Экологическая оцінка ефективність використання осаду стічні води як удобрений

На правах рукописи.

БОГАТИРЬОВ СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ОСАДУ СТІЧНИХ ВОД У ЯКІСТЬ ДОБРИВА ЗА УМОВ КУРСЬКІЙ ОБЛАСТИ.

11.00.11. — Охорона навколишнього середовища проживання і раціональне використання природних ресурсов.

Диссертация.

на здобуття ученого ступеня кандидата сільськогосподарських наук.

Науковий руководитель:

Заслужений працівник вищій школі РФ, член-кореспондент РАПН і РЭА, доктор хімічних наук, профессор

Жукова Людмила Алексеевна.

Курськ — 1999.

Актуальність роботи. Зі збільшенням чисельності населення зростають масштаби виробничої діяльності, тому проблема оптимізації взаємодії чоловіки й природи є актуальною завжди і вирішення її має велике значення у поліпшенні оточуючої среды.

Інтенсифікація хліборобства й недостатнє внесення на російський грунт органічного речовини призводять до зайвої мінералізації гумусу — основного носія родючості. Приміром, протягом останніх 2−3 десятиліття змісту гумусу в Нечорноземної зоні зменшилося на 0,5−0,7 т/га, в ЦентральноЧорноземній смузі на — 1,0−1,5 т/га.

Встановлено, що грунту під зерновими культурами щорічно втрачають 0,5- 1,5 т/га гумусу, під просапними втрати у 1,5−3 разу выше.

Зниження родючості грунтів характерне й для Курській области.

У 1985 р. Російській Федерації внесено 457 млн. т органічних добрив включаючи ОСО, 1990 р. — 575 млн. т, а до 1995 р. цю цифру повинна була збільшитися до 697 млн.т.

За розрахунками наукових тверджень, такий зростання внесення органіки неспроможна забезпечити бездефіцитний баланс гумусу у ґрунтах. Звідси виникає гостра потреба максимального збільшення виробництва всіх видів органічних добрив, зокрема нетрадиционных.

Щороку до нашій країні лише у тваринництві накопичується близько 1,0 куб. км стічних вод мовби. Вони міститься 4,5 млн. т. азоту, 100 тыс. т фосфору, 700 тыс. т калію. Використовуючи лише тваринницькі стічні води для поліпшення обробітку сільськогосподарських культур, можна отримати перерахунку зерно додатковий врожай понад 7 млн. т зерна.

Поруч із застосуванням як добрива гною, гнойової рідини, пташиного посліду, компостів, соломи, опилков, лісового осаду, зелених рослин, сапропелю, великий інтерес представляє використання кронштейна як місцевого добрива каналізаційного мулу — осаду стічні води (ОСО) міських очисних споруд (ДЕРЖ). По орієнтовною оцінці загальне кількість ОСО на станціях Росії у 1995 року становило понад 10 млн. т по сухому речовини. З існуючих методів утилізації опадів найбільш надійним і екологічно вигідним є метод грунтового видалення. Виявлено, що 10 млн. т опадів стічні води за змістом сухого речовини, основних елементів харчування і удобрительной цінності рівноцінні приблизно 50 млн. т гною. Використання частини ОСО на добрива дозволить зберегти значну кількість мінеральних туков, зменшить дефіцит гумуса.

З літературних даних слід, що у вона найчастіше по удобрительной цінності ОСО не поступаються подстилочному гною. Основні технічні і технологічні проблеми використання залишкових мулів прямо пов’язані з сільське господарство. Правильне застосування ОСО дозволить підвищити родючість грунтів і прогнозувати врожайність сільськогосподарських культур, забезпечить охорони навколишнього середовища. Опади стічних вод мовби індивідуальні зі свого хімічним складом. На сьогодні вони нові, і поки маловивчені добрива, що нерідко створює дуже підозріле до них отношение.

У стічних водах може бути спонтанний процес освіти нових, невідомих сполук, механізм формування яких існуючими методами встановити надзвичайно складно. Мули деяких очисних споруд мають вираженої фитотоксичностью, яка то, можливо обумовлена забрудненням цих опадів органічними сполуками, з гербицидными свойствами.

Проте головним чинником, стримуючим застосування ОСО в рослинництві, є у них солей важких металів, вплив яких грунт, рослин та нешкідливість продуктів мало вивчено. Отже, для оптимального вирішення питання є низка труднощів і багато ще невирішених задач.

Для правильного використання опадів міських стічних вод мовби як добрив, необхідна за в кожному конкретному регіоні організувати всебічне вивчення їх хімічного складу, визначити вплив ОСО на родючість грунтів, врожай і якість сільськогосподарських культур.

Нині у Росії є мало даних із аналізованим вопросам.

Розробка наукових основ застосування ОСО як добрива, повернення елементів харчування, переважно, природного походження, в почвенную середовище, й у результаті оздоровлення природи — головна мета наших исследований.

Мета досліджень. Виявлення можливості використання опадів міських стічні води як добриво й отримання екологічно чистою рослинницької продукції Центральному Черноземье мета исследований.

Досягнення мети було поставлено такі задачи:

— вивчити хімічний склад осаду стічні води очисних споруд г. Курска;

— виявити удобрювальну цінність ОСО і побачити його впливом геть показники росту рослин залежно від періодичності внесення і виду культур ланки севооборота;

— вивчити характер зміни микроэлементного складу грунтів та рослин під впливом ОСО і мінеральних удобрений;

Основні становища, винесені на защиту:

— осад стічні води як джерело органо-минеральных речовин із широкою спектром макро-микроэлементов;

— підвищення родючості грунтів, врожайності сільськогосподарських культур та його характеристик під час використання опадів міських стічних вод;

— санітарна чистота сільськогосподарської продукції і на оздоровлення навколишнього природного среды.

Наукова новизна. Вперше вивчений хімічний склад ОСО Курських міських очисних споруд. Розроблено науково-практичні основи знезараження застосування його як добрива. Вивчено вплив ОСО на агрохім властивості грунту, зростання, врожай і якість різних сільськогосподарських культур, вирощених у умовах польових дослідів. Виявлено їх позитивна роль збагаченні грунту органічними речовинами, елементами живлення рослин, визначено оптимальні дози їх застосування в ролі удобрений.

Практична цінність роботи. Робота має практичну цінність. Так місцевий ОСО має високої удобрительной ефективністю із внесенням його раз на п’ять років у дозі до 20…40 т/га сухого речовини. Розроблені рекомендації щодо застосування ОСО як добриво з урахуванням природоохранительных вимог можна використовувати у господарствах Центрального Черноземья.

Апробація роботи. Результати наукових досліджень про використані при підготовці трьох наукових статей, які доповідалися на наукових конференціях Курській ГСХА 1997;1999 г. г.

Автор висловлює глибоку вдячність науковому керівнику, заслуженому працівникові вищій школі РФ, член-кореспонденту РАПН і РЭА, доктору хімічних наук, професору Жукової Людмилі Олексіївні, і навіть співробітникам кафедри «Неорганічної і аналітичної хімії», Курській державної сільськогосподарської академії за надану допомогу в виконанні кандидатської дисертації та поддержку.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається з запровадження, 4 глав, висновків і пропозицій виробництву. Робота викладено на 132 сторінках машинопису, включає 20 таблиць, 26 рисунків і докладання на 25 сторінках. Список основний літератури включає 160 найменувань, зокрема 31 зарубіжних авторов.

Глава 1. Проблема утилізації опадів стічних вод мовби очисних споруд й шляху її вирішення на етапі (короткий огляд литературы).

Багатостороння господарську діяльність людського суспільства, збройного складної технікою, нині охоплює практично всю атмосферу, суходіл і океан і вносить значні кількісні і якісних змін в біологічні цикли руху елементів в біосфері, поставивши під загрозу її безперебійне функціонування і існування самої людини. Наприклад, такі компоненти як непотріб, відходи, покидьки у світовому масштабі накопичуються, зазначає В. А. Ковда (1985), обсягом понад 20×109т в рік. Зі збільшенням чисельності населення планети, розвитком науковотехнічного прогресу, интенсифицирующего будь-яку працю, ступінь впливу людського суспільства до біосферу у принципі буде возрастать.

З одного боку, дедалі більше видобувається з корисними копалинами, заготовляється рослинної і тваринної продукції, використовується природних вод для виробничих, житлово-побутових і сільськогосподарських цілей, втягуються в сільськогосподарський оборот нові площі меліорованих земель, будується міст і населених пунктів, виробничих приміщень тощо., з другого боку, господарська діяльність людства супроводжується накопиченням різноманітних відходів виробництва, міського комунального господарства, які забруднюють природну среду.

Саме тому з особливою актуальністю постає завдання утилізації зростаючого кількості відходів в промисловості й міського комунального хозяйства.

1.1. Утилізація опадів міських стічних вод.

Відходи міського комунального господарства, зокрема і опади стічні води (ОСО) у містах і населених пунктів породжують масу негараздів у зв’язку з їхнім утилизацией.

Є низка способів утилізації ОСО: скидання в моря, и океани, спалювання, поховання грунтової середовищі, знешкодження і в ролі органічних добрив, як добавка при приготуванні різних компостів тощо. (Александровська З.И. та інших., 1977).В Японії, наприклад, вже у 1981 р. в експлуатації перебувало близько 500 установок кінцевої переробки нафти та протягом року перероблялося близько 65×108 м3 стічних вод мовби, у своїй кількість отриманого мулу становить близько 24×105 м3. Вони складаються на 80% з обезвоженного брикета, на 11% з попелу спалювання (попелу, одержуваного в результаті спалювання після зневоднення) та інших відходів (сухий чи дигерированный мул) у кількості 9%.Указанные відходи (42%) захоронивают в землю, скидають у морі (36%), обсягом 15% ефективно використовують. З ефективно використовуваних відходів 93% посідає поліпшення лугопастбищных і сільськогосподарських земель. Головний наголос робиться застосування каналізаційного мулу за ролі добрив (Фудзии До., 1984).

Є способи утилізації ОСО у вигляді розміщення в воздухе.

Однак у цьому середовищі можна розмістити лише воду, що міститься в ОСО, і навіть органічні речовини, перетворені на вуглекислий на газ і азотисті сполуки. Решта, саме зола, якщо йдеться про спалюванні, здебільшого залишається у грунті. Отже, грунт залишається середовищем найширше використовуваної розміщувати ОСО у вигляді накопичення у певних місцях великих обсягів мулу або ж використання їх як органічного добрива, модифікатора грунтів (Вермиш Л., 1978).

Компостування побутового сміття і осаду стічних вод мовби там сприймається як важливим елементом стратегії використання відходів. У цьому вирішуються два завдання: по-перше, позбуваються відходів, створюють загрозу забруднення довкілля, по-друге, розширюють виробництво органічних добрив, необхідність яких дуже велика.

Найширше вказаний спосіб переробки відходів застосовується у густонаселених розвинених країн, де гостро постають проблеми охорони навколишнього середовища проживання і відчувається дефіцит природних ресурсів. Так було в Нідерландах переробляється на компост 30−40% побутових відходів, Австрія і Бельгії близько 25%, мови у Франції 8% (Покровська С.Ф., 1990).

Дослідження засвідчили, що додавання осаду при компостировании відходів створює умови для розкладання целлюлозосоставляющих компонентів відходів, зокрема дозволяє компостувати сміття, у якому дуже багато папери. На деяких компостирующих заводах США завдяки додаванню осаду стічні води вдається переробляти на компост відходи, містять до 90% папери (Mayer J.G., 1972). У ФРН цієї мети використовують напіврідкий осад вологістю 92−96% (частка їх у складі компостируемой маси становить 10−20%) і лише частково збезводнений осад вологістю 50−75% (частка їх у масі - 14−34%) (Mach R., 1973).

Не втратив свого і традиційний, спосіб польового компостування відходів у штабелях під музей просто неба. Він простий в технічному відношенні, не вимагають великих витрат, забезпечує високий який знезаражує ефект. З допомогою такого способу з побутового сміття і осаду стічних вод мовби отримують компост, у якого високої агрономічної ценностью.

Розрізняють 2 модифікації цього способу: з допомогою про динамічних (з ворошением відходів) і статичних (без ворошения) штабелів; компостування проводиться за умов примусової аерації. Завдяки аэрированию, улучшающему умови життєдіяльності мікроорганізмів, процес перегнивания відходів значно пришвидшується. По методу польового компостування організована переробка побутового сміття, змішаного з осадом, на багатьох спеціалізованих підприємствах. Так було в США на 180 з 200 компостирующих підприємств відходи переробляють зазначеним способом (Покровська С.Ф., 1990).

У Польщі методом польового компостування отримують близько 4000 т компостів на рік. Покидьки вкладають штабелями у трьох низки (ширина кожного низки близько двох м) з відстанню з-поміж них 2,5 м. Потім додають фекалій, бульдозер з обох сторін вирівнює сміття формує штабель заввишки близько 1,5 м.

У першому штабелі поміщається близько 700 м³ покидьків, а заводі щорічно закладається 16 тис. м3 сміття. Фекалій вносять у кількості 3 м³ п’ять м3 покидьків. У цьому вихідна вологість становить 60−65%, що вважається оптимальним для процесу ферментації й отримання готового компосту з вологістю щонайменше 30%.

Для інтенсифікації компостування рекомендується застосовувати осад стічних вод мовби (Кузьменкова А.М., 1976).

Найбільше Європі сміттєпереробний завод, компостирующий побутові відходи і осад стічних вод мовби, побудований у р. Фленсбург (ФРН). Продуктивність його — 400 т компосту щодня. На заводі можуть перероблятися відходи міста з лиця населенням 350 тис. людина. Технологічний процес починається із подачі сміття у завантажувальну вирву мусородробилки молоткового типу, проходячи якою, маса дробиться на шматки близько 200 мм в поперечнику, та був надходить на магнітний сепаратор. Відділений у своїй метал пресують в брикети вагою до 40 кг і реалізують як вторинний матеріал. З магнітного сепаратора маса подається в завантажувальні барабани двох компостерных барабанів довжиною 40 м, діаметром 3,75 м, ємністю 200 т. Туди само чинить залишок стічних вод мовби. Компостування триває 24 години при безупинному обертанні барабанів зі швидкістю 1,25 об./хв. Через війну саморазогрева сміття температура в барабанах підвищується до 60С°, у своїй гинуть хвороботворні мікроорганізми, яйця гельмінтів насіння бур’янистих трав. Биотермический процес відбувається у аеробних умовах при постійної подачі свіжого повітря. Отсасываемый з барабанів повітря очищається в земляному фільтрі. У кінці барабана можна побачити два гуркоту з осередками різних розмірів для відділення некомпостируемых домішок, складових 20−30% ваги сміття. Потім компост подрібнюють і вивантажують на спеціальний майданчик для дозрівання, де зараз його минерализируется протягом 90 дней.

Завод переробляє усе сміття і відстій стічних вод мовби р. Фленсбург, який раніше скидали в Балтійське море. По складу поживних речовин який складають компост близький до гною, а, по кількості винищити перевищує останнього (Кузьменкова А. М., Медведєв Я. У., 1976).

У італійських містах (Болоньї, Феррарі, Мадене, Барі та інших.) організовані центри, які займаються збиранням відходів та їх компостированием. З допомогою спеціального устаткування виробляється просіювання, перемішування відходів та їх укладка в штабелі. Процес приготування компостів триває 6−12 місяців. До міському сміттю додають відходи м’ясної й рибної промисловості, масличного виробництва, виноробства, осад стічні води, тирсу, деревну кору. Завдяки цьому зміст азоту в компостах підвищується до запланованих 4%, фосфорудо 3%, каліюдо 2%. При компостировании відходів у штабелях додають бактерії у розрахунку 700 тис. живих клітин на 1 г компостируемой маси, їх 10−20% посідає актиномицеты і стрептомицеты (Cavazza З., 1973).

Однією з способів утилізації ОСО є його використання кронштейна як органоминерального добрива, у своїй одночасно вирішується ряд завдань: виключається необхідність зберігання (поховання), підвищується родючість грунтів і прогнозувати врожайність сільськогосподарських культур, не забруднюється навколишня природна среда.

М. Нерудова (1984) зазначає, що сучасний виробництво традиційних органічних добрив у братній Чехословаччині покриває лише 70% потреби оранки в органічних речовинах. Тому використання всіх можливих додаткові джерела органічних речовин є настійною вимогою времени.

Мул зі станцій очищення стічні води громадської каналізації є найважливіший джерело органічних, поживних і біологічно активних речовин. Безпосереднє добриво мулом зі станцій очищення стічних вод мовби є вигідним способом використання тих відходів, якщо їх використовують відповідним чином, за певних природних і виробничих умовах. Завдяки економічну вигоду, яку приносить безпосереднє добриво мулом його споживачам та постачальникам, і навіть всьому народному господарству, вказаний спосіб використання мулу визнається і застосовують у всім мире.

У СРСР загальний обсяг опадів на 1986 рік становив 4−4,7 млн. т по сухому речовини. До 1990 р він повинен збільшитися до 9 -10 млн. т (Касатиков В.А. та інших., 1982).

Проте рівень використання відходів міст і осаду стічні води в сільське господарство країн СНД поки невисокий. У грунт вноситься трохи більше 4−6% осаду стічних вод мовби з очисних споруд у містах. Більшість відходів вивозиться на звалища, створюють небезпечні осередки забруднення навколишнього середовища. У цьому безповоротно губляться які у відходах корисні компоненты.

1.2. Удобрительная цінність ОСВ.

Значна частина коштів продуктів рільництва (безпосередньо чи опосередковано) направляють у їжу людини. Отже, виділення людського організму повинні містити велику кількість азоту NO та зольних складових частин, узятих рослинами з грунту. Порівняно з виверження травоїдних, покидьки організму людини повинні прагнути бути процентно багатшими (вважаючи на суху речовину) азотом і фосфорної кислотою, по-перше, тому, що їжа людини багатшими білками, ніж корм травоїдних. Якщо, наприклад, в їжі тварин (сіні) міститься 1,5% азоту, вважаючи на суху речовину, то їжі людини її буває від 2−3% (зерна хлібів) до 15% (м'ясо). По-друге, їжа людей краще перетравлюється, отже, значну її окислюється, даючи води і вуглекислий газ, тому що залишилося частка ще більше збагачується газом, ніж у організмі травоядных.

У середньому, людина виділяє на добу близько 133 р твердих вивержень і 1200 р рідких. Вони міститься відповідно: азоту 2 і 14 р, золи 4,5 і 14 г, фосфорної кислоти 1,35 і 1,78 р, оксиду калію 0,64 і 2,29 г.

Маки (Mechi J.J., 1859) говорив: «200 тонн лондонських стічні води еквівалентні 3,5 центнерів гуано » .

На й доцільність використання в землеробстві покидьків організму людини вказує Д. Н. Прянишников (1903). Він констатує, що у містах відходи йдуть у каналізацію. Дуже важко сказати, яку частина їх вдається використовувати. Зрозуміло лише одне, що з нестачі добрив взагалі не можна ігнорувати великі можливості, які цей джерело азоту, особливо в одночасному використанні торфа.

Перші вивченню удобрительной цінності каналізаційного мулу (ОСО) було проведено П. С. Севастьяновым (1931;1937), який був до висновку, що опади стічні води можуть прирівнюватися до гною і мінеральних добрив. Аналогічні висновки зроблено та інші авторами (Шванская Л. П, 1938, Бєляк Б.І., 1955, Львович О. Н., 1965).

За даними Еге. Рюмбензам і Еге. Рау (1969), в ОСО зміст загального азоту і фосфору в 1,5−2 разу вищу, ніж у гною ВРХ, саме ці елементи визначають цінність будь-якого виду удобрений.

Високий вміст елементів харчування в ОСО підтверджує робота О. Д. Архип (1979). Вивчений їм мул з міських очисних споруд містив в %на сирої вагу: N загальний — 0,8; Р205−0,9; К20- 0,4; нітратний азот — 6,4мг/100; аміачний азот- 457 мг/100; рухомий фосфор — 542 мг/100 р массы.

У технологічному циклі очищення стічних вод мовби виходять різні типи опадів, що за своїми удобрительным якостям можуть різко відрізнятися друг від друга. Для зневоднення ОСО може використати вапно, хлорне залізо. І тут вони збагачуються кальцієм, залізом, інколи ж на магній (Туровський І.С., 1982).

Коливання змісту основних елементів харчування в ОСО (Горохова С.Г., 1981, Капелькина Л. П., 1984, Алексєєв Ю.В. та інших., 1986, Кардиналовская Р. И., 1986) становить: по азоту 0,8…6%, фосфору 0,6…5,6%, калію 0,1…0,5%. Приблизно таку ж дані наводять вчені США та Канади: азот 1,1…7,6%, фосфор 1,3… 8,0, калій 0,1…0,3% (Schfдfer K., Kick H., 1970).

Безперечна перевага ОСО є високий вміст органічного речовинидо 75% (Schultz W., 1951, Jahnson P. S., 1963, Туровський І.С., 1977). Висока оцінка органічного речовини дана й у роботі М. М. Кононовой (1969), у якій зазначено, що органічного речовина значною мірою визначає напрями процесу почвообразования, біологічні, хімічні і її фізичне властивості грунтової среды.

А ще звертають увагу й низку інших зарубіжним дослідникам. Вони дійшли висновку, що з багаторічної обробці грунт починає відчувати брак органічних речовинах, оскільки культивація прискорює її руйнація, а «віддача «від запашки пожнивных залишків виявляється недостатньою для відшкодування втрат. Органічне речовина утворює з частинок грунту агрегати, між якими залишаються великі пори, якими повітря може проникати до витоків, а надлишки води — випаровуватися. При нестачі органічних речовин грунтові агрегати втрачають свою міцність і розпадаються. Грунт стає більш щільною, доступ повітря припиняється і цього зростання коренів відбувається аномально. Піщані і пылеватые грунту найбільше піддані таким структурних змін. Внесення органічних добрив на такі грунту покращує їхня якість, внаслідок чого отриманий врожай перевищить, аніж за внесенні оптимального кількості звичайних добрив, але не матимуть додавання органіки (De Haan P. S., 1980).

Тверді речовини опадів виявляються ефективнішими тоді як еквівалентним кількістю хлевного гною (Epstein E., Taylor J., 1976; Gypta P. S., Dowdy V., 1977; Kladivko Є., Helson D., 1979).

При збільшенні пористости грунту підвищується швидкість інфільтрації води і зменшуються втрати води, і навіть ерозія грунту внаслідок поверхового стоку. Там, де на кількох поверхню грунту вносяться рідкі опади, пори тимчасово закриваються кількох днів інфільтрація води сповільнюється. Щойно шар опадів починає висихати, він розтріскується, і вода легко проникає між частинками. Протягом певного часу ці частки захищають грунт під собою від структурного руйнації та закупорки пір після дощу. Таким чином, триваліший вплив призводить до збільшення швидкості інфільтрації води. Тверді речовини опадів на результаті подрібнення пробираються у ходи дощових хробаків, що прискорює абсорбцію грунтом води, що надходить поверхні. Поверхове застосування компостированных опадів на розрахунку 56 т/га збільшує швидкість інфільтрації води на 50% по порівнянню з неудобренной грунтом. Дія цих опадів зберігається, по крайнього заходу, протягом два роки (Kelling K., Peterson А., 1979).

Зазначені досліди показали, що внесені з осадом на російський грунт важкі метали теж не надто впливають в розвитку рослин. Використання осаду вимагає обережності. Його слід добре перемішувати суворо дотримуватися терміни внесення. При невеличкому змісті в осаді водо-растворимого амонію частина його, що з органічним речовиною, є джерело, повільно поставляє азот, який можуть повніше використовувати рослини з тривалим вегетационным періодом. Що Міститься у ньому фосфор відповідає дією до зростання рослин фосфору, извлекаемому з мінеральних туков лимоннокислой витяжкою. Недолік калію в осаді вимагає його добавки в вигляді мінерального удобрения.

Польські вчені (Kobus D., Zaban J., 1990) провели дослідження з осадом стічні води з м. Пулава на грунтах різного гранулометрического складу. Відбирали зразки грунтів з подпахотного шару, додавали 5 і десяти% осаду і инкубировали при 20(З протягом 24-х тижнів. Осад мав рН — 5,6, 16,2% органічного речовини, 1,13% загального азоту, 100,5мг/100г N-NH4, 1105мг/100г N-NO3, 605 мг/кг Zn, 3мг/кг Ca. Додавання осаду супроводжувалося великим збільшенням чисельності бактерій, грибів, актиноміцетів вільноживучих азотфиксирующих мікроорганізмів (у цьому числі Clostridium). Не зазначено збільшення чисельності целлюлолитической мікрофлори. Виявлено активне розкладання сполук З повагою та N. За період інкубації кількість органічного вуглецю зменшилося на 14−31%, Nна 0- 20%. Відбувалося зменшення частки розчинних форм фосфору. Різко зменшився вміст рухливих форм Zn (витяжка 0,005 М ДТПА). Зроблено висновок, що ОСО і 2002 р. Пулава можна використовувати для рекультивації деградованих грунтів. Проте чи рекомендовано застосовувати осад грунті з ємністю поглинання катионів 6,5 (шляхом вапнування), використання раціональної технології внесення, здійснення контролю якісних показників грунту, води та растений.

На виявлення живильним цінності ОСО, їхнього впливу на властивості грунтів, врожай і якісний склад вирощуваних рослин направляють зусилля багато американські дослідники. Так, Smith P. S., Henry З., Harrison R., 1992 р. провели дослідження на 3-х типах грунтів, з кількістю внесеного осаду від 23 до 470 т/га.

Відзначено зміна величин ємності поглинання, змісту органічного вуглецю, загального азоту та важких металів профілем грунтів. Найбільш високим виявилося збільшення азоту в обрії А, тоді як і горизонтах У і З — незначне. Зміст органічного вуглецю в цілому мала таку ж тенденцію до підвищення, але дуже позначалася сумарна доза добрив і розподіл її за років. Ємність обміну катионів підвищувалася за всі обріям, зазначено зниження значень рН в обрії А і У. Зміст важких металів, особливо Cd, Cr, Cu, Pb, Zn зростала помітно, особливо у обрії Проте й сильно чого залежало від вмісту їх у осаді і норми осадка.

Skausen J., Clinger З., (1993) оцінювали ефективність застосування ОСО на відвалах видобутку кам’яного вугілля. Відвали кислі. Застосовували вапно (4,5 т/га), вносили мінеральних добрив по N 67 Р 134 До 134 і сіяли конюшину червоний, овсяницу очеретяну, їжаку збірну і лядвенец рогатий. Оцінювали ефективність разового внесення змін до 1986 р. ОСО по 0,15, 31 і 64 т/га сухого речовини, дивилися на зростанням рослин i зміною властивостей грунту на відвалі. При внесенні ОСО надземна біомаса трав зростала, хоча частка бобових компонентів в травостое зменшувалася через кількість азоту, надходження з осадом. При внесенні високих норм ОСО збільшувалася у грунті зміст органічного речовини з 1,5 до 2,2%, кількість рухливих форм Сі в 4,6, Zn в 5,1, Fе в 1,4, і РЬ в 1,3 разу, але значення рН майже змінилося. На нейтральній незруйнованої грунті поблизу відвалів з природною трав’янистою рослинністю внесення осаду зумовлювало підвищенню продуктивності посівів в 1,5 — 2,8 разу, збільшення вмісту у грунті Fe, Cu, Zn, Cd, але менше мері, ніж кислому відвалі, величина рН після внесення осаду слабко изменилась.

Peterson A., Speth P., Corey R. (1992) провели дослідження дії ОСО на иловатой среднесуглинистой грунті з кукурудзою. Визначили вплив осаду на врожай кукурудзи, зміст поживних речовин, у грунті і грунтових водах. Робили щорічно по 6,6 і 13,2 т/га ОСО враховуючи суху речовину. З 6,6 т/га ОСО надходило приблизно азоту 200 і фосфору 450 кг/га. Через 12 років застосування по 6,6 і 13,2 т/га ОСО у ґрунтах утримувалося відповідно 455 і 666 кг/га фосфору. Не зазначено несприятливого впливу зростання рослин кукурудзи, дуже високої змісту свинцю у грунтах і на баланс поживних речовин, у рослині. Зроблено висновки про можливість подальшого застосування ОСО в нормах, не перевищують потреби кукурудзи в азотних удобрениях.

Caslin B. (1988) вивчив можливість поповнення запасу мікроелементів з допомогою використання органічних добрив на легкої грунті з рН 7,8 в польовому досвіді за схемою: контроль (без органічних добрив), внесення при закладанні досвіду по 10 т/га гною чи осаду стічних вод мовби. Органічні добрива вносили навесні із наступною закладенням на глибину 25 див, а мінеральні - усім варіантах в дозі: азот — 56 кг/га, фосфор — 8 кг/га чинного речовини у вигляді сечовини і суперфосфату щорічно, перед посівом з закладенням дисками. Дослідна культура — сорго. У рік внесення органічних добрив врожайність зерна становила під контролем 3,1 ц/га, із внесенням гною — 16,7, а осаду -33,4 ц/га. Концентрація доступного Fе у грунті під контролем на початку й кінці експерименту залишалася нижче гранично припустимою. за рахунок внесення органічних добрив у грунті підвищувався зміст доступного фосфору, міді марганцю, що позитивно впливало на врожайність сорго.

Clapp G., Dowdy R., Larson W., Zinden D., Normann З., Halbach T., Polta R. (1993) досліджували ОСО щодо розробки високоефективних екологічно безпечних технологій. Рідкі дигестированные ОСО вносили на террасированную водосборную площу і вирощували кукурудзу і канареечник. Застосовували ОСО протягом 19 років (у сумі 200 т/га сухого речовини) і отримали високі врожаї кукурудзи. У цьому вміст у рослинах азоту, фосфору і калію виявилося нормальним. У міру збільшення норм ОСО у грунті зростала кількість органічного і спільного азота.

Досліди аналізували періодично зміст поживних речовин, у поверхневих стоках, грунті та грунтових водах. Показано, що ОСО зможуть слугувати гарним джерелом поживних речовин для рослин при екологічно безпечному стані среды.

Певна робота з вивченню та використання ОСО проводиться й у нашій країні. Результати досліджень, проведених на дерено-підзолистих грунтах з різними видами ОСО (Мерзла Г. Е., Гаврилова В. А., Савельєв І.Б., 1991), свідчать, що стоки багаті живильними елементами, зміст важких металів у яких у межах допустимі концентрації. Застосування ОСО позитивно впливає врожайність сільськогосподарських культур. Прибавки врожаю просапних зернових культур в микрополевом досвіді від ОСО в дозі 30 т/га сухого речовини склали 20−25%. У польовому досвіді збір сіна викоовсяной суміші від внесення 10 і 30 т/га ОСО підвищився відповідно на 6,6 і 19,7%.

Наявність важких металів в зеленої масі викоовсяной суміші, вирощеної із внесенням ОСО й у грунті після його збирання, у дослідах не перевищувало ПДК.

Цікавий досвід Ставропольського СХИ в радгоспі «Костянтинівський «Предгорного району з кукурудзою на силос. Мулові опади стічні води р. Пятигорск вносили за варіантами: 1 — контроль, 2 — нитрааммофос, 3 — иловый осад — 60 т/га, 4- те — 120 т/га, 5- те -180 т/га. Агрохімічний аналіз грунтів показав, що відсотковий вміст гумусу і рН були постійні переважають у всіх варіантах і всі періоди (відповідно 5,1−5,6% і 7,5−7,8%). Збільшення вмісту у грунті фосфору під час жнив, проти попереднім періодом, засвідчила, після відомих формування репродуктивних органів відбувався відтік фосфору у ґрунт. У цей час знижувалося кількість фосфору в зеленої масі кукурудзи (Котті В.К., 1989).

Мусекаев Д.А. та інших. (1987), Котті В.К. (1989) встановили, що ОСО р. Володимир помітно збільшує збір бульб картоплі, не сприяє нагромадженню в картоплі токсичних элементов.

У Латвійської РНПО «Родючість «(Вайцеховска А.А., Анспок С.І., 1990) польові досліди в ланці сівозміни: картофель-кормовая свекла-ячмень провели на дерново-подзолистой супесчаной, добре окультуреної грунті. Використовували ОСО р. Болдерей з рН 6,9−9,5, змістом органічного речовини 76%, N — 1,39%, K — 1,82%, P — 16,5мг/100г, Ca — 295, Mg — 162,1мг/100г, термін зберігання 4−5 років. Унаслідок і післядії ОСО за 2 року нормою 140т/га отримано кормових одиниць із 1га 25 710, нормою 70т/га — 24 980, контроль — 18 857. Авторами рекомендується використання ОСО як добрив з нормованим змістом основний групи важких металлов.

У Курськом СХИ (Жукова Л.А. та інших., 1989) встановлено, що ОСО міських очисних споруджень за поміркованих дозах здатний підвищувати зміст гумусу і біологічну активність грунту, стійкість рослин до екстремальним погодних умов. Оптимальна норма під зернові під основну обробку — 20т/га, під кукурудзу — 40т/га. На 3-й рік можна обробляти цукровий буряк з допомогою високого післядії. Хороші результати дає внесення ОСО під зяблевую оранку разом із вапном (10/1).

Ефективно поєднання помірної дози ОСО (20 т) з зменшеної в 3 разу розрахункової дози NРК. Щодо хімічного складу сільськогосподарської продукції, вирощеної із застосуванням зазначених норм ОСО, буде не гірший контрольних зразків (Жукова Л.А. та інших. 1992, 1993).

Л.И. Сергієнко та інших. (1993) в польових експериментах вивчені термофильно-сброшенные обезвоженные опади Саратовської міської станції, містять 25−40% органічного речовини, до 4,8% загального азоту, 0,7−2,1% валового фосфору, до 0,8% рухомого фосфору, до 140 мг/кг обмінного Ca. Зроблено висновок, що «застосування ОСО як органічних добрив не викликає негативної дії на навколишнє середовище і зберігає чистоту природних ландшафтов.

Співробітники Волго-Вятского ВНИПТИХИМ (Ишкаев Т.Х., та інших., 1989) провели вегетационные досліди з кукурудзою ВИР-42 і гречкою сорти Травнева на дерновосреднеподзолистой грунті. Як добрив використовували опади стічних вод очисних споруд р. Казань з вологістю 64,4%, змістом NH4-N 3,46%, NO3-N 0,03%, P2O5 2,7%, K2O 0,57%, Cr 1000 г/кг, Cu 500, Ni 500, Zn 67мг/кг, рН 7,2. ОСО вносили по 50 і 100г/кг, що він відповідає 125 і 250т/га, контроль без ОСО. Аналізи, проведені через 5,10 і 15 днів після початку досвіду, показали, що ОСО посилюють біологічну активність грунту. Відзначений інтенсивніший зростання рослин. Врожай зеленої маси кукурудзи зріс на 130−139%, а гречки на 109−121% із внесенням з розрахунку 125 т/га. Підвищена доза (250 т/га) не справила суттєвого впливу подальший зростання урожая.

Багато авторів (Сергієнко Л.И. та інших., 1996) вважають, що удобрення ефект опадів стічні води, переважно визначається наявністю у яких азота.

Використання загального азоту, що містить у тому чи іншому вигляді ОСО, в перший рік тривають залежить, переважно, від мінерального азоту, який доступний рослинам відразу ж потрапляє, органічна ж його частина з допомогою мінералізації звільняється повільно, відразу ж порядку 15−17% (Nerudova M., 1984). У ОСО, скинутих в термофильных умовах, N засвоюється відразу ж приблизно за 46,6%. Це містило велику кількість аміачного азоту (Дмитрієв В.І., 1969).

Технологічні операції з внесення мулів у грунт можуть різко знизити загальний вміст азоту у внесених илах. Якщо рідкий осад вноситься на поверхню грунтів та відразу не зашпаровується, втрати азоту з допомогою улетучивания досягають 80% (Goker E.G., 1983).

Поруч із джерелом азоту ОСО можуть важливої ролі поповнення запасів фосфору у грунті. Високе його вміст у ОСО пов’язані з посиленим застосуванням фосфорсодержащих миючих засобів на побуті, і навіть тим, що фосфор та його сполуки мають меншою рухливістю і розчинність на відміну від калію, який легко вимивається і мчить з очищеними водами (Schfдfer K., Kick H., 1970).

Удосконалення технології вилучення з стічні води ОСО фосфору, за повідомленням De Haan (1980), дозволить з огляду на те, кожен житель Нідерландів щорічно скидає в каналізацію до 1 кг фосфору, видобувати даний елемент у кількості 0,9 кг, що її практично дозволить задовольнити потреби рослинництва. Проте, за сучасної технології очищення стічних вод, досягається максимум половинний відбір фосфору (Goker E.G., 1983).

Узагальнюючи літературні дані, можна буде усвідомити, що ОСО має високим удобряющим ефектом при вирощуванні сільськогосподарських культур але що за її застосуванні повинні враховуватися кліматичні умови регіону, типи грунтів, види осаду і конкретно вид що вирощується культуры.

Важкі метали у випадках можуть в ролі ведучого екологічного чинника, визначального напрям і характеру розвитку біогеоценозів. Масоване забруднення ними довкілля може приводити до катастрофічним токсикозам рослин, тварин і звинувачують покупців, безліч тому діагностується порівняно легко і швидко. Складніше оцінити токсично впливає щодо невисоких концентрацій важких металів, зовні повільно й малопомітно які впливають довкілля. Тим більше що, забруднення саме такі, діючи тривалий час, спроможні викликати зрушення у наявному біологічному рівновазі. Грунт є біологічної середовищем, у якій відбувається накопичення важких металів в результаті антропогенної діяльності. Переважна більшість техногенно розсіяних металів, хоч і викидається у повітря, нас дуже швидко надходить на поверхню грунту (Абрамовский Б.П., 1976). Значна частка власності важких металів входить у почвообразовательные процеси (сорбируется грунтовим що поглинає комплексом, пов’язують із органічним речовиною, перерозподіляється профілем). Деяка частина поглинається рослинністю. Через війну виходять техногенні геохімічні аномалії важких металів (Добровольський В.В., 1980).

1.3. ОСО як джерело микроэлементов.

Мікроелементами, як відомо, називають хімічні речовини, які у людини, тварин і звинувачують рослинах в мізерно малих кількостях: бір, марганець, йод, мідь, цинк, кобальт, молібден, природні радіоактивні елементи і др.

Зазначені елементи, попри її мале зміст, грають надзвичайно значної ролі на живу природе.

Численними точними фізіологічними дослідами, проведеними нашої країні (Школяр М.Я., 1950, Виноградов О. П., 1952, Пейве Я. В., 1954 та інших.) доведено, що рослинні і домашні тварини організми за відсутності окремих мікроелементів що неспроможні нормально розвиватися, а за браку піддаються эндемическим (притаманними населенню конкретної місцевості) заболеваниям.

Видатна роль такому випадку, зазначає О. П. Виноградов (1952), належить великому натуралісту сьогодення В.І. Вернадського (1863−1945), вперше обобщившему наявні досвідчені даних про хімічному складі живих організмів і роль їх функціонуванні мікроелементів. Він показав, що з 92 відомих йому природних хімічних елементів, які у земної корі, більш 60 тісно пов’язані з живими організмами. До до них відносяться: H, Li, Be, B, З, N, D, F, No, Mg, Al, Si, P, P. S, Cl, K, Co, Se, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Gd, As, Sl, Br, Rb, Sr, Nb, Zr, Mo, Ag, Cd, Sn, J, Ba, Ld, Au, Hg, Pb, Rn, U, Po, Ac і другие.

В.І. Вернадський вперше дійшов висновку, що попри мізерно мале зміст багатьох хімічних елементів у довкіллі, вони є у рослинних і тварин організмах постійно зростає і не случайно.

Особливо необхідний розвитку і тварин йод. У його нестачі в їжі порушується обмін речовин розвивається захворювання, отримав назву зоба. Йод входить до складу гормону щитовидної залозитироксина.

За відсутності іншого елемента — бору, рослини гинуть, а за його нестачі вони відмирають верхні точки зростання, не утворюються репродуктивні органи, у буряків з’являється гниль сердечка, що різко знижує врожай і якість корнеплодов.

Мідь однаковою мірою необхідна у розвиток і рослин та тварин. За її нестачі хворіють і відмирають листя рослин, не утворюються насіння. Захворювання одержало назву білої чуми чи хвороби обробки. Надійними способом боротьби з нею внесення на російський грунт медесодержащих микроудобрений. Найрізкіше недолік міді проявляється на торфянистых грунтах. Мідь входить до складу ферментів — оксидаз, полифелоноксидаз, лактази та інших. Тварини за браку міді хворіють лизухой. Додавання малих кількостей міді для харчування виліковує болезнь.

Дослідами доведено, що кобальт є також необхідним поживним елементом тваринам організмів. Коли кобальту в кормах тварини хворіють злоякісної анемією чи сухоткой. Найчастіше цьому захворювання піддаються велика рогата худоба, вівці і кози. Запровадження малих кількостей кобальту для харчування дозволяє успішно боротися з сухоткой. Кобальт входить до складу вітаміну В12, що грає значної ролі в кроветворении і обриває протягом низки анемий.

За дефіциту марганцю з’являються ясно-зелені плями, вражаючі протягом днів рослини. Рослини швидко поправляються, якщо їх підгодувати препаратами, що містять цей елемент. У тварин організмів у разі нестачі марганцю спостерігається затримка в формуванні скелета і вповільнюється зростання. Марганець входить до складу окисних ферментів — оксидаз, підвищує активність ферментов-фосфатазы і др.

Внесення малих доз молібдену додатково до основним поживним речовин різко підвищує врожай бобових та інших рослин, їх стійкість до несприятливих умов зимівлі. Особливо багаті молібденом що розвиваються на коренях бобових клубеньки, котрі грають значної ролі в засвоєнні атмосферного азоту. Молібден приймає дійову участь у редукції нітратів і синтезі белков.

Для розвитку рослин та тварин організмів необхідний і цинк. Дефіцит його — причина таких захворювань, як плямистий хлороз, крапчатость, мелколисточность цитрусових, побіління верхівок кукурудзи та інших. Цинк підвищує морозостійкість рослин, посилює дію гормонів, що з процесами розмноження і зростання тварин, входить до складу карбоногидразы, уреазы та інших ферментів, граючих значної ролі в життєвих процессах.

Рідкісноземельні елементи — церій, лантан, неодим, празеодим, самарій, і ін. — постійно зберігають у грунтах, рослинах і тварин організмах. Вони є у кількості від 0,7 до 3,5% як домішок в фосфорнокислых добривах. Значення рідкісноземельних елементів у житті рослинних і тварин організмів недостатньо вивчено. Проте наявні досвідчені дані показують, що з внесення малих кількостей рідкісних земель додатково до основним поживним речовин помітно зростає врожай та покращується якість рослин. Елементи рідкісноземельні у тварин концентруються переважно у кістках (Дробков А.А., 1958).

У грунті багато міститься титану, але перебуває у нею труднорастворимой формі. У рослинах його мізерно мало. Титан виявлено в крові й кістках людини і тварин. Якої ролі грає титан у житті організмів, з’ясовано також недостаточно.

Біологічна активність мікроелементів в організмах найтісніше пов’язані з такими органічними сполуками, котрі грають значної ролі в обміні речовин й у регулюванні життєвих процесів, як, наприклад, ферментами, деякими вітамінами, дихальними пигментами, гормонами і т.д. Зазначені сполуки тісно пов’язані в ендокринної системою органів: щитовидної залозою, гіпофізом, підшлункової залозою тощо. Розвиток досліджень, у цьому напрямі конче необхідно. Дуже актуально також вивчення ролі й значення таких був мало вивчених в біології мікроелементів, як стронцій, кадмій, хром, цирконій, цезій, ванадій, миш’як, олово, вісмут, телур і др.

При обробленні сільськогосподарських культур поруч із основними елементами харчування, є і винесення мікроелементів з врожаєм. Г. Н. Попов та інших. (1984) встановили, що за умови Середнього Поволжя підвищено винесення мікроелементів цукровими буряками, соняшником і бобовими культурами. Абсолютна їх у цукровій буряках в 4−8 разів більше, ніж у врожаї ярої пшениці. Соняшник споживає що багато бору, міді, цинку і молібдену. Люцерна і горох виносять із першого га з грунту 82−398 р бору та 4,5−7,3 р молібдену. Зернові культури накопичують ці елементи у набагато менших кількостях: 20−30 г/га бору, 0,9−1,7 р молібдену. Отже, по виносу мікроелементів стосовно Середньому Поволжю встановлено самі закономірності, які відомі агрономічної науці щодо макроэлементов: технічні культури поглинають в значно більших кількостях, ніж зерновые.

Загальний винесення мікроелементів і витрати їх у одиницю продукції можуть змінюватися в значних межах залежно від врожайності сільськогосподарських культур, кількості і співвідношення поживних речовин в почвенном розчині, вологості грунтів та її найважливіших агрономічних властивостей, рівня агротехніки та інших факторов.

Грунтовий покрив Поволжя неоднорідний. По напрямку із півночі на південь змінюються: дерново-підзолисті і сірчані лісові грунту, чорноземи оподзоленные, выщелоченные, типові, звичайні і південні, темнокаштанові, каштанові, світло-каштанові і бурі грунту. Серед каштанових і бурих грунтів є багато солонцов.

Найбільш низьким змістом більшості мікроелементів характеризується дерново-підзолисті і сірчані лісові грунту. Зазвичай, в них мало бору, міді, кобальту, молібдену. Марганця і цинку у тих грунтах більше, ніж у звичайних і типових черноземах.

У лісостеповій зоні Поволжя низька забезпеченість мікроелементами й у чорноземів оподзоленных, а деяких випадках і выщелоченных. Разом з дерново-подзолистыми, сірими лісовими ґрунтами і чорноземами карбонатными вони потребують першочерговому застосуванні микроудобрений.

Однією з джерел поповнення грунтів необхідними мікроелементами може бути опади міських стічні води. По літературним даним (Ільїн В.Б. та інших., 1991) зміст мікроелементів в ОСО коливається у досить межах: мідь 50−4000, цинк 70−40 000, марганець 60- 4000, кобальт 2−300 мг на 1 кг сухого вещества.

Встановлено (Попов Г. П. та інших., 1984), що з врожаями сільськогосподарських культур лише на рівні 30−35 ц зернових, 200−300 ц картоплі і 50−60 ц сіна з 1га щорічно виноситься по 100−600 р цинку і марганцю, 30−200 р міді, 1−6 р кобальту, 3−15 р молібдену. Розрахунки показують, що внесення 1−4 т сухого речовини ОСО із вмістом зазначених елементів лише на рівні ГДК може на 8−10 років забезпечити бездефіцитний баланс мікроелементів в сівозміні. Це дуже важливо, оскільки грунту з низькою забезпеченістю мікроелементами складають у різних районах країни від 10 до 40% ріллі, а промислового виробництва микроудобрений дуже ограничено.

1.4. Гігієнічні аспекти застосування ОСВ.

Останнім часом у спеціальній наукової і переробка сільськогосподарської літературі з’явився термін «важкі метали », який відразу ж придбав негативної звучання. за таким пов’язано уявлення про щось токсичном, небезпечному для живого, чи це тварини чи рослини. Важкі метали — групи хімічних елементів, мають щільність понад п’ять р /куб. див. Термін позичений з технічного літератури, де метали класифікуються на легкі й важкі. Для біологічної класифікації правильніше керуватися не щільністю, а атомної масою, тобто. до важким відносити метали з атомної масою понад 40 кримінальних (Алексєєв Ю.В., 1987). Уявлення про обов’язкової токсичності важких металів є помилкою, позаяк у цю групу потрапляють мідь, цинк, молібден, кобальт, марганець, залізоелементи, велике позитивне біологічне значення яких давно встановлена і доведено. Важливі концентрації у яких необхідні живим організмам. Справедливіше вжити термін «важкий метал «у разі, коли йдеться про небезпечні тваринам організмів концентраціях елемента з відносної масою понад 40 кримінальних. Микроэлементом він працює тоді, коли перебуває у грунті, рослині, організмі тварин і людини в нетоксичних концентраціях чи використовують у малих кількостях як добриво чи мінеральна добавка до корму.

Проте, є група металів, що їх закріпилося лише одна негативне поняття — «важкі», себто «токсичні». Така група включає ртуть, кадмій і свинець. На думку їх не вважають найбільш імовірними і небезпечними забруднювачами довкілля, оскільки вони широко використовують у в промисловості й на транспорте.

У культурному ландшафті найбільшого поширення мають цинк, свинець, ртуть, кадмій, хром. Набір металів, що у ландшафт, залежить колись лише від характеру людської діяльність у цьому регіоні. При сильному розвитку автомобільного транспорту, й за наявності густий мережі автомобільних доріг, реально очікувати збагачення ландшафту свинцем, які у довкілля від двигунів внутрішнього сгорания.

Вступ до середу кадмію може пов’язуватися із використанням сільському господарстві фосфатів, містять зазначений елемент як примеси.

Ртуть в культурному ландшафті з’являється у результаті використання сполук, у ролі фунгіцидів і за виробництві целюлози. Ймовірно потрапляння ртуті у сухий ґрунт з компостом з побутового сміття, що містить використані люмінесцентні лампы.

Хром перебувають у навколишньому середовищі у результаті застосування як добрив опадів стічні води каналізації міст України з розвиненою годинниковий, шкіряної важкою промисловістю, і навіть при известковании грунтів шлаками металургійних виробництв, містять цей элемент.

Збагачення ландшафту цинком може статися за систематичному використанні як органічних добрив опадів стічні води міст, і навіть під час спалювання з полів відходів резины.

Уран, торій, радій можуть вступати у рослини з грунту з допомогою фосфатних мінеральних добрив, і навіть з атмосфери у місцях, де у багато спалюється кам’яне вугілля. Стабільний стронцій надходить в ландшафт з простим суперфосфатом і фосфогипсом, отриманими з апатитов.

Помітне забруднення довкілля міддю зокрема у місцях інтенсивного виноградства, де цей елемент широко використовується для боротьби із захворюваннями рослин. У ландшафтах, мало порушених господарської діяльністю, зміст важких металів незначительное.

Кадмій супроводжує цинку і найчастіше можна знайти разом із, утворює численні основні, подвійні і комплексні сполуки. У забруднених грунтах його у кількостях, рівних десятим часток міліграма на килограмм.

Ртуть належить до дуже рідкісним елементам й у природі мігрує переважно у газоподібному стані й водних розчинах. У ландшафті, переважно, розсіюється і у незначній кількості може сорбироваться глинами і илами. У чистих грунтах неї давав становить соті частки міліграму на кілограм, а грунтах інтенсивного господарського використання сягає миллиграммов.

Свинець є найпоширенішим елементом. У агроландшафте він переважно мігрує в бикарбонатной формі, соціальній та органічних комплексах. Свинець легко адсорбируется глинами, і над ними його зміст підвищено. У разі промывного типу водного режиму (в тайгових і інших ландшафтах вологого клімату) простежується певна рухливість свинцю, але значно менша, ніж кадмію, цинку і меди.

Знання природних концентрацій важких металів у ґрунтах і рослинах дає можливість будувати висновки про стані чистоти чи забрудненості буряків та приймати заходи, створені задля збереження грунтового родючості та якості рослинницької продукції. В. П. Цемко з співавторами (1980) пропонує таку угруповання грунтів за рівнем забруднення: до слабко забрудненим ставляться грунту із вмістом елемента від 2 до 10 кларков, до посередньо — від 10 до 30 кларков, до сильно — понад 30 кларков.

Відомо, що техногенне забруднення впливає як на біоту грунтів, а й у їх фізичні, фізико-хімічні і хімічні свойства.

Ґрунти в неоднаковою ступеня инактивируют вступники елементи — токсиканти, а наявність різних форм токсикантів у грунті утрудняє вибір тієї їх, що б найбільш придатної з метою нормування (Ільїн В.Б., 1985; Важенин І.Г., 1985; Зырин Н. Г., Каплунова Є.В., 1985; Кочуров Б.І., Зайцев В. Я., 1987).

На думку Н. Г. Зырина (1985), за умов кислої неокультуреної дерново-подзолистой грунту рівень кадмію в 2,5 мг/кг (10 разів більше фонового), цинку — 125 мг/кг (5раз більше фонового) вже вважатимуться небезпечним. Цими авторами виявлено також граничне значення змісту важких металів у грунті, що веде до їх нагромадженню в рослинах, в кількості вище, ніж ГДК. Для свинцю — 150, кадмію — 0,2, цинку — 85 мг/кг для неокультуреної дерново-подзолистой почвы.

Відповідно, для дерново-подзолистой окультуреної - свинцю -650, кобальту — 2,5, цинку — 80; для типового чорнозему: кобальту — 5,0, цинку — 115 мг/кг. У дослідженнях Р. И. Первухиной (1983) дано оцінку трансформації сполук техногенних металів у грунтах і доступність їх задля рослин. Результати експерименту показали, що внесення кадмію у складі пилу металургійного підприємства знижує врожайність ячменю на дерновоподзолистой неокультуреної грунті при змісті кадмію 10 мг/кг, на слабоокультуренной — 20 мг/кг.

Експериментальними дослідженнями, проведеними спеціалісти кафедри комунальної гігієни Дніпропетровського медичного інституту встановлено, що підвищений вміст хімічних речовин, у грунті серйозно впливає на самоочищення грунту. Рівень граничною концентрації об залізо — до 5000 мг/кг, марганцеві - 1000 мг/кг.

У рослинах, вирощених у дії промислових викидів, вміст заліза в зерні - до 300 мг/кг чи 2 разу больше;

вміст заліза у буряках коливалося від 465 до 705 мг/кг, це у 8,2- 12,4% більше, ніж у контролі (Шелюг М.Я., 1983).

На грунтах різного типу важкі метали при одним і тієї ж концентраціях надають на рослини різне дію. Це пов’язано з різною кінетикою і перетворення цих речовин, у грунті. Досліди з суглинистой грунтом, торфом і чорноземом внесення ртуті в дозі 10 мг/кг мало викликало змін — у элементном складі зернових. Внесення тієї ж дози в піщану грунт, і супіщаний суглинок призвело до накопичення ртуті в соломі пшениці до 5,7 мг/кг сухий є і невызреванию вівса (Покровська С.Ф., 1987).

Роботами Зимакова И. Е. (1979) було досліджувана дію нітрату ртуті на опесчаненной дерново-подзолистой грунті на горох, кукурудзу, овес, жито і пшеницю, доза внесення змін до розрахунку метал 0,1; 1; 10 мг/кг грунту. Найбільша концентрація ртуті спостерігалася через 30 днів, потім кілька знизилася, залишаючись загалом постійної, та заодно перевищувала тло на 5…10 раз.

Закономірне накопичення кадмію рослинами залежно від основних ґрунтових чинників характеризується схемою, запропонованої у роботі (Рэуце До., Кырстя З., 1986).

|Низкое |Збільшення |PH |Зниження |Високе | |Зміст | | | |зміст | |кадмію | | | |кадмію | | |Збільшення |Зміст глины|Снижение | | | |Збільшення |Зміст |Зниження | | | | |гумусу | | | | |Збільшення |Лужні |Зниження | | | | |добрива | | | | | |фізіологічно | | | | | |кислі | | |.

Забруднення сільськогосподарських угідь кадмієм складається з кількох складових. По-перше, це атмосферне надходження. У промислово розвинених районах у середньому рік випадає 0,2…9кг/км2 кадмію (Петрухін В.А., 1986).

Другий джерело надходжень — опади міських стічні води. Велика інформація у питанні надано у низці робіт (Покровська С.Ф., 1981; Гольдфарб Л. Л., Туровський М. С., Бєляєв С.Д., 1983; Касатиков В. А., 1984; Алексєєв Ю. В, 1987).

І, нарешті, третій джерело — це мінеральних добрив. Так було в ФРН зі середніми дозами фосфорних добрив на рік надходить 3…5 р кадмію на 1га (Sauerbeck D., 1980). У зв’язку з цим фермы-производители прийняли рішення про запровадження норми утримання кадмію в добривах, що становить 90 мг/кг (Stadelmann F.X., 1983).

Проте, оцінюючи мінеральні фосфорні добрива і ОСО як потенційний джерело забруднення важкими металами Г. А. Соловйов і А.В. Голубєв (1981) підкреслювали, що необхідно виходити із їх мобільності і доступності рослинам. Вона залежить як від рН грунту, змісту органічного речовини і супутніх елементів, зокрема, кальцію, цинку, форми кадмію. Серед процесів, граючих значної ролі в вступі кадмію в рослини, є дифузія. Чим нижчий рН грунтового розчину, тим вище коефіцієнт дифузії кадмия.

Насичення грунтів іонами H+ призводить до збільшення дифузії проти природними ґрунтами, але внесення кальцію знижує рухливість їх у грунтах (Алексєєв А.А., Зырин Н. Г., 1980). Дослідженнями (Klein-Landenkoff U., 1986) було доведено, що внесення ОСО як органічного добрива показало захисні механізми грунту. Цьому сприяв внесення вапняних добрив. Доза 85−170 ц/га знижувала надходження кадмію в рослини на 20−30%. Інші автори (Bidwell A.M., Dowdy R.H., 1987) відзначали, що внесення в 15 див шар грунту до 25,2 кг/га кадмію у складі опадів стічні води (протягом 3-х років) підвищило зміст даної елемента у зерні до 5,18 мг/кг. Проте, іншими дослідниками не зазначалося негативне дію кадмію, що міститься в опадах стічні води. Так, 39-летние дослідження не виявили суттєвих змін у хімічному складі рослин (Wedder M.D., 1987).

Важкі метали перебувають у грунті в різної формі. Вони можуть входитимуть у тверду фазу грунту, перебувати у вигляді вільних іонів в ґрунтових розчинах, як розчинних органоминеральных комплексів чи адсорбовані на колоїдних частинках. Сульфокислоты утворюють розчинні хелаты металів широтою діапазону рН, збільшуючи, в такий спосіб, їх розчинність. Ці комплекси, зазвичай, більш стабільні, ніж аналогічні комплекси гумінових кислот (Kieken L., 1983), які відіграють роль депонента важких металлов.

Надходження важких металів в рослини залежить від багатьох чинників. Є дані, дозволяють вивести певну закономірність між накопиченням і належністю сімейства, біологічними особливостями виду, сорта.

За даними Kuboi T., Noguchi A. (1986), найбільш стійкими до нагромадженню кадмію виявилися бобові. Помірно накопичували цей іон злакові, лілейні, гарбузове і зонтичні. Великі концентрації кадмію відзначалися у хрестоцвітних, пасльонових, сложноцветных, маревых. Проте, собі такий розподіл виявилося досить умовним. Випробування різних доз кадмію (від 1 до 300 мг/кг субстрату) показало, що в кожної групи кожного сімейства спостерігається опірність даному елементу. Турнепс не виявляв ознак токсикозу навіть за максимальної дозі, тоді як ріпа вже за часів 30 мг/кг виявляла ознаки токсикоза.

М.С. Паниным (1980) запропонований іншій підхід цієї проблеми, але який базується знов-таки на здібності накопичення тієї чи іншої елемента рослинами. За даними, за середнім рівню накопичення певного елемента у тілі рослини стосовно різним ионам різні сімейства можна розмістити так: З сложноцветные, злакові, лебедовые, розоцветные, бобові; Сі сложноцветные, злакові, лебедовые, бобові, розоцветные, крестоцветные; Mo — бобові, злаки, сложноцветные, крестоцветные, гречишные.

По реакції сільськогосподарських рослин до різним металам існує і сортова специфічність, що закріплена генетически.

Дослідженнями Brune H. (1984) засвідчили, що 10 сортів салату, вирощуваних в піску при однаковою концентрації кадмію в живильним середовищі, рівної 0,1 мг/л, накопичували різну кількість кадмію — 0,4 до 26 мг/кг.

У рослин, у умовах забруднення інтенсивно працюють механізми захисту, що уберігають до певного моменту надземні органи від надходження надлишкового кількості важких металів (Ільїн В.Б., Степанова М. Д., 1980). Водночас дію токсикантів за високої їх концентрації може всі ж посилено проникати у рослини. Проте ступінь накопичення в різних частинах рослин буде різна (Ільїн В.Б., Гармаш Г. А., 1981).

Найсильніше йде накопичення свинцю в кореневої системі, причому кількість іонів металу може перевищувати контроль більш, ніж у 7 раз. У меншою мірою його накопичують листя, і репродуктивні частини рослин. Це можна пояснити тим, що у процесах метаболізму в рослинах утворюються різноманітні органічні з'єднання з хелатирующими властивостями. При проникненні іонів важких металів в коріння відбувається їх зв’язування та, як наслідок, зниження подвижности.

Отже, наявні наукові матеріали вітчизняних і зарубіжних дослідників свідчать, наскільки складна то цієї проблеми. У світі йде інтенсивний пошуку шляхів утилізації зростаючого кількості опадів міських стічні води — продуктів життєдіяльності людини, а так інших видів відходів міського комунального господарства. Наявні літературні дані про питанням використання ОСО як добрива не можна автоматично переносити ненаші почвенно-климатические умови, а за окремими розділами, наприклад, вплив ОСО складу ґрунтових розчинів тощо. матеріалів мало є. З урахуванням вищевикладеного, метою перших із них було вивчити можливості використання опадів стічних вод р. Курська як удобрений.

Глава 2. Методика й умови проведення исследований.

2.1 Методика исследований.

Дослідження проводили на дослідному полі Курській державної сільськогосподарської академії імені професора І.І. Іванова 1996;1998г.г. Грунт темно-сіра лісова среднесуглинистая.

Польові дослідження проводилися з таку схему (табл.1).

Таблиця 1.

1. Схема проведення опыта:

1. Контроль (без добрив, без ОСВ).

2. 20 т/га ОСВ.

3. 20 т/га ОСО + N30P30K30.

4. 20 т/га ОСО + N60P60K60.

5. 20 т/га ОСО + 5 т/га извести.

6. N60P60K60.

У польових дослідах розміщення варіантів було рендомизированным методом. Повторність досвіду шестиразова. Розмір ділянок 1,0 м x 1,0 м = 1 м².

У дослідженнях використовували методики, прийняті дослідах по рослинництву, землеробства, почвоведению і агрохимии.

Перед закладанням досвіду проводили аналіз почвы:

а) Зміст гумусу у грунті - по Тюрину; б) рН сольовий витяжки — потенциометрическим методом; в) Гидролитическая кислотність (Нг) — по Каппену; р) Сума обмінних підстав (Sосн.) — по Каппену-Гильковицу; буд) Ступінь насичення підставами — розрахунковим способом (Практикум по агрохімії, 1987); е) Рухливі: фосфор (Р2О5) і калій (К2О) — по Чирікову; ж) Загальний азот — по Къельдалю; і) Азот щелочногидролизуемый — по Корнфилду.

Усі перелічені вище методи описані у наступних навчальних посібниках і практикумах: «Агрохім методи дослідження грунтів» (1965); «Практикум з ґрунтознавства» (І.С. Кауричев, 1973); «Посібник із хімічним аналізом грунтів» (Є.В. Аринушкина, 1970); «Практикум по агрохімії» (Л. В. Петербурзький, 1968; О. С. Радов та інших., 1985; Б. А. Ягодин та інших., 1987).

Важкі метали в ОСО і грунті (цинк, мідь, нікель, кобальт, хром, свинець), соціальній та рослинницької продукції (кадмій, свинець, цинк, мідь, ртуть, миш’як) визначали по Є. Сенделу, 1996 г.

Доза внесення ОСО і мінеральних добрив підібрані в такий спосіб, аби запобігти забруднення важкими металами і з розрахунку підтримки бездефіцитного балансу гумусу. Оброблялися сільськогосподарські культури з наступним чергуванням в ланці сівозміни: 1) конюшину; 2) озима пшениця; 3) кукуруза.

Осаду стічних вод мовби внесли 20 т/га, мінеральних добрив з розрахунку N30P30K30 і N60P60K60 залежно від варіанта досвіду і винищити -.

5 т/га. Осад стічних вод мовби, мінеральних добрив (аміачна селітра, подвійний суперфосфат, хлористий калій), вапно вносили поквадратно, навесні вручну під перекопку лопатою на глибину 30 див. Норма висіву озимої пшениці - 5 млн. всхожих зерен на 1 га; кукурудзи — з розрахунку 70 тис. рослин на 1 га і конюшини — 15 кг на 1 га.

Для конюшини червоного визначали висоту рослин i урожайность.

Обумовлена структура врожаю зернових — висота рослин, продуктивна кустистость, довжина колоса, число колосків і зерен в колосі, маса 1000 насіння, маса надземної і незерновой части.

Аналізи проводили в фазу восковій спілості зерна за середнім зразком, взятому протягом дня із двох рядків довжиною 55,5 див у місцях по діагоналі ділянки (із першого кв. метри) у двох несуміжних повторениях.

По кукурудзі визначали висоту рослин, довжину, кількість й безліч качанів одне рослина перед прибиранням у двох несуміжних повторностях, для чого відбирали двома середніх рядках поспіль 20 растений.

Технологічні і фізіологічні якості зерна озимої пшениці (натура, стекловидность, маса 1000 зерен, кількість сирої клейковини і масову частку вологи) визначали відповідно до методики, рекомендованої Держкомісією з сортовипробуванню сільськогосподарських культур.

Вивчали як дію ОСО на рік внесення, але його наслідок в протягом двох лет.

У період вегетації проводили ручну прополку і розпушування міжрядь у кукурудзи. Для визначення елементів структури врожаю із зернових відбирали пробні снопи. Облік врожаю — ваговим методом.

Сорти і гібриди, высеваемые в досвіді: конюшину червоний — Макаровский місцевий; озима пшениця — Мироновская 808; кукурудза — Колективний 181 (додаток 2).

Експериментальні дослідження спеціалісти кафедри неорганічної і аналітичної хімії і межфакультетской хімічної лабораторії Курській ГСХА, державної станції агрохімічної служби «Курська», і навіть випробувальною химико-технологической лабораторії Курського центру стандартизації, метрології і сертификации.

Отримані експериментальні дані переважають у всіх дослідах оброблені методом дисперсионного аналізу ЭВМ.

2.2 Умови проведення опытов.

2.2.1 Коротка характеристика ґрунтових условий.

Курська область розташована ніяких звань Центрального Чорнозем’я і належить до Средне-Русской провінції лісостеповій зони, на яку характерні два типу грунтів: чорноземи і сірі лісові грунту. Грунтовий покрив повсюдно сформувався на лессовидных відкладеннях суглинистых по гранулометрическому складу і багатих основними елементами харчування. Фізичні і хімічні властивості лессовидных порід сприяють освіті ними родючих почв.

У сфері Чорноземи займають 1460 тис. га чи 74%, а сірі лісові грунту — 482 тис. га чи 24,5% (Муха В.Д. та інших., 1992).

Перед ясно-сірих лісових грунтів території області доводиться 3,6%, а сірі і темно-сірі лісові грунту займають 10,4 і 10,6% відповідно. Оскільки дослідження проводилися на темно-сірої лісової грунті, то зупинимося їхньому характеристиці більш подробно.

За своїми фізичним і хімічним властивостями й рівнем родючості сірі лісові грунту значно різняться від чорноземів. Вона має підвищену кислотність і потребують известковании. Орний шар має нині розпорошену структуру, тому при зволоженні грунту запливають і за висиханні на поверхні утворюють скоринку. Період фізичної стиглості вони значно коротше, ніж в чорноземів, що створює додаткові організаційні труднощі за її обработке.

Серед лісових грунтів найкращими й найпоширенішими біля області є темно-сірі лісові. З власного будовою, властивостями і родючості темно-сірі лісові грунту стоять близько до черноземам оподзоленным. Гумусовий обрій темно-сірих лісових грунтів значно міцніше, ніж в сірих і коштує від 40 до 60 див. Гумусу в пахотном шарі темно-сірих лісових грунтів міститься 3−5%, фосфором і калієм рослини цих грунтах забезпечені середньо, а азотом недостатньо. Вони придатні для обробітку всіх польових культур, районованих у зоні (Д.А. Лепнев, 1968).

Досвідчений ділянку розташований на вододілі. Рельєф досвідченого ділянки рівний, схил північно-східній експозиції вбирається у 1−2(, є незначні микропонижения. Грунтовий покрив однорідний і представлений темно-сірими лісовими ґрунтами среднесуглинистого гранулометрического состава.

Морфологічне опис грунтового профілю темно-сірої лісової грунту досвідченого ділянки характеризуються такими показателями:

|А1 |0−30 див |Темно-сірий, среднесуглинистый, зернисто-пылеватый, | | | |щільний, з фарбування однорідний. Орний обрій не | | | |позначається, густо пронизаний корінням рослин. | |А1-А2 |30−60 див |Сірий з багатою кремнеземистой присипкою, складання | | | |щільне, ореховатая структура, перехід помітний з | | | |затеками, нерівний. Зустрічається багато коренів. | |В1 |60−100 див |Буруватий з затеками гумусу, важко суглинистый із добре| | | |вираженої кремнеземистой присипкою. Складання щільне, | | | |структура ореховато-призматическая, перехід поступовий.| | | | | |ЗС |100−130 див |Лесовидний суглинок, помітна кремнеземистая присипка. | | | |Тяжелосуглинистый, вразливий, комковато-ореховатый, перехід| | | |поступовий. | |З |130−160 див |Лесовидний жовтий суглинок, вразливий, ореховатый. | | |і від |Мелкопористый, среднесуглинистый. Не скипає. Весь | | | |грунтовий профіль сухий. |.

Водопрочность структури та водопроникність грунту невисока, тому вона схильна до ущільнення і заплыванию.

Грунт за змістом гумусу належить до слабоокультуренным. Відсоток гумусу і спільного азоту різко зменшується профілем. Реакція грунту орного шару (рН) менше 5, і з глибиною кілька зростає. У пахотном шарі досить значна величина гидролитической кислотності і низька величина суми обмінних підстав, ступінь насиченості грунтів підставами зростає профілем. Величина гидролитической кислотності відповідає почвам середньої нуждаемости в известковании. Забезпеченість рухливими формами фосфору і калію висока підвищена, тому вони є лимитирующим фактором.

2.2.2 Агрокліматичні ресурси, і метеоусловия у роки проведення опытов.

Зростання та розвитку сільськогосподарських культур значною мірою залежить від погодних умов, утворюють період вегетації рослин. Клімат Курської області для помірно-континентальний. Річний прихід сонячної радіації дорівнює 89 ккал/см2. По сезонах це тепло розподіляється наступним чином: зима — 7, весна — 29, літо — 40 і осінь — 13 ккал/см2.

Річна сума опадів становить 533−640 мм., та їх розподіл нерівномірний і в окремі роки спостерігаються посухи і суховії, які за цвітінні рослин надають негативний вплив. На теплий період із переважанням рідких опадів доводиться 65%, але в холодний з величезним переважанням твердих опадів 35% їх річного количества.

Сума активних температур повітря (2300−2450© достатня для вирощуваних сільськогосподарських культур. За даними метеостанції Курськ, що у 4 кілометрів від досвідченого поля, середньорічна температура повітря становить 5,4(С з коливаннями від 3,8 до 7,3(С. Найбільш холодним місяцем є січень, середньомісячна температура якого -8,6(С, а найтеплішим — липень зі середньомісячної температурою 19,3(С. Тривалість теплого періоду з середньомісячної температурою вище 0(С (з 27 березня 11 листопада) — 229 днів, вегетаційного зі середньомісячної температурою вище 5(С (з 13 квітня до 18 жовтня) — 188 днів, період активної вегетації зі середньодобовій температурою вище 10(С дорівнює 152 дням (з 29 квітня до 27 вересня). Середня дата останнього весняного заморожування 27 квітня, а першого — осіннього 9 октября.

Температура повітря час проведення дослідів була різна. Так, наприклад, середня температура повітря за 1996 р. нижче на 0,2(С чи 4,7%; за 1997 р. вище на 0,1(С чи 1,8% і поза 1998 р. вже вище на 0,7(С чи 12,9% по порівнянню з середньої багаторічної соответственно.

Опади за літами проведення дослідів розподілилися нерівномірно. У 1996 р. випало 580 мм опадів, що відповідає середньому багаторічному значенням. У 1997 р. опадів випало 767 мм, що у 30,6% більше, порівняно з середнім багаторічним значенням, а 1998 р. опадів випало 681,5 мм, що у 16,1% вищий за середній багаторічного значения.

Метеорологічні умови у роки проводити дослідження представлені при застосуванні № 1.

2.3 Формула розрахунку припустимого внесення осаду стічних вод мовби в почву.

Принцип розрахунку грунтується у тому, що ніхто після внесення ОСО сумарне зміст токсикантів у грунті (з урахуванням розсіювання в пахотном шарі) не повинна перевищувати ПДК:

Ф + Д (ГДК, где.

Ф — фонове зміст токсиканту у грунті, мг/кг;

Д — додаткове внесення токсиканту в орний обрій з ОСО, мг/кг;

ГДК -гранично припустиму концентрацію, мг/кг.

У 1982 року й неодноразово пізніше були опубліковані такі розрахункові формули (Л.Л. Гольдфарб та інших., 1983; В. А. Касатиков та інших., 1984):

Добщ. = (ГДК — Ф) х2600 (кг/га), где.

Ф — початковий вміст токсиканту у грунті до внесення ОСО, мг/кг;

2600 — маса орного шару грунту, т/га, враховуючи сухе вещество.

Середня щорічна доза (Дср.) внесення ОСО у ґрунт розраховували по формуле:

т/га по сухому веществу.

50 — максимальний загальний термін в один роках внесення ОСО однією і хоча б участок;

Сос — концентрація що визначається елемента у осаді, мг/кг.

Максимальна разова доза внесення ОСО у сухий ґрунт за частоти раз на п’ять років составляет:

Дмакс. = 5 x Дср., т/га по сухому речовини Глава 3. Технологія переробки промислових і комунальних стоків на про очисні споруди р. Курска.

3.1. Характеристика очисних споруд р. Курска.

Очисні споруди потужністю 150 000 м³ включають споруди, щоб забезпечити механічну біологічну очищення. У проекті стічні води повинні містити забруднення у незначній концентрації з біологічної поглинання кисню (БПК) — 278 мг/л. Стічна вода відповідає цим требованиям.

Біологічна очищення включає у собі: адсорбцію забруднюючої воду речовини на активному компоненті; минерализацию забруднень мікроорганізмами в аеробних условиях.

Перший процес триває близько 10−15 хвилин, а другий досить довгий время.

Працюючи аэротенка нього повільно протікають котрі піддаються аерації стічні води, змішане із активним мулом. Подача повітря виробляється воздуходувными машинами через фильтростные пластини. Кисень повітря сприяє життєдіяльності мікроорганізмів, частково пригнічуючи розвиток патогенних мікроорганізмів. Аерація сприяє також більшого контакту активного мулу з забрудненнями. Однією з основних умов праці аэротенков є отримання бактеріального бавовни активного мулу, здатному швидкого ущільнення, осадженню і відділенню від очищаемой рідини. Активний мул в аэротенках утворюється з допомогою суспензії стічної рідини, адсорбції колоїдів і розмноження у цьому субстраті мікроорганізмів. Основну частина активного мулу становлять бактерії. На 1 р активного мулу доводиться 1012 бактерій. Видова склад бактерій залежить від характеру забруднень. Крім бактерій в мулі перебувають одноклітинні організми і складніші організми — коловертки, хробаки. При нормальної роботі аэротенка бактерії і найпростіші перебувають у рівновазі. Порушення рівноваги — це сигнал попередження погіршення роботи аэротенка. Найбільш сприятливим передумовою процесу очищення в аэротенках є співвідношення в котра надходить воді: БПК: N:Р = 100:5:1.

Ступінь очищення залежить від дози мулу — на цю кількість в грамах сухого речовини на 1 л стічної рідини. Для очисних споруд г. Курска дана доза становить регенераторе — 5−8 г/л і аэротенке — 2,5−3,5 г/л. Якість активного мулу характеризується иловым індексом — це обсяг мулу за мл, занимаемы у вологому стані після 30 хвилин відстоювання 1 р сухого речовини. Якщо иловой індекс понад сотню, то мул поганий, осаждаемость його погана. Швидкість осадження бавовни активного мулу залежить з його щільності. Дрібні мікроорганізми утворюють щільний мул, а довгі нитчасті форми, розгалужені організми утворюють рихлий, погано обложений ил.

Причинами, порушують роботу аэротенка є: перевантаження споруди органічними речовинами; освіту анаеробних зон; недолік біогенних елементів (З, N, Р); різку зміну рН середовища проживання і температури; присутність у стічної воді токсичних веществ.

Біохімічна очищення повна, якщо біохімічні процеси в спорудженні сягають початку реакції нітрифікації. Умовно ступінь очищення визначають також із залишковому БПК очищеної стічної води. За повної очищенні БПК (20 мг/л.

Схема роботи аэротенка.

Стічна рідина змішується з активним мулом. Ця суміш аэрируется повітрям протягом усього аэротенка. Це необхідно як для життєдіяльності мікроорганізмів, але й підтримки у звенном стані мулу. У другому відстійнику відбувається відділення мулу від стічної води. Мул знову в аэротенк, перша секція якого є регенератором, тобто. стічна вода не подається. Активний мул володіє величезною адсорбційної здатністю. Але це здатність згодом зменшується. Процес відновлення її відбувається поза рахунок життєдіяльності мікроорганізмів. Цей процес відбувається називається регенерацією. Проте, у процесі окислення забруднень відбувається збільшення біомаси, тому надлишкову частина мулу видаляють з вторинного відстійника шляхом откачивания.

У рідини, очищаемой в аэротенках, відбуваються такі изменения:

— зниження концентрацій забруднень внаслідок розведення рідиною, який транспортує активний ил;

— адсорбція забруднень на активному мулі, що протікає перші 15−30 минут;

— поступове зменшення органічних речовин, розчинених у воді надсорбированных на активному иле;

— поступове зменшення азоту аммонийных солей і нитратов.

При порушенні технологічного режиму відбувається міграція мулу з товщі рідини у її поверхневі шари. Иловая рідина стає каламутній. Основними минерализаторами органічних речовин є бактерії, які, харчуючись иловыми частинками переводять ряд складних речовин, у простіші. Інфузорії та інші найпростіші виконують роль регуляторів розвитку бактерій, цим створюють сприятливі умови для процесу мінералізації, і навіть сприяють флокуляции дрібнодисперсної суспензії з допомогою виділення у середу слизу. Найпростіші сприяють нагромадженню серед азоту, підвищуючи цінні якості активного мулу як добрива. З іншого боку, найпростіші виконують роль індикаторів, характеризуючих роботу очисних споруд. Так при сильному забруднення води органічними домішками в мулі розвиваються дрібні амеби. Інфузорії при несприятливі погодні умови притерпевают зміни зі своєї формі. При хорошої роботи аэротенка в активному мулі зустрічається велике кількість видів найпростіших. Особливо характерні Aspidisca, Stylonichia, Vorticella convollaria, Opercularia. Якщо спостерігається дефіциту поживних речовин відбувається зменшення розмірів инфузорий.

3.2 Технологія переробки осаду стічних вод.

Підлягають спуску в каналізацію стічні води: комунальні і виробничі надходять через приймачі у труби внутрішньої каналізаційної мережі, потім у стояк, із якого вже виводяться в зовнішню каналізаційну сеть.

Зовнішня каналізаційна мережу є розгалужену мережу труб і каналів. Стічні води, протікаючи за цими трубах самопливом і переходячи поступово з дрібних труб до більших комплекторы, скеровуються в очисні споруди. Найчастіше ще доводиться будувати станцію перекачки.

Для виділення великих забруднень застосовуються грати, які мають собою вертикально чи похило поставлені по дорозі руху стічні води прути з прозорами різного розміру. Для виділення дрібної суспензії застосовуються відстійники. За характером своєї роботи відстійники бувають періодичного і безперервного дії. Відстійники безперервного дії засновані у тому, що замість повільніше рухається у яких рідина, тим паче дрібні частки випадають в осад. Стічна вода вступає у відстійники безупинно. Відстійники бувають горизонтальними і вертикальними. Горизонтальні відстійники округлої форми, у яких рідина надходить над центр, а збирається по периферії і називаються радиальными.

Відстійники, спеціально призначені виділення з стічних вод мовби важких мінеральних домішок називаються песколовками. Після перших відстійників стічні води вступають у аэротенки. У аэротенках йде біологічна очищення. Біологічна очищення полягає в життєдіяльності мікроорганізмів, сприяють мінералізації органічних веществ.

Аэротенк — найбільш досконала для біологічного очищення спорудження. У ньому штучно створюються необхідних окислення органічного речовини умови шляхом введення необхідної кількості мікроорганізмів і кисню. Аэробные мікроорганізми уводять у вигляді активного мулу. Вони служать тієї твердої фазою, де відбувається у аэротенке адсорбція органічних речовин. Необхідний для окислення органічних речовин кисень надходить із повітрям, вдуваемым в аэротенк воздуходувками. У аэротенках відбуваються біологічних процесів і хімічне окислювання органічних веществ.

Після аэротенков стічна вода надходить у вторинні отстойники.

Зміст в очищеної воді невеликих кількостей нітратів (0,5−1,0 мг/л) свідчить про закінчення процесу окислення органічних загрязнений.

На якість очищення стічної води в аэротенках впливають три важливих чинника: період аерації, концентрація активного мулу, ступінь його регенерації і витрати повітря. У зв’язку з тим, що приплив стічних вод мовби змінюється у великих межах, змінюється період їх аерації. Що БПК стічних вод мовби, що у аэротенки, то більше вписувалося може бути період аэрации.

Після біологічного очищення вода надходить у другі відстійники, де у основному відбувається осадження мулу, який винесено з аэротенка. Далі ця мул, що вже значною мірою втратив свою адсорбционную активність, повертається у регенератор для регенерації. Побічні відстійники влаштовані за тими самими принципам, як і первинні. Яка Надходить стічна вода містить 40−50% мулу. Кількість активного мулу, що становить його приріст, має отбавляться і спрямовуватися на подсушку чи сбраживание. Стічна вода після других відстійників вступає у контактні резервуари, куди подається хлорне вода.

Правилами спуску стічні води в водойми, встановленими Державної санітарної інспекцією, передбачається дезинфекція спущені стічних вод. Як дезінфектанту нині в каналізаційної практиці застосовується хлор. Хлорне вода вступає у змішувач, що й змішується зі стічної водою. Найшвидше входить у з'єднання з хлором гази і розчинні речовини в стічної воді. Усі відбуваються одночасно, але з різними скоростями.

Сірководень, що у стічної води та що надає їй гнильний запах знищується миттєво. Хлор, діючи на стічні води, не надає впливу бактерії, тому хлорування проводять осветленных вод. Кількість хлору, необхідне на дезінфекцію стічні води, становить 5−10 мг/м3. Час контакту — 30 минут.

Серйозною проблемою у справі очищення стічних вод мовби є ліквідація забруднень і опадів, затриманих на ґратах і відстійниках. При тривалому зберіганні осаду в відстійниках, коли проміжок між очищеннями півроку, зазначалося, що осад піддається гнилостному шумуванню і кількість осаду зменшується. Відбувається це у слідстві дії анаеробних мікробів. При тривалому гнильному процесі, все органічне речовина можна буде перевести в розчинне стан. Для прискореного процесу бродіння застосовуються спеціальні споруди — метантеки з температурою 27−28(С та використанням газу метану. Осад стічних вод мовби містить азот, фосфор, калій та інші речовини, які його цінним як добриво. Для використання осаду як добриво необхідно зменшити його вологість. Найпростіший спосіб зневоднення — подсушивание його за мулових майданчиках, де вологість зменшується з 90−95% до 55−60%. У цьому осад зменшується обсягом і втрачає свою текучесть.

Щороку на мулові майданчики очисних споруд г. Курска викидається 15 тис. тонн ОСВ.

3.3 Склад стічних вод мовби й умови прийому в міську канализацию.

Стічної водою називається вода, використана на побутові чи виробничі потреби і одержала у своїй забруднення, які змінюють її початковий хімічний склад парламенту й фізичні властивості. До стічних водам відносять також забруднені води атмосферних опадів, воду від поливу вулиць, миття машин, транспорту. Вирізняють три категорії стічні води: господарськимпобутові, промислові стоки і ливневые.

У високорозвинених в індустріальному відношенні містах кількість виробничих стічних вод мовби значно більше, ніж побутових. Проте, не вся вода виробничих підприємств потрапляє у системи міських каналізацій. Склад побутових стічних вод мовби досить однотипен і стійкий, в слідство відносного одноманітності господарську діяльність людини. Склад виробничих стічні води дуже різноманітний і як від виду виробництва, а й від прийнятого технологічного процесу. Що стосується атмосферних опадів, то тут для них характерні епізодичність освіти і різка нерівномірність по витраті і якістю води. У систему дощовій каналізації потрапляє дуже багато води від мийних машин і автотранспорту. Ці води сильно забруднені, вони містять домішки горючих і мастильних речовин, що з великими труднощами піддаються биохимическому окислювання. Узвіз таких вод без попередньої їх очищення різко погіршує стан водойми. Суміш побутових, промислових і зливових вод за загального системі каналізації називається міськими стічними водами.

Стічні води є складні гетерогенні системи, забруднені речовинами, що потенційно можуть перебуває у розчиненому, колоїдному і нерастворенном стані. Колоїдні і нерастворенные речовини утворюють брутально й тонкодисперсные системи: суспензії, емульсії, піну. У стічних водах завжди є як органічні, і неорганічні компоненти забруднень. Органічні речовини в побутових стоках перебувають у вигляді білків, вуглеводів, жирів і продуктів фізіологічної переробки. Крім того, побутові стоки містять великі домішки — ганчір'я, папір, покидьки рослинного походження. З неорганічних компонентів у цій категорії стоків завжди є як іонів калій, натрій, кальцій, магній, хлор. Побутові стоки обов’язково мають у своєму складі біологічні забруднення, представлені бактеріями, у зв’язку з ніж, ці стоки представляють істотну епідеміологічну небезпеку обману людини. Склад промислових стічні води різноманітний: нафтопродукти, кислоти, сполуки заліза, хрому, міді, цинку, і навіть жири, барвники. Важкі метали потрапляють від промислових предприятий.

ГДК різних речовин викладені у «Правилах охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами».

Існують критерії під час встановлення ПДК:

— відсутність шкідливі речовини для мулу і процес біологічної очистки;

— залишкове зміст шкідливих компонентів в біологічно очищеної воде.

Концентрація має перевищувати ГДК з урахуванням конкретних условий.

3.4 Знешкодження стічні води й ефективні методи дезинфекции.

Бактеріальне зараження джерел водопостачання нерідко був початок багатьох різних епідемій, що охоплюють цілі області. Епідемії були прямим відсутності дезінфекції води. Однією з найбільш дієвих і доступних коштів боротьби, як проти бактеріальних, і проти низки хімічних заходів забруднення води, є обробка її хлором. Хлор як сильний окислювач руйнує органічні сполуки, які перебувають у питній воді, вбиває бактерії, сприяє гидролизу і змінює будова молекул, цим переводячи чимало їх в неотруйні сполуки. Хлор — газ жовто-зеленого кольору, важче повітря, добре розчинний у питній воді. Хлор — активний елемент, сполучається з металами і майже з усіма катионами. Найшвидше входить у з'єднання з хлором гази, потім рідина, розчинені у ній речовини, і потім вже нерастворенные вещества.

Усі проходять одночасно, але різні швидкості течії реакцій. Особливо швидко входить у з'єднання з хлором гази, що мають у своєму складі водень. Хлор, діючи на стічні води, містять нерастворенные забруднення, не впливає на бактерії, що містяться всередині цих забруднень, тому хлорування проводять осветленных вод. Це меншої кількості хлору і дає кращі результати. Для стічної води після біологічного очищення необхідно 5−10 г/м3 хлору. Хлорируема вода перед випуском у водойму повинна містити залишкове кількість хлору -.

0,5−1,0 г/м3.

А, щоб хлор діяв на бактерії, перебувають у стічних водах, необхідно хороше перемішування його з стічної водою і достатню період від 15 до 30 минут.

Контакт стічної води з хлором ввозяться спеціальних резервуарах. Хлор перебуває у балонах під тиском 5,6 атмосфер при температурі 0(С. З балонів хлор вступає у хлораторы, потім у води вигляді хлорним воды.

———————————- [pic].