Проблема нормирования содержания тяжелых металлов в биогумусе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема нормирования содержания тяжелых металлов в биогумусе

Е.Н. Пашутина, Г.Я. Дрозд, С.И. Давыдов

Пашутина Е.Н., Дрозд Г.Я. , Давыдов С.И. Проблема нормирования содержания тяжелых металлов в биогумусе

Накопленные объемы осадков сточных вод вызывают настоятельную необходимость их утилизации. Предложено применение осадка сточных вод в производстве биогумуса.

Пашутіна О.М., Дрозд Г.Я., Давидов С.І. Проблема нормування вмісту важких металів у біогумусі

Накопичені об'єми опадів стічних вод викликають наполегливу необхідність їх утилізації. Запропоновано вживання осаду стічних вод у виробництві біогумусу.

Pashutina L.N, Drozd G.Y., Davydov S.I. A problem of setting of norms of maintenance of heavy metals is in a biohumus

The accumulated volumes of fallouts of sewages cause the insistent necessity of their utilization. Application of sediment of sewages is offered in the production of biohumus.

Сегодня нет острой необходимости доказывать, что принцип потребительства, точнее, условия природно-материальной жизни общества, послужившие его основанием, по существу уже исчерпаны. Изменения в биосфере, являющиеся результатом активной человеческой деятельности в нынешнем столетии (повышение температуры поверхности Земли, глобальное загрязнение воды, воздуха и почвы, опустынивание планеты, загрязнение Мирового океана, разрушение озонового слоя), известны сейчас каждому человеку. Поэтому современные концепции природопользование должны базироваться на принципах гармоничной оптимизации условий взаимодействий человека с природой.

Актуальность работы. Наряду с применением в качестве удобрений навоза, навозной жижи, птичьего помета, компостов, соломы, опилок, лесного опада, зеленых растений, большой интерес представляет использование в качестве местного удобрения переработанный вермикультурой канализационный ил - осадок сточных вод (ОСВ) городских очистных сооружений [1]. Суммарная территория, занимаемая станциями очистки сточных вод в Луганской области, составляет 1300га. Функциональное назначение 10% этих площадей - обработка и складирование образовавшихся при очистки осадков сточных вод (ОСВ).

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

Цель исследований. Выявление возможности использования осадков городских сточных вод в производстве биогумуса.

Материал и методы исследований. Объектом исследований были осадки сточных вод (ОСВ) взятые с трех иловых площадок г. Луганска и Луганской области. Первая повторность - площадка складирования № 13, октябрьских очистных сооружений города Луганска. Вторая повторность - площадка складирования села Половинкино, Старобельские очистные сооружения. Третья повторность - с площадки складирования № 3, город Сватово. осадок сточный вода биогумус

Здесь в природных условиях было проведено их высушивание. Химический анализ образцов на наличие тяжелых металлов проводили в Луганском областном государственном проектно-технологическом центре охраны плодородия почвы и качества продукции [2]. Агрохимический анализ по соответствующим ГОСТам проводился в агрохимической лаборатории кафедры агрохимии Луганского национального аграрного университета [3].

Опыт был заложен в трех кратной повторности при систематическом методе размещения, в лабораторных условиях. Стандартные контейнеры (23 х 37 х 20см) были расположены на стеллажах. В качестве вермикультуры был взят дождевой червь Eisenia foetida (Владимирский гибрид «Старатель»). По В.А. Догелю они относятся к семейству дождевых (Lumbricidae), отряду высших малощетинковых (Lumbricomorpha), классу малощетинковых (Oligochaeta), подтипу поясковых (Clitellata), типу колчатых (Annelida) подцарству многоклеточных, царству животных [4]. Плотность заселения вермикультур 20тыс х 1м2.

Результаты и их статистическая обработка. Очистка сточных вод канализации крупных городов и районных центров с развитой промышленностью дает большое количество осадка, состоящего из органического вещества с различными минеральными включениями. Органическое вещество городских стоков обладает способностью поглощать из воды катионы солей тяжелых металлов. Поэтому в процессе канализационного транспорта городские стоки в значительной степени очищаются от солей тяжелых металлов. На очистных станциях нерастворимые составляющие сточных вод отделяются в специальных отстойниках, а вода поступает в аэротенки, где происходит ее биологическая очистка. Активный ил и осадок первичных отстойников поступает на площадки фильтрации.

В состав осадка сточных вод (ОСВ) входят вещества, обладающие общетоксическим, токсикогенетическим, эмбриотоксическим, канцерогенным и другими негативными свойствами. Химический анализ состава сточных вод, представленный в таблице 1, показывает, что в осадках содержатся ионы токсичных металлов. Содержание железа только превышает норматив Украины (ТУ 204 Украины 76-93), количество остальных ингредиентов в пределах нормы.

Это превышение, конечно, представляет небольшую угрозу окружающей среде но требует принятия мер по обеззараживанию и удалению осадков сточных вод. Наиболее разумным является одно из новых направлений биотехнологии - вермикультивирование, заключающееся в промышленном разведении некоторых форм дождевых червей. Аккумуляция тяжелых металлов или органических ксенобиотиков при культивировании червей на загрязненных субстратах не является препятствием для вермикультуры, так как черви способствуют уменьшению объема загрязненных субстратов.

В разработанной нами технологии получения биогумуса из ОСВ лежит природный механизм почвообразования (гумификация). В результате биохимических реакций, происходящих под воздействием сообщества почвенных животных и микроорганизмов, в промышленных условиях происходит управляемый процесс трансформации осадков сточных вод в биогумус. Основное средство производства, промышленная популяция дождевых (компостных) червей вида Eisenia foetida (Владимирский гибрид «Старатель»).

Таблица 1

Валовое содержания тяжелых металлов в осадках сточных вод (мг/кг сухого вещества)

Исходным сырьем для червей является ОСВ. Осадок имеет вид рассыпчатой, рыхлой земли. Он технологичен в работе, транспортировке и к переработке вермикультурой. Вспомогательным материалом при вермикомпостировании был листовой опад, который добавляется в соответствующих пропорциях к ОСВ, позволяющих получить рыхлую структуру субстрата и оптимальное для червя соотношение C:N. Вспомогательный материал перед смешиванием измельчают. Субстрат имеет для червей двойное значение: во-первых, он служит им средой обитания; во-вторых, это пища, благодаря которой обеспечивается определенный уровень их жизнедеятельности. К структуре субстрата и его химическим параметрам предъявляют особые требования.

Изучая химический процесс, происходящий при получении биогумуса, нами была проведена сравнительная характеристика химического состава осадков сточных вод до переработки вермикультурой и после получения гумуса-сырца на втором этапе производства биогумуса (табл. 2, 3). Отбор гумуса-сырца был произведен на 55 сутки вермикомпостирования. Агрохимические показатели были в пределах нормы, если руководствоваться стандартами России (ГОСТ Р 17.4.3.07-2001), но в Украине таких стандартов нет. Анализируя агрохимические показатели гумуса-сырца мы видим, что все необходимые элементы в норме. Удобриваемая ценность гумуса-сырца, в сравнении с ОСВ, не была ухудшена. Массовая доля органических веществ, общего азота, фосфора и калия даже немного возросла примерно 1,1 раза.

Дождевой червь Eisenia foetida благоприятно влияет на химический состав ОСВ и действительно происходят положительные изменения (табл. 3). Заглатывая кусочки субстрата, червь трансформирует его в кишечной полости и выделяет в виде копролитов - «каменных» экскрементов. Копролиты представляют собой сферические или удлиненные комочки земли размером 1-5мм. У только образованных копролитов гладкая поверхность; они могут склеиваться друг с другом в агрегаты размером до 20мм и более [8, 9]. Под их действием происходит изменение химического состава ОСВ (табл. 3). Черви способны накапливать в теле тяжелые металлы и переводить их связанные формы, недоступные для растений. В копролитах сосредотачивается значительное количество кальция, что обеспечивает хорошую водопрочную структуру и высокую водоудерживающую способность. Наряду с этим кальций снижает кислотность среды и создает условия, затрудняющие развитие болезней растений, например фузариоза, ржавчины, бактериоза.

Таблица 2