Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений
дов. Большая часть
отходов вывозится на свалки, создающие опасные очаги загрязнения окружающей
среды. При этом безвозвратно теряются содержащиеся в отходах полезные
компоненты.
1.2. Удобрительная ценность ОСВ
Значительная часть продуктов полеводства (прямо или косвенно)
направляется в пищу человека. Следовательно, выделения человеческого
организма должны содержать большие количества азота и зольных составных
частей, взятых растениями из почвы. Сравнительно с извержениями
травоядных, отбросы человеческого организма должны быть процентно богаче
(считая на сухое вещество) азотом и фосфорной кислотой, во-первых, потому,
что пища человека богаче белками, чем корм травоядных. Если, например, в
пище животных (сене) содержится 1,5% азота, считая на сухое вещество, то в
пище человека его бывает от 2-3% (зерна хлебов) до 15% (мясо). Во-вторых,
пища людей лучше переваривается, значит, большая часть ее окисляется, давая
воду и углекислый газ, а потому оставшаяся доля еще больше обогащается
газом, чем в организме травоядных.
В среднем, человек выделяет в сутки около 133 г твердых извержений и
1200 г жидких. В них содержится соответственно : азота 2 и 14 г, золы 4,5 и
14г, фосфорной кислоты 1,35 и 1,78 г, оксида калия 0,64 и 2,29 г.
Маки (Mechi J.J., 1859) говорил:" 200 тонн лондонских сточных вод
эквивалентны 3,5 центнерам гуано".
На целесообразность использования в земледелии отбросов
человеческого организма указывает Д.Н. Прянишников (1903). Он констатирует,
что в городах отходы уходят в канализацию. Очень трудно определить, какую
часть из них удается использовать. Ясно лишь одно, что при недостатке
удобрений вообще нельзя игнорировать большие возможности, которые
представляет этот источник азота, особенно при одновременном использовании
торфа.
Первые опыты по изучению удобрительной ценности канализационного ила
(ОСВ) были проведены П.С. Севастьяновым (1931-1937), который пришел к
заключению, что осадки сточных вод могут приравниваться к навозу и
минеральным удобрениям. Аналогичные выводы сделаны и другими авторами
(Шванская Л.П, 1938, Беляк Б.И., 1955, Львович А.Н., 1965).
По данным Э. Рюмбензам и Э. Рау (1969), в ОСВ содержание общего азота
и фосфора в 1,5-2 раза выше, чем в навозе КРС, а именно эти элементы
определяют ценность любого вида удобрений.
Высокое содержание элементов питания в ОСВ подтверждает работа О.Д.
Архип (1979). Изученный им ил с городских очистных сооружений содержал в
%на сырой вес : N общий - 0,8; Р205-0,9; К20- 0,4; нитратный азот -
6,4мг/100; аммиачный азот- 457 мг/100; подвижной фосфор - 542 мг/100 г
массы.
В технологическом цикле очистки сточных вод получаются различные типы
осадков, которые по своим удобрительным качествам могут резко отличаться
друг от друга. Для обезвоживания ОСВ могут использовать известь, хлорное
железо. В этом случае они обогащаются кальцием, железом, а иногда магнием (
Туровский И.С., 1982).
Колебания в содержании основных элементов питания в ОСВ (Горохова
С.Г., 1981, Капелькина Л.П., 1984, Алексеев Ю.В. и др., 1986,
Кардиналовская Р.И., 1986) составляет: по азоту 0,8...6%, фосфору
0,6...5,6%, калию 0,1...0,5%. Примерно такие же данные приводят ученые США
и Канады: азот 1,1...7,6%, фосфор 1,3... 8,0, калий 0,1...0,3% (Schfдfer
K., Kick H., 1970).
Несомненным достоинством ОСВ является высокое содержание органического
вещества- до 75% (Schultz W., 1951, Jahnson S., 1963, Туровский И.С.,
1977). Высокая оценка органического вещества дана и в работе М.М. Кононовой
(1969), в которой отмечено, что органического вещество в значительной мере
определяет направления процесса почвообразования, биологические, химические
и физические свойства почвенной среды.
На это обращают внимание и ряд других зарубежных исследователей. Они
приходят к выводу, что при многолетней обработке почва начинает испытывать
недостаток в органических веществах, так как культивация ускоряет ее
разрушение, а "отдача" от запашки пожнивных остатков оказывается
недостаточной для возмещения потерь. Органическое вещество образует из
частиц почвы агрегаты, между которыми остаются большие поры, через которые
воздух может проникать к корням, а излишки воды - испаряться. При
недостатке органических веществ почвенные агрегаты теряют свою прочность и
распадаются. Почва становится более плотной, доступ воздуха прекращается
и в результате рост корней происходит аномально. Песчаные и пылеватые почвы
в наибольшей степени подвергнуты таким структурным изменениям. Внесение
органических удобрений в такие почвы улучшает их качество, в результате
чего полученный урожай будет выше, чем при внесении оптимального количества
обычных удобрений, но без добавления органики (De Haan S., 1980).
Твердые вещества осадков оказываются более эффективными в сравнении с
эквивалентным количеством хлевного навоза (Epstein E., Taylor J., 1976;
Gypta S., Dowdy V., 1977; Kladivko Е., Helson D., 1979).
При увеличении пористости почвы повышается скорость инфильтрации воды
и уменьшаются потери воды, а также эрозия почвы в результате поверхностного
стока. Там, где на поверхность почвы вносятся жидкие осадки, поры временно
закрываются и на несколько дней инфильтрация воды замедляется. Как только
слой осадков начинает высыхать, он трескается, и вода легко проникает между
частицами. В течение некоторого времени эти частицы предохраняют почву под
собой от структурного разрушения и закупорки пор после дождя. Таким
образом, более длительное воздействие приводит к увеличению скорости
инфильтрации воды. Твердые вещества осадков в результате измельчения
проникают в ходы дождевых червей, что ускоряет абсорбцию почвой воды,
поступающей в поверхности. Поверхностное применение компостированных
осадков в расчете 56 т/га увеличивает скорость инфильтрации воды на 50% по
сравнению с неудобренной почвой. Действие этих осадков сохраняется, по
крайней мере, в течение двух лет (Kelling K., Peterson А., 1979).
Указанные опыты показали, что внесенные с осадком в почву тяжелые
металлы не сильно влияют на развитие растений. Использование осадка требует
осторожности. Его следует хорошо перемешивать и строго соблюдать сроки
внесения. При небольшом содержании в осадке водо-растворимого аммония часть
его, связанная с органическим веществом, представляет собой источник,
медленно поставляющий азот, который могут полнее использовать растения с
длительным вегетационным периодом. Содержащийся в нем фосфор соответствует
по действию на рост растений фосфору, извлекаемому из минеральных туков
лимоннокислой вытяжкой. Недостаток калия в осадке требует его добавки в
виде минерального удобрения.
Польские ученые (Kobus D., Zaban J., 1990) провели исследования с
осадком сточных вод из г. Пулава на почвах различного
гранулометрического состава. Отбирали образцы почв из подпахотного слоя,
добавляли 5 и 10% осадка и инкубировали при 20( С в течение 24 недель.
Осадок имел рН - 5,6, 16,2% органического вещества, 1,13% общего азота,
100,5мг/100г N-NH4, 1105мг/100г N-NO3, 605 мг/кг Zn, 3мг/кг Ca. Добавление
осадка сопровождалось сильным увеличением численности бактерий, грибов,
актиномицетов свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов (в том
числе Clostridium). Не отмечено увеличения численности целлюлолитической
микрофлоры. Выявлено активное разложение соединений С и N. За период
инкубации количество органического углерода уменьшилось на 14-31%, N -на 0-
20 %. Происходило уменьшение доли растворимых форм фосфора. Резко
уменьшилось содержание подвижных форм Zn (вытяжка 0,005 М ДТПА). Сделан
вывод, что ОСВ и г. Пулава может быть использован для рекультивации
деградированных почв. Однако не рекомендовано применять осадок на почве с
емкостью поглощения катионов <5 мэкв/100г ввиду относительно высокого
содержания в ней цинка.
Румынские ученые (Dumitru M., Carstea S., Nastea B., Rauta C., 1989)
считают, что в целях уменьшения загрязнения почв при использовании в
качестве удобрений осадка городских сточных вод, последний следует
применять в строго контролируемых условиях, ибо почвы по- разному реагируют
на его внесение. Критериями пригодности почв для внесения в них осадка
городских сточных вод является топография и уклон местности, текстура,
водонепроницаемость и дренаж почв, поверхностный сток и эрозионные
процессы, затопляемость территории, величина влагоемкости почв, глубина
залегания грунтовых вод, рН почвы, емкость катионного обмена почвы,
содержание в ней тяжелых металлов и возможность защиты источников
водоснабжения населения. Применение ОСВ рекомендовано на однородных
выровненных участках при уклоне до 5%. Возможно применение его и при уклоне
до 15%, но при условии предотвращения поверхностного стока. Исключается
использование осадка на почвах и глинистых уплотненных почвах с очень
низкой или чрезмерно большой водонепроницаемостью, а также на
оголенных и плохо дренированных почвах, где возможно периодическое
избыточное увлажнение верхнего 50-см слоя, поскольку рН почвы оказывает
существенное влияние на степень подвижности в ней тяжелых металлов,
увеличивая или уменьшая их абсорбцию растениями. На кислых почвах с рН
менее 5,5 вообще не следует применять осадок сточных вод
| |  скачать работу |
Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений |
