компостирования), гарантирующей гибель патогенных бактерий и яиц гельминтов, могут быть использованы в качестве удобрения под все виды сельскохозяйственных культур, кроме овощных, грибов, зеленных и земляники.

Необходимость предварительного компостирования ОПВ ограничивает его применение в качестве удобрения.

Технология муки кормовой на основе рыбной чешуи была адаптирована для получения опытной партии сухого органического удобрения с использованием ОПВ. Полученный готовый продукт относится к дефицитным фосфорно-азотным органическим удобрениям (массовая доля фосфора - 21,2, азота - 5,8, калия - 0,08 %) и по содержанию токсичных элементов соответствует требованиям НД.

Полевой опыт с применением сухого органического удобрения на основе рыбного сырья показал более высокую урожайность свеклы, картофеля, капусты, моркови по сравнению с контролем, где в качестве органического удобрения употребляли перегной (навоз) крупного рогатого скота, что говорит о перспективности использования ОПВ в составе натуральных комплексных органических удобрений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Usydus, Z. U. Chemical characteristics of wastewater in the fish processing industry. / Z. U. Usydus, P. J. Bykowski // Bulletin of the Sea Fisheries Institute. -1998. - №1 (143). - P. 63-73.

2. Usydus, Z. U. The utilization of waste and raw materials contained in wastewater from the fish processing industry. Z. U. Usydus, P. J. Bykowski // Bulletin of the Sea Fisheries Institute. - 1998. - №1 (143). - P. 17-28.

3. Cristovao R. Chemical and biological treatment of fish canning wastewaters. / R. Cristovao, C. Botelho, R. Martins, R. Boaventura // International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics. - 2012. - Vol. 2, No.4. - P. 237-242.

4. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 Охрана природы (ССОП). Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. [Электронный ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200017708.

5. Производителей органической продукции внесут в Госреестр [Электронный ресурс]. - URL: https://pronedra.ru/proizvoditelej-organicheskoj-produkcii-vnesut-v-gosreestr-266360.html (дата обращения 29.07.2018).

6. Правительством одобрен законопроект об органическом сельском хозяйстве 18 января 2018 [Электронный ресурс]. - URL: http://sozrf.ru/pravitelstvom-odobren-zakonoproekt (дата обращения 29.07.2018).

7. Органические удобрения: перспективы производства и применения в современных агротехнологиях [Электронный ресурс]. - URL: http://svetich.info/publikacii/agronauka/organicheskie-udobrenija-perspektivy-pro.html (дата обращения 29.07.2018).

8. Пат. (Россия), № 2621028 С1 A23K 10/38. Способ получения кормовой добавки или удобрения / В. И. Воробьев; опубл. 30.05.2017. Бюл. 16. - С. 4.

9. Воробьев, В. И. Технология муки кормовой на основе рыбной чешуи: дис. ... канд. техн. наук: 05.18.04 / Воробьев Виктор Иванович; КГТУ. - Калининград, 2018. - 242 с.

REFERENCES

1. Usydus Z. U., Bykowski P. J. Chemical characteristics of wastewater in the fish processing industry. Bulletin of the Sea Fisheries Institute, 1998, no. 1 (143), pp. 63-73.

2. Usydus Z. U., Bykowski P. J. The utilization of waste and raw materials contained in wastewater from the fish processing industry. Bulletin of the Sea Fisheries Institute, 1998, no. 1 (143), pp. 17-28.

3. Cristovao R., Botelho C., Martins R., Boaventura R. Chemical and biological treatment of fish canning wastewaters. International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics. 2012, vol. 2, no. 4, pp. 237-242.

4. GOST R 17.4.3.07-2001 Okhrana prirody (SSOP). Pochvy. Trebovaniya k svoystvam osadkov stochnykh vod pri ispolzovanii ikh v kachestve udobreniy [Nature Protection (JMPR). Soils. Requirements for the properties of sewage sludge when used as a fertilizer]. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200017708 (Accessed 29 July 2018).

5. Proizvoditeley organicheskoy produktsii vnesut v gosreestr [Producers of organic products will make the state register]. Available at: https://pronedra.ru/proizvoditelej-organicheskoj-produkcii-vnesut-v-gosreestr-266360.html (Accessed 29 July 2018).

6. Pravitelstvom odobren zakonoproekt ob organicheskom selskom khozyaystve 18 yanvarya 2018 [The government has approved the bill on organic agriculture on January 18, 2018]. Available at: http://sozrf.ru/pravitelstvom-odobren-zakonoproekt (Accessed 29 July 2018).

7. Organicheskie udobreniya: perspektivy proizvodstva i primeneniya v sov-remennykh agrotekhnologiyakh [Organic fertilizers: prospects of production and application in modern agricultural technologies]. Available at: http://svetich.info/publikacii/agronauka/organicheskie-udobrenija-perspektivy-pro.html (Accessed 29 July 2018).

8. Vorobev V. I. Sposob polucheniya kormovoy dobavki ili udobreniya [A method of producing a feed additive or fertilizer]. Pat. RU 2621028 S1 A23K 10/38. Publ 30. 05. 2017. Bul. 16, pp. 4.

9. Vorobyov V. I. Tekhnologiya muki kormovoy na osnove rybnoy cheshui. Dis. kand. tekhn. nauk [Technology of feed meal on the basis of fish scale. Dis. kand. techn. sci.]. Kaliningrad, 2018, 242 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ

Воробьёв Виктор Иванович - Калининградский государственный технический университет; доцент кафедры химии; E-mail: mobi.dik.10@mail.ru

Vorobyov Victor Ivanovich - Kaliningrad State Technical University; Associate Professor of the Department of Chemistry; E-mail: mobi.dik.10@mail.ru