Гигиенические аспекты использования сточных вод в сельском хозяйстве и в промышленности

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: Гигиенические аспекты использования сточных вод в сельском хозяйстве и в промышленности

Выполнил студент гр.08-51

________Баймяшкина И. Н.

защищен________________

с оценкой _______________

Руководитель

_____________Каюмов

2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Антропогенная деятельность

2 Аспекты использования осадочных сточных вод

3 Актуальность утилизации сточных вод

4 Влияние осадочных сточных вод на состав почвы

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Сельскохозяйственная деятельность человека - древнейшая форма использования природных ресурсов. В своем стремлении взять от этих ресурсов как можно больше для обеспечения растущих потребностей общества человек в процессе сельскохозяйственного производства все энергичнее вторгается в сложившееся тысячелетиями экологическое равновесие в природе. Активизация хозяйственно-производственной деятельности человека в современных условиях природопользования и глобальные масштабы ее антропогенного воздействия на главные составляющие биосферы создают ситуацию острого экологического кризиса, обусловленную деградацией объектов окружающей среды.

Вся производственная деятельность человека связана с неизбежностью образования различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду. С увеличением 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. Во избежание ненужного, а порой и непоправимого ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие на среду должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека за счет природы с активной защитой природной среды от последствий человеческой деятельности. Как правило, эти цели не исключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится принимать компромиссные решения.

1 АНТРОПОГЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Одним из побочных продуктов антропогенной деятельности являются сточные воды, в процессе очистки которых образуется осадок. С ростом городов, интенсификацией промышленного производства, безусловно, увеличиваются и объемы, и токсичность образующегося осадка. Подсчитано, что в расчете на одного человека в год в европейских странах образуется 25-30 кг сухого осадка. Единой рациональной и экологически, безопасной отработанной технологии утилизации осадка в настоящее время не существует. И вряд ли возможно ее появление в ближайшее время, поскольку осадки с разных очистных сооружений обладают неодинаковыми физическими, физико-химическими и биологическими свойствами, а также абсолютно различным качественным и количественным элементным составом. Обработка, утилизация и размещение осадка является серьезной экологической проблемой. Основными принципами ее решения являются:

- сочетание экологических и экономических интересов общества;

- экологически безопасная утилизация и использование осадка, вовлечение его в хозяйственный оборот;

- экологический мониторинг в системе почва - растение - животное.

В РФ ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов производства и потребления. На территории страны в отвалах, свалках, полигонах, хранилищах накоплено порядка 80 млрд. т отходов, в том числе более 1,1 млрд. т токсичных промышленных отходов. Их количество ежегодно возрастает примерно на 120 млн. т. Отсутствие соответствующих технологий переработки, необходимых мощностей и специального оборудования приводит к тому, что в качестве вторичных ресурсов используется только22%, а полностью обезвреживается лишь 3,5% промышленных отходов.

Избавиться от отходов можно несколькими известными способами:

- Закопать (потребуются новые территории и значительные расходы на земляные работы, изоляцию и последующую рекультивацию);

- Затопить (сохраняется опасность загрязнения гидросферы);

- Сжечь (загрязняются атмосфера и гидросфера);

- Утилизировать (этот вариант предпочтительнее, но он реален лишь для относительно небольшой части отходов и содержит немало технических, экономических и организационных трудностей).

Теоретически, в условиях города, возможно, избежать загрязнения окружающей среды: получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных вод выращивать экологически безопасную сельскохозяйственную продукцию, не причиняя ущерба структуре почвы.

Под экологически безопасной сельскохозяйственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принятого для различных ее видов «жизненного цикла» (производство-переработка-потребление) соответствует установленным органолептическим, общегигиеническим, технологическим и токсикологическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье человека, животных и состояние окружающей среды.

Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достоверные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, так как имеется вероятность с одной стороны - загрязнения биосферы токсикантами промышленного происхождения, которое носит или глобальный, или региональный характер, ас другой - загрязнения среды органическими отходами сельскохозяйственного производства.

Основная задача в решении данной проблемы состоит в разработке таких региональных систем ведения: агропромышленного производства, в которых производственные процессы осуществляются в соответствии с разнообразными условиями ландшафтов и законами экологии и ориентированы на производство продукции с учётом общественных (рыночных) потребностей, обеспечивают устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия.

Природа в процессе длительной эволюции выработала механизм самовосстановления почв и способности оптимального приспособления к взаимодействию с неблагоприятными условиями. К неблагоприятным условиям можно отнести факторы природного и антропогенного происхождения.

К числу приоритетных загрязнителей объектов окружающей среды относятся тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий, хром, железо, ванадий, молибден, марганец и др.), радионуклиды (цезий-137, стронций-90, йод-131), нитраты, нитриты и нитрозоамины, пестициды, их метаболиты и продукты распада, а также другие органические соединения, являющиеся продуктом техногенной деятельности человека. Размеры их распространения и миграции в окружающей среде приобрели опасный характер для нормального функционирования экосистем и здоровья человека. В связи с этим возникает реальная необходимость разработки стратегии регуляции уровня загрязнителей в системе почва - атмосфера - вода - растения - животные - человек, базирующейся на взаимосвязанных и взаимообусловленных процессах их круговорота. Мероприятия, с помощью которых реализуется стратегия снижения отрицательных последствий распространения загрязнителей в окружающей среде, включает широкий спектр человеческой деятельности и должны быть направлены, прежде всего, на предупреждение загрязнения объектов окружающей среды, разработку новых приемов экологически безопасного воздействия на окружающую среду, в том числе на продукцию, производимую человеком.

Применяя такие агротехнические приемы, как известкование, внесение минеральных и органических удобрений, биологические методы можно на разных (особенно на начальных) стадиях производства свести к минимуму вероятность накопления тяжелых металлов в почве. Так, применение навоза основано на способности его образовывать комплексные соединения с тяжелыми металлами. Образующиеся металлоорганические комплексы являются малоподвижными или неспособными преодолению клеточных мембран на границе почва - корень. Достаточно достоверным мероприятием для локализации тяжелых металлов является внесение в почву различных веществ, способствующих переходу тяжелых металлов в соединения, недоступные или труднодоступные для растений, например, минеральные удобрения оказывают определенное влияние на токсичность тяжелых металлов в почве, минеральный фосфор снижает вредное воздействие свинца на растения, при внесении повышенных доз фосфора снижается содержание меди, никеля и цинка в листьях растений, внесение в почву солей марганца снижает токсическое действие никеля, сера обеспечивает устойчивое снижение доступности растениям ртути. Вышеперечисленные мероприятия являются действенными не только в отношении тяжелых металлов, но и других источников загрязнений.

Почва - важнейший фактор, регулирующий поступление тяжелых металлов в растения. Все основные циклы миграции тяжелых металлов в биосфере (водные, атмосферные, биологические) начинаются в почве, потому, что именно в ней происходит мобилизация металлов и образование различных миграционных форм. Важным отрицательным свойством почв грунтов является их «быстрая утомляемость», т.е. любой почве грунт через определенный промежуток времени требует замены. Это очень трудоемкий и дорогостоящий процесс. Поэтому, основной целью применения удобрительных материалов в защищенном грунте является изыскание и освоение таких форм органоминеральных удобрений, которые позволяют получить не только продукцию высокого качества и количества, но и снизить затраты на ее получение, а также решить одну из основных проблем защищенного грунта - замену грунтов. Действительно деятельность человека причиняет ущерб окружающей среде независимо от его добрых намерений и задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности наименее пагубными, то есть создать безотходное производство. В настоящее время остро встал вопрос утилизации отходов различного рода хозяйственной деятельности. В большинстве случаев отходы одного производства являются сырьем для других производств. При этом основная задача состоит в изыскании возможностей для применения осадка сточных вод в сельскохозяйственном производстве, где можно было бы построить свою деятельность на ¦ них, как на вторичных материальных ресурсах. Необходимо всестороннее изучение, а затем и внедрение OСB в технологический процесс при выращивании сельскохозяйственных культур, продукции цветоводства, а также с целью восстановления и поддержания агроценозов без нарушения экологического равновесия.

Существенному снижению элементов-загрязнителей способствует применение гуминовых препаратов, которые, будучи емкими ионообменниками, поглощают подвижные формы элементов и тем самым снижают поступление их в растения.

Определенное значение для выращивания продукции цветоводства высокого декоративного качества имеет использование и сточных вод в качестве удобрений и для орошения. Сточные воды содержат много питательных веществ. Вместе с тем в их составе могут находиться различные компоненты, представляющие в результате аккумуляции в растительных объектах опасность для человека. Перед их использованием стоки должны пройти механическую и биологическую очистку, для того, чтобы предупредить загрязнение почвы и сельскохозяйственных культур токсичными веществами.

Но следует учесть, что многие тяжелые металлы, такие как: медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, относятся к группе микроэлементов. В ЛР действии каждого микроэлемента на живые организмы много общего: они входят в состав ряда белковых комплексов (ферментов) или активизируют их деятельность они необходимы живым организмам в очень небольших количествах - тысячных или десятитысячных долей процента.

Недостаток некоторых тяжелых металлов приводит к физиологической депрессии и потере естественной устойчивости. В результате в тканях растения создается благоприятная среда для развития возбудителя заболевания.

Таким образом, для осуществления ожидаемых результатов. Для получения продукции цветоводства наилучшего качества и в четко спланированный срок, следует уделить внимание использованию нетрадиционных форм удобрений на основе продуктов переработки сельскохозяйственного производства.

Рост крупных городов, промышленности и сельского хозяйства привел к изменению экологических условий среды обитания человека. Возникли проблемы взаимодействия городов и их систем с окружающей средой. В городах происходит накопление твердых бытовых отходов, а это приводит к загрязнению почвы, воды, воздуха, изменению условий жизнеобеспечения населения.

Сточные воды, поступающие на городские канализационные очистные сооружения, представляют собой смесь бытовых и промышленных стоков, содержащих загрязнения органического и неорганического характера, находящихся в различном дисперсном состоянии.

Установлено, что содержание выпадающих в осадок грубодисперсных примесей в хозяйственно-бытовых сточных водах изменяется в пределах от 34 до 48%, что соответствует содержанию органических загрязнений по БПК от 25 до 33%.На долю мелкодисперсной взвеси и загрязнений в коллоидной форме приходится 30-47%, что соответствует органическим загрязнениям по БПК 28-40%. Таким образом, в хозяйственно-бытовых сточных водах суммарное содержание органических загрязнений весьма велико (Андреев С.Ю. и др., 2000).

Политика в сфере управления отходами ориентирована, главным образом, на снижение количества образующихся отходов и на развитие методов их максимального использования. При такой постановке задачи к числу наиболее актуальных проблем, относится научное обоснование использования осадка сточных вод [1].

2 АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОСАДОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Проблема использования отходов на удобрения носит разноплановые аспекты и неотделима от проблемы плодородия почв и экологии. За последние годы в сельском хозяйстве России сложилась критическая ситуация в обеспечении удобрениями, мелиорантами и другими средствами химизации. По сравнению с 1988 г., когда в стране наблюдался наивысший уровень производства и применения удобрений, и сельское хозяйство получило их 14,2 млн. т., в 1994 г. поставки минеральных удобрений сократились более чем в 10 раз и составили 1,3 млн.т. Применение органических удобрений за это время снизилось в 3 раза, извести в 5 раз. Таким образом, при среднегодовом выносе питательных веществ (N30P30K30) с 5 урожаем свыше 13 млн. т., возвращается в почву только 2,7 млн. т., что составляет 20% от выноса. И это в то время, когда 41 млн. га. сельхозугодий имеют низкую обеспеченность фосфором, 11 млн. га. - калием, а 43 млн. га нуждаются в известковании. Остродефицитный баланс: питательных веществ в земледелии в ближайшие годы неизбежно приведет к дальнейшему истощению почвенного плодородия и снижению продуктивности пашни с 18-20 ц/га зерновых единиц до 9-10 ц/га. 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 условий возделывания сельскохозяйственных культур, можно получить в пересчете на зерно дополнительный урожай свыше 7 млн.т.

Наряду с применением в качестве удобрений навоза, навозной жижи, птичьего помета, компостов, соломы, опилок, зеленых растений,, сапропеля, большой интерес представляет использование в качестве местного удобрения канализационного ила - осадка сточных вод (OСB) городских очистных сооружений (FOC). В России с численностью населения 142 млн. человек, в том числе городского 101 млн. человек (по состоянию на 1 января 1993г.), расчетный объем выхода сухого осадка сточных вод (OСB) оценивается ориентировочно в 2,6 млн. т. в год (в 1994г. численность населения РФ определялась примерно в 148 млн. человек). Из существующих методов утилизации осадка наиболее надежным и экологически целесообразным является метод почвенного удаления. С учетом международного опыта можно считать реальным использование на удобрение не менее одной трети образующегося осадка сточных вод, т.е. до 10 млн. т. в пересчете на сухое вещество. Выявлено, что 10 млн. т. Осадка сточных вод по содержанию сухого вещества основных элементов питания и удобрений ценности равноценны примерно 50 млн. т минеральных туков. В связи с резким падением производства минеральных (более чем в 10 раз по сравнению с 1988 г.) и органических (более чем в 3 раза) удобрений ресурсы питательных веществ для растений содержащиеся в осадке сточных вод, могут в известной мере восполнить остродефицитный баланс по азоту, фосфору, органическим веществам и ряду других ингредиентов, включая микроэлементы. В России перерабатывают примерно 10% осадка. Его использование: в качестве удобрения сдерживается из-за неразработанных технологий нехватки оборудования, отсутствия приемлемой системы санитарного контроля и экономического механизма передачи переработанного осадка потребителям, а также из-за отсутствия у потребителя сведений об удобрительной ценности ЮСВ и особенностях его применения. Основным возражением против использования осадка сточных вод, поступающих с очистных сооружений на удобрения служит повышенное содержание тяжелых металлов представляющих определенную опасность для здоровья животных и человека, потребляющих продукцию с удобренных OCB земель. Многочисленные исследования по сельскохозяйственной утилизации OСB проведенные в России и за: рубежом, показывают, что требуется дифференцированный подход к применению его на удобрения, вызванный химическим составом конкретных видов (партий) осадка, обусловливающих как его удобрительную ценность, так и токсикологическую опасность последнего для окружающей среды. Из литературных данных следует, что в большинстве случаев по удобрительной ценности OСB не уступают подстилочному навозу. Основные технические и технологические проблемы использования остаточных илов прямо связаны с сельским хозяйством. Правильное применение OСB позволит повысить плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечит охрану окружающей среды. Осадок сточных вод индивидуален по своему химическому составу.

На настоящий момент это 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 нем 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 осадка городских сточных вод в качестве удобрений необходимо в каждом конкретном регионе организовать всестороннее их исследование, определить влияние ОСВ на плодородие почв, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур.

Научная новизна. Установлено, что применение осадка сточных вод улучшает агрохимические показатели серой лесной почвы (рН, минеральный состав, гумус и др.). Применение осадка сточных вод оказывает положительное влияние на рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур.

Впервые показано, что одновременное внесение осадка сточных вод с микробиологическим препаратом «БакСиб» приводит к снижению содержания тяжелых металлов в различных органах растений и повышает устойчивость растений к некоторым заболеваниям.

Показана экологическая безопасность применения осадка сточных вод в качестве удобрения. Практическая значимость работы. Разработаны оптимальные дозы внесения в почву осадка сточных вод (до 20-40 т/га сухого вещества), обеспечивающие повышение урожайности культур при сохранении их экологической безопасности. Рекомендации по применению осадка сточных вод в качестве удобрения с учетом природоохранных требований могут быть использованы в хозяйствах Новосибирской области. Рекомендовано совместное внесение осадка сточных вод с микробиологическим препаратом «БакСиб» для снижения: содержания тяжелых металлов в органах и тканях растений.

Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций по курсам: «Неорганическая и аналитическая химия», «Органическая химия», «Экологическая химия» для студентов биологических специальностей Новосибирского государственного аграрного университета, Томского сельскохозяйственного института - филиала НГАУ.

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на международной практической (конференции в Приволжском Доме знаний (Пенза, 2001), международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа, 2002), семинаре «Социально-экономические и технические проблемы Сибирского региона» (Новосибирск, 2002) 2-м Российско-Украинском симпозиуме «Новые информационные технологии в решении проблем производства, строительства, коммунального хозяйства, экологии, образования, управления и права» (Пенза, - 2002), международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа, 2002), VI международной научно-технической конференции, симпозиум KORUS2002 (Новосибирск 2002), международной конференции «Экология и жизнь» (Великий Новгород, 2002), the 6th Russian-Korean international symposium on science and technology (Novosibirsk, 2002), юбилейной международной научно-практической конференции (Барнаул, 2003), III международной научно практической конференции «Пища. Экология. Качество» (Новосибирск, 2003), межрегиональной научно практической конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2003). Основные положения, выносимые на защиту:

1. Осадок сточных вод улучшает агрохимические, биологические свойства серой лесной почвы.

2. Осадок сточных вод повышает продуктивность сельскохозяйственных культур и их качественные характеристики.

3. Микробиологический препарат «БакСиб» совместно с осадком сточных вод улучшает качественные характеристики почвы и снижает содержание тяжелых металлов в растениеводческой продукции.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ. Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах, включает введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты и обсуждение, выводы, предложения, список литературы. Содержит 42 таблицы, 25 рисунков. Библиографический список включает 212 наименований, в том числе 53 на иностранных языках.

Одним из побочных продуктов антропогенной деятельности человека являются сточные воды, в процессе очистки которых образуется, осадок. Развитие промышленности и коммунального хозяйства сопряжено с возрастающими объемами отходов, концентрирующихся на иловых площадках очистных сооружений. 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 в объеме свыше 20 х 109т в год. Только в России, согласно литературным данным, их ежегодно образуется до 6 - 7 млн. т. (в пересчете на сухое вещество). С ростом численности населения планеты с 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, больше 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.

3 АКТУАЛЬНОСТЬ УТИЛИЗАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД.

Вот почему с особой актуальностью встает задача утилизации, возрастающего количества отходов промышленности и городского коммунального хозяйства. Наиболее приоритетным направлением в утилизации осадка сточных вод следует рассматривать его применение в качестве местного органического удобрения. Однако данная проблема еще недостаточно изучена, в первую очередь это касается вопроса накопления в почве и растениях содержащихся в OСB токсичных веществ и разработки путей рационального их использования. В последнее время экологические аспекты проблемы использования в земледелии органических отходов (осадка сточных вод и компостов на их основе) привлекают большое внимание специалистов США, Великобритании, Франции, Германии и других стран. Проявляют озабоченность относительно последствий при внесении отходов также фермеры и потребители сельскохозяйственной продукции, что естественно, поскольку речь идет о качестве среды обитания, продуктов питания и, в конечном счете, о здоровье людей. Учитывая возможное негативное воздействие на почву тяжелых металлов содержащихся в отходах, уместно напомнить теорию итальянского экономиста Паретто - стратегию разумных компромиссов. При реализации этой стратегии положение отдельных компонентов системы может становиться хуже, но состояние системы в целом улучшается, что в итоге приводит к улучшению состояния всех ее компонентов. Иначе говоря, разумное использование отходов в земледелии оздоровит в конечном счете, не только систему биосферы в целом, но и почву как ее компонент, поскольку исключит сверхвысокие концентрации загрязняющих веществ в местах их хранения и наоборот, введет в действие саморегуляторные механизмы биогеоценозов, направленные на биологическое облагораживание среды обитания живых организмов, включая человека. Утилизация осадка городских сточных вод. Отходы городского коммунального хозяйства, в том числе и осадок сточных вод (ОСВ), в крупных городах и населенных пунктах порождают массу проблем в связи с их утилизацией.

За рубежом проблема утилизации ОСВ в сельском хозяйстве сохраняет двойственный характер. В разных ситуациях на первый план выдвигается либо задача безопасного удаления осадка, либо получения органического удобрения и соответствующего увеличения урожая сельскохозяйственных культур. Эти две задачи тесно связаны, их приоритетность изменяется в зависимости от господствующей в данной стране точки зрения на повторное использование отходов, местных условий, уровня развития сельского хозяйства. Спектр практических ситуаций простирается от налаженного производства с одновременной продажей: удобрений из ОСВ сопровождающейся конкретными рекомендациями по их внесению до внутрипочвенного захоронения большого количества осадка на ограниченных территориях в расчете на интенсивное почвенное самоочищение. Во многих странах мира; сточные воды и. фекалии людей: считаются ресурсами и широко используются в самых разных целях. Одним из способов утилизацию ОСВ является его использование в качестве органоминерального удобрения, при этом одновременно решается ряд задач: исключается необходимость хранения (захоронения), повышаются плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, не загрязняется окружающая природная среда: В некоторых районах Средиземноморья считают, что внесение осадка позволит улучшить состояние склоновых земель, поскольку ОСВ считается ценным мелиорантом для малоплодородных почв. Согласно данным итальянского института водных проблем, в странах ЕЭС ежегодно утилизируется в качестве удобрений около 2 млн. т. сухого вещества этого вида отходов, что составляет не менее 30-40% от общего количества осадка. При этом решаются две задачи:

1) избавиться от отходов, накопление которых, ввиду совершенствования способов очистки воды, постоянно растет;

2) за счет внесения осадка: можно повысить плодородие почв, улучшить обеспеченность их питательными веществами.

Применение осадка сточных вод в сельском хозяйстве требует, как правило, предварительного обеззараживания и придания им: лучшего санитарно-гигиенического состояния. В зависимости от существующих на очистных сооружениях технологических схем получают следующие типы осадка: термофильно-сброженный, мезофильно-сброженный и преобладающий среди них анаэробно-стабилизированный. Каждый тип ОСВ в свою очередь, делится на два основных вида: безреагентный (термически высушенный, компостированный) и реагентный (+СаСОз, + NH3, + фунгициды). Агрономически более ценным органическим удобрением, исходя из уровня концентрации элементов питания, является безреагентный ОСВ.

Согласно расчетам, в почву сельскохозяйственных земель стран ЕЭС ежегодно с осадком поступает около 80 тыс. т. азота, 40 тыс. т фосфора и 11 тыс. т. калия; Экономия; на азотных удобрениях за счет внесения осадков составляет 1,9%, фосфорных - 5,3;калийных - 0,3. Но при использовании ОСВ в качестве удобрения нужно соблюдать определенные условия. Первым необходимым условием для использования ОСВ в качестве удобрения является их биологическое обеззараживание. Не переработанный или необработанный осадок содержит болезнетворные вирусы, бактерии, простейшие трематоды, нематоды и яйца гельминтов. На очистных сооружениях г. Новосибирска вопрос биологического обеззараживания осадка решен с помощью метанового сбраживания. При использовании же аэротенков и производстве аэробно стабилизированного осадка должно проводиться его до обеззараживания различными термическими и биотермическими, физико-химическими и химическими методами. Второе необходимое условие - отсутствие отрицательных экологических последствий и отрицательного воздействия на здоровье человека при: внесении осадка в почву. Многие исследователи считают, что утилизация осадков сточных вод в сельском хозяйстве может привести к загрязнению почв рядом химических соединений с повышенной экологической токсичностью, прежде всего тяжелыми металлами, с последующим отрицательным воздействием на качество урожая и, в конечном итоге, на здоровье человека. Кроме того, осадок должен иметь технологическую пригодность для внесения имеющимися сельскохозяйственными машинами и содержать достаточное количество питательных элементов для того, чтобы их было экономически выгодно использовать в качестве удобрения. Необходимо обязательно иметь точные сведения о свойствах предназначенного для применения осадка и содержании в нем химических элементов. Только при наличии этих данных выдается разрешение на утилизацию осадка в сельском хозяйстве. Согласно СанПин 2.1.7.573-96, в России запрещается применение осадков промышленно-бытовых сточных вод, содержащих тяжелые металлы, и компостов из - них, если внесение этих удобрений повысит уровень загрязнения почв до значений 0,7-0,8 ПДКТМ. С учетом длительного научного и производственного опыта, требований «Санитарных правил устройства и эксплуатации, земледельческих полей орошения» и принимая во внимание аналогичные зарубежные разработки на землях среднего и тяжелого механического состава во избежание накопления тяжелых металлов не допускается внесение более 10 т/га сухой массы осадков промышленно-бытовых сточных вод в чистом виде или в составе компостов при периодичности внесения не менее 5 лет. На легких песчаных и супесчаных почвах норма удобрения ограничивается 7 т/га с периодичностью внесения не менее 3 лет. В повышенных нормах (до 30 т/га: сухого вещества) осадки промышленно-бытовых сточных вод и стоков пищевой промышленности применяются для удобрения не загрязненных тяжелыми металлами земель, отводимых под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, под долголетние сенокосно-пастбищные угодья, при рекультивации земель. Внесение осадка на торфяных почвах по агрономическим соображениям не рекомендуется. Запрещается применение осадка и компостов из него на почвах с рН ниже 5;5 без их предварительного известкования, если содержание кальция в осадке или компосте не обеспечивает поддержание рН почвы на уровне 5,5 и более. В мировой практике за основной лимитирующий фактор утилизации осадков принимается уровень содержания в них тяжелых металлов. Существует мнение, что органические соединения осадков, в т.ч. и токсичные, в конечном итоге трансформируются в гумус или «сгорают» в почве, металлы же в почве остаются: металлами и переходят из одной формы в другую, мигрируют по почвенному профилю в сопредельные среды и поглощаются растениями. Сложность для оценки фактического загрязнения почв осадками сточных вод представляет процесс постепенного перехода тяжелых металлов из малорастворимых форм в доступные для усвоения растениями. К рекомендуемым приемам детоксикации избытка тяжелых металлов в почве относятся: внесение извести и применение органических удобрений, в качестве которых могут быть использованы и ОСВ.

При известковании почвы поступление тяжелых металлов в растения уменьшается. Этому может быть несколько объяснений:

1. Вследствие возрастания рН тяжелые металлы выпадают из почвенного раствора в осадок в виде гидроксидов, карбонатов и фосфатов.

2. В результате возрастания рН и содержания в почве Са уменьшается способность корней растений к поглощению ряда тяжелых металлов, в частности РЬ.

3. Известкование благоприятствует образованию комплексов органических веществ почвы с тяжелыми металлами.

4. Так как для большинства сельскохозяйственных культур и почвенных; микроорганизмов благоприятной считается реакция среды от слабокислой до нейтральной (рН 6-7), по видимому, не всегда внесение извести по полной гидролитической кислотности будет целесообразным.

4 ВЛИЯНИЕ ОСАДОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД НА СОСТАВ ПОЧВЫ.

Использование органических удобрений, в том числе и ОСВ решает другую важную для загрязненных почв задачу, обогащает их органическим углеродом и элементами питания растений. В связи с этим в основу сельскохозяйственного способа использования осадка положено определение потенциального его влияния на микроэлементный состав почвы. Ил со станций очистки сточных вод общественной канализации представляет собой важнейший источник органических, питательных и биологически активных веществ. Непосредственное удобрение илом является выгодным способом использования этих отходов, если они используются соответствующим образом при определенных природных и производственных условиях. Благодаря экономической выгоде, которую приносит непосредственное удобрение илом его потребителям и поставщикам, а также всему народному хозяйству, указанный способ использования ила признается и применяется во всем мире. Однако уровень использования отходов городов и осадка сточных вод в сельском хозяйстве стран СНГ пока невысок. В почву вносится не более 4 - 6% осадка: сточных вод с очистных сооружений крупных городов. Большая часть отходов вывозится на свалки, создающие опасные очаги загрязнения окружающей среды. При этом безвозвратно теряются содержащиеся в отходах полезные компоненты. Удобрительная ценность ООВ. Осадок сточных вод большинства городов характеризуется нейтральной или близкой к нейтральной реакцией среды. Содержание органического вещества в ОСВ достаточно высокое и варьирует в широких пределах - от 13 до 62%. В нем концентрируется значительное количество основных элементов питания: азота - 1,1-5,2%, фосфора - 1,4-6,0, калия - 0,2-1,1. Кроме того, в осадках содержится 2,4-3,0% кальция и 0,1-1,7% магния. В технологическом цикле очистки сточных вод получаются различные типы осадка, которые по своим удобрительным качествам могут резко отличаться друг от друга. Для обезвоживания ОСВ можно использовать известь, хлорное железо. В S этом случае они обогащаются кальцием, железом, а иногда магнием. Колебания в содержании основных элементов питания в ОСВ составляют: по азоту - 0,8-6%, фосфору - 0,6-5,6, калию - 0,1-0,5. Несомненным достоинством ОСВ является высокое содержание органического вещества - до 75%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Высокая оценка органического вещества в ОСВ дается в работах многих ученых, где отмечено, что органическое вещество в значительной мере определяет направления процесса почвообразования, биологические, химические и физические свойства почвенной среды. На это обращают внимание и ряд зарубежных исследователей.

Опыты, проведенные отечественными и зарубежными учеными, показали, что внесенные с осадком в почву тяжелые металлы, не сильно влияют на развитие растений; однако использование осадка сточных вод требует осторожности. Его следует хорошо перемешивать и строго соблюдать нормы и сроки внесения. При небольшом содержании в осадке водорастворимого аммония часть его, связанная с органическим веществом, представляет собой источник, медленно поставляющий азот, который могут полнее использовать растения с длительным вегетационным периодом. Содержащийся в нем фосфор по действию на рост растений соответствует фосфору, извлекаемому из минеральных туков лимонно-кислой вытяжкой. Недостаток калия в осадке требует его добавки в виде минерального удобрения. Влияние осадка сточных вод на микробиологическую активность почвы и пищевой режим изучается как отечественными, так и зарубежными учеными. Установлено, что добавление осадка в почву в дозах 20 - 50 т/га сухого вещества вызывало сильное увеличение численности бактерий, грибов, актиномицетов, свободноживущих азотфиксирующих микроорганизмов (в том числе: Clostridium), целлюлозо-разрушающих микроорганизмов примерно в 1,5 - 2 раза дальнейшее же увеличение доз приводит, напротив, к снижению их количества. В то же время некоторые зарубежные ученые, исследовав количество микробной биомассы в почвах, удобряемых осадками сточных вод, в сравнении с почвами, получающими традиционные органические удобрения, установили, что биомасса микробов на участках с использованием ОСВ составляет 197 мкг/т, тогда как на участках с применением навоза - 409 мкг/т. Не отмечено также увеличение численности целлюлозолитической микрофлоры. Выявлено активное разложение соединений С и N. За период инкубации количество органического углерода уменьшилось на 14-31%, азота - на 0-20%. Происходило уменьшение доли растворимых форм фосфора.

В целях уменьшения загрязнения почв при использовании в качестве удобрений осадка городских сточных вод его следует применять в строго контролируемых условиях, ибо почвы по-разному реагируют на его внесение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Использование осадочных сточных вод. Акимова Т.А., Хаскин В.В. 1998.

2 Проблемы утилизации. Бердяева Е.В., Касатиков В.А., Садовников Л.К., 2001.