Экологическая оценка эффективности использования осадка сточных вод в качестве удобрений

Химический состав осадков сточных вод не стабилен. ОСВ очистных сооружений г.Курска содержит широкий набор макро- и микроэлементов, включая тяжелые металлы. Содержание общего азота в них колеблется в пределах 1,0 – 1,34%, фосфора – 0,21-0,23% и калия – 0,32-0,36%. В ОСВ обнаруживается особо контролируемые ионы металлов: свинца, хрома, кадмия, ртути и другие.

По своему химическому составу ОСВ г.Курска вполне пригоден в качестве местного органо-минерального удобрения.

Осадки сточных вод обладают высокой удобрительной ценностью. Определено, что в условиях вегетационного опыта на темно-серой лесной почве значительно увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур. Прибавка урожая озимой пшеницы составила 27,0-32,6 ц/га, кукурузы 60-185 ц/га.

Осадки сточных вод способствуют повышению концентрации ионов Cl^-, SO₄^2-, Ca²⁺. Эти изменения как в качественном, так и в количественном отношении (увеличивается масса сухого остатка водной вытяжки) близки к эффекту при внесении навоза.

Осадки сточных вод положительно влияют на физические свойства почвы, в том числе на влагоемкость. Существенно возрастает в почве количество общего азота.

Осадки сточных вод повышают кустистость, количество и крупность зерен злаковых культур, другие показатели структурного анализа растений.

Нормированное внесение ОСВ в почву не повышает в растениях уровень концентрации ионов тяжелых металлов выше ПДК, их содержание находится в пределах норм, предусмотренных для сельскохозяйственных культур в животноводстве.

Под влиянием ОСВ не снижается качество зерна озимой пшеницы. Повышается количество сырой клейковины на 11,1 – 13,6%.

Наибольший биоэнергетический и экономический эффект от внесения ОСВ обеспечивается при возделывании пропашных культур (кукуруза и др). Высокое количество биоэнергии получено при использовании ОСВ совместно с известью и минеральными удобрениями.

Научно обоснованный возврат органического вещества, других элементов питания, содержащихся в осадках сточных вод, в биологический круговорот способствует повышению плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных культур и оздоровлению окружающей природной среды.

Осадки сточных вод г.Курска следует использовать в качестве органо-минерального удобрения в дозах от 20 до 40 т/га при влажности 50%.

Дозы ОСВ устанавливаются дифференцированно, в зависимости от типа почв, степени их окультуренности и обеспечения элементами питания возделываемых сельскохозяйственных культур, с учетом в каждом конкретном случае содержания тяжелых металлов в почве и в используемых осадках сточных вод с тем, чтобы количество особо контролируемых элементов не превышало ПДК как в почве, так и в выращиваемых растениях.

Внесение осуществлять не чаще одного раза в 5 лет под основную обработку почвы или под зяблевую вспашку, преимущественно под зерновые, технические и кормовые культуры (кукурузу и др).

На правах рукописи

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ В УСЛОВИЯХ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

11.00.11. – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

Заслуженный работник высшей школы РФ,

член-корреспондент РАЕН и РЭА,

доктор химических наук,

профессор

Жукова Людмила Алексеевна

Курск – 1999

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. С ростом численности населения возрастают масштабы производственной деятельности, поэтому проблема оптимизации взаимодействия человека и природы является актуальной и решение ее имеет большое значение в улучшении окружающей среды.

Интенсификация земледелия и недостаточное внесение в почву органического вещества приводят к излишней минерализации гумуса – основного носителя плодородия. К примеру, за последние 2-3 десятилетия содержания гумуса в Нечерноземной зоне уменьшилось на 0,5-0,7 т/га, в Центрально-Черноземной полосе на – 1,0-1,5 т/га.

Установлено, что почвы под зерновыми культурами ежегодно теряют 0,5-1,5 т/га гумуса, под пропашными потери в 1,5-3 раза выше.

Снижение плодородия почв характерно и для Курской области.

В 1985 г. в Российской Федерации внесено 457 млн.т органических удобрений включая ОСВ, в 1990 г. – 575 млн.т, а к 1995 г. эта цифра должна была увеличиться до 697 млн.т.

Согласно расчетам научных утверждений, даже такой рост внесения органики не в состоянии обеспечить бездефицитный баланс гумуса в почвах. Отсюда возникает острая необходимость максимального увеличения производства всех видов органических удобрений, в том числе нетрадиционных.

Ежегодно в нашей стране только в животноводстве накапливается около 1,0 куб.км сточных вод. В них содержится 4,5 млн.т. азота, 100 тыс.т фосфора, 700 тыс.т калия. Используя лишь животноводческие сточные воды для улучшения возделывания сельскохозяйственных культур, можно получить в пересчете на зерно дополнительный урожай свыше 7 млн.т зерна.

Наряду с применением в качестве удобрений навоза, навозной жижи, птичьего помета, компостов, соломы, опилков, лесного опада, зеленых растений, сапропеля, большой интерес представляет использование в качестве местного удобрения канализационного ила – осадка сточных вод (ОСВ) городских очистных сооружений (ГОС). По ориентировочной оценке общее количество ОСВ на станциях России в 1995 году составило свыше 10 млн.т по сухому веществу. Из существующих методов утилизации осадков наиболее надежным и экологически выгодным является метод почвенного удаления. Выявлено, что 10 млн.т осадков сточных вод по содержанию сухого вещества, основных элементов питания и удобрительной ценности равноценны примерно 50 млн.т навоза. Использование части ОСВ на удобрения позволит сохранить значительное количество минеральных туков, уменьшит дефицит гумуса.

Из литературных данных следует, что в большинстве случаев по удобрительной ценности ОСВ не уступают подстилочному навозу. Основные технические и технологические проблемы использования остаточных илов прямо связаны с сельским хозяйством. Правильное применение ОСВ позволит повысить плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечит охрану окружающей среды. Осадки сточных вод индивидуальны по своему химическому составу. На настоящий момент они новые и пока малоизученные удобрения, что нередко создает весьма подозрительное к ним отношение.

В сточных водах возможен спонтанный процесс образования новых, неизвестных соединений, механизм формирования которых существующими методами установить чрезвычайно трудно. Илы некоторых очистных сооружений обладают выраженной фитотоксичностью, которая может быть обусловлена загрязнением этих осадков органическими соединениями, обладающими гербицидными свойствами.

Однако основным фактором, сдерживающим применение ОСВ в растениеводстве, является наличие в них солей тяжелых металлов, влияние которых на почву, растения и безвредность продуктов мало изучено. Следовательно, для оптимального решения данного вопроса имеется ряд трудностей и много еще неразрешенных задач.

Для правильного использования осадков городских сточных вод в качестве удобрений, необходимо в каждом конкретном регионе организовать всестороннее изучение их химического состава, определить влияние ОСВ на плодородие почв, урожай и качество сельскохозяйственных культур.

В настоящее время в России имеется мало данных по рассматриваемым вопросам.

Разработка научных основ применения ОСВ в качестве удобрений, возврат элементов питания, в основном, естественного происхождения, в почвенную среду и в итоге оздоровление природы – главная цель наших исследований.

Цель исследований. Выявление возможности использования осадков городских сточных вод в качестве удобрения и получения экологически чистой растениеводческой продукции в Центральном Черноземье является целью исследований.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

изучить химический состав осадка сточных вод очистных сооружений г.Курска;

выявить удобрительную ценность ОСВ и определить его влияние на показатели роста растений в зависимости от периодичности внесения и вида культур звена севооборота;

изучить характер изменения микроэлементного состава почвы и растений под влиянием ОСВ и минеральных удобрений;

Основные положения, выносимые на защиту:

осадок сточных вод как источник органо-минеральных веществ с широким спектром макро-микроэлементов;

повышение плодородия почв, урожайности сельскохозяйственных культур и их характеристик при использовании осадков городских сточных вод;

санитарная чистота сельскохозяйственной продукции и оздоровление окружающей природной среды.

Научная новизна. Впервые изучен химический состав ОСВ Курских городских очистных сооружений. Разработаны научно-практические основы обеззараживания и применения его в качестве удобрения. Изучено влияние ОСВ на агрохимические свойства почвы, рост, урожай и качество различных сельскохозяйственных культур, выращенных в условиях полевых опытов. Выявлена их положительная роль в обогащении почвы органическими веществами, элементами питания растений, определены оптимальные дозы их применения в качестве удобрений.

Практическая ценность работы. Работа имеет практическую ценность. Так местный ОСВ обладает высокой удобрительной эффективностью при внесении его один раз в пять лет в дозе до 20…40 т/га сухого вещества. Разработанные рекомендации по применению ОСВ в качестве удобрения с учетом природоохранительных требований могут быть использованы в хозяйствах Центрального Черноземья.

Апробация работы. Результаты научных исследований использованы при подготовке трех научных статей, которые докладывались на научных конференциях Курской ГСХА 1997-1999 г.г.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, заслуженному работнику высшей школы РФ, член-корреспонденту РАЕН и РЭА, доктору химических наук, профессору Жуковой Людмиле Алексеевне, а также сотрудникам кафедры «Неорганической и аналитической химии», Курской государственной сельскохозяйственной академии за оказанную помощь при выполнении кандидатской диссертации и поддержку.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, включает 20 таблиц, 26 рисунков и приложения на 25 страницах. Список основной литературы включает 160 наименований, в том числе 31 зарубежных авторов.

Глава 1. Проблема утилизации осадков сточных вод очистных сооружений и пути ее решения на современном этапе (краткий обзор литературы)

Многосторонняя хозяйственная деятельность человеческого общества, вооруженного сложной техникой, ныне охватывает практически всю атмосферу, сушу и океан и вносит значительные количественные и качественные изменения в биологические циклы движения элементов в биосфере, поставив под угрозу ее бесперебойное функционирование и существование самого человека. Например, такие компоненты как мусор, отходы, отбросы в мировом масштабе накапливаются, как отмечает В.А. Ковда (1985), в объеме свыше 20х10⁹т в год. С ростом численности населения планеты, развитием научно-технического прогресса, интенсифицирующего любой труд, степень воздействия человеческого общества на биосферу в принципе будет возрастать.

С одной стороны, все больше добывается полезных ископаемых, заготавливается растительной и животной продукции, используется природных вод для производственных, жилищно-бытовых и сельскохозяйственных целей, вовлекаются в сельскохозяйственный оборот новые площади мелиорированных земель, строится городов и населенных пунктов, производственных помещений и т.д., а с другой стороны, хозяйственная деятельность человечества сопровождается накоплением различного рода отходов производства, городского коммунального хозяйства, которые загрязняют природную среду.

Вот почему с особой актуальностью встает задача утилизации возрастающего количества отходов промышленности и городского коммунального хозяйства.

Похожие работы

Использование городских сточных вод для технического водоснабжения

Скачать

80148

1

1

... воды, обеспечивающие безопасное для здоровья человека ее использование для технического водоснабжения. Глава III. Современные требования к качеству восстановленной воды При использовании очищенных сточных вод для технического водоснабжения возникает ряд совершенно новых технологических, экономических, социальных и гигиенических проблем, среди которых, пожалуй, важнейшей является обоснование ...

Утилизация сточных вод в качестве удобрения ячменя

Скачать

97063

19

4

... высокой [15, 19]. Абсолютное большинство исследователей в нашей стране и за рубежом отмечают повышение биомассы и продуктивности растений при внесении различных доз осадков сточных вод в качестве удобрения, несмотря на проблему поступления и накопления ТМ. Анализ литературных источников выявил относительно слабую изученность вопроса, связанного с использованием ОСВ в сельском хозяйстве при ...

Использование активного ила в качестве удобрения сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения территории

Скачать

118393

21

0

... 1.2 - 2.7 - Кукуруза на силос - 6.5 - 5.9 Клевер, люцерна (сено) - 100 - 45 Тимофеевка - 30 - 30 Различия между сельскохозяйственными культурами по накоплению радиоактивных веществ в урожае могут быть использованы в условиях радиоактивного загрязнения территорий для снижения радиоактивного загрязнения получаемой продукции. Для этого необходимо подобрать для возделывания такие ...

Биологическая очистка сточных вод

Скачать

49319

3

0

... .   5.ПРОЦЕССЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ   Сооружениям биологической очистки отводится главенствующая роль в общем комплексе сооружений канализационной очистной станции. В результате процессов биологической очистки сточная вода может быть очищена от многих органических и некоторых неорганических примесей. Процесс очистки осуществляет сложное сообщество микроорганизмов - бактерий, простейших, ряда ...