Реферат: Применение осадка сооружений очистки сточных вод в качестве удобрения
Реферат: 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.
|