Обезвреживание осадка сточных вод и осадка водоподготовки – существенное снижение экологической нагрузки на биогеоценозы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД И ОСАДКА ВОДОПОДГОТОВКИ - СУЩЕСТВЕННОЕ СНИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА БИОГЕОЦЕНОЗЫ

Балашов Алексей Михайлович

Кандидат экономических наук, доцент, кафедра информационных, сервисных и общетехнических дисциплин

Факультет технологии и предпринимательства

Новосибирский государственный педагогический университет

Федоровская Людмила Андреевна

старший преподаватель, кафедра химии

Сибирский государственный университет путей сообщения

Аннотация: Данная статья посвящена изучению возможностей использования осадка сточных вод и осадка водоподготовки для изготовления почвенно-минеральных грунтов, которые в дальнейшем можно использовать в садово-парковом и лесном хозяйстве, для отсыпки территорий вдоль дорог, рекультивации площадок. В настоящее время коммунальные очистные сооружения во многих городах России переполнены, поэтому вопросы полезного использования таких отходов приобретают все большую актуальность. Предлагаемый авторами подход к переработке и утилизации отходов очистных сооружений является одним из наиболее эффективных и безопасных для окружающей среды способов решения данной проблемы.

Ключевые слова: влагоемкость, водоочистка, очистные сооружения, отходы, рекультивация, чувствительность.

Очистка сточных и природных вод является мощным фактором трансформации природных ландшафтов. При их очистке в больших количествах образуются отходы, которые помещаются в специальные хранилища-карты.

Если говорить о проблеме накопления и переработки осадков в России, то результаты исследований показывают, что даже если переработка и ведется, её темпы не перекрывают объемов их годового образования. Для решения проблемы необходимо не только найти технологии переработки, но и рекомендовать и адаптировать каждому специфическому типу отходов свою особую технологию использования.

В связи с этим, одним из эффективных путей рекультивации техногенных и нарушенных почв является применение осадков сточных вод (ОСВ). В результате их внесения в почвах увеличивается содержание органического вещества, азота, фосфора, других макро- и микроэлементов, снижается кислотность почв, увеличивается их влагоемкость, что особенно важно для почв легкого гранулометрического состава. Улучшаются тепловой, водный и воздушный режимы почв, возрастает их биологическая активность.

Однако, для того чтобы соответствовать современным требованиям к грунтам и их компонентам, осадки, кроме обеспечения нормативов по содержанию в них тяжелых металлов и других токсичных веществ [6, 7], должны быть стабильны, безопасны по санитарным показателям, обладать хорошими органолептическими и нормированными гранулометрическими свойствами. Хорошо известным методом достижения этих требований является компостирование, которое обычно применяется к обезвоженной смеси осадков первичных отстойников и избыточного активного ила.

Имеющиеся литературные данные [2,3] по вопросам использования ОСВ в качестве удобрений нельзя автоматически переносить на наши почвенно-климатические условия, а по отдельным разделам, например, влияние ОСВ на состав почвенных растворов и т.д. материалов практически не имеется. С учетом вышеизложенного, целью наших исследований было изучить возможности использования осадков сточных вод г. Новосибирска для изготовления почвенно-минеральных грунтов, которые в дальнейшем можно было использовать для выращивания растений, для отсыпки территорий вдоль дорог, планирования и озеленения площадок, рекультивации территорий и т. д.

Для этого нужно было решить ряд задач:

1. Оценить состояние растений на фоновых ненарушенных участках в непосредственной близости хранения осадков, в картах, содержащих осадок с различной продолжительностью хранения после очистки сточных вод .

2. В лабораторных условиях и на экспериментальных объектах исследовать реакцию растений на прямое воздействие осадка.

3. Выявить специфику естественного хода возобновления растений на площадках, содержащих осадок, после очистки сточных вод и установить направленность роста и развития зеленых растений.

4. Выявленные закономерности роста и развития растений рекомендовать к использованию для разработки технологии рекультивации данной территории.

В результате применения осадков сточных вод не только повышается урожайность сельскохозяйственных культур, но и улучшаются агрохимические свойства почвы: увеличивается содержание азота и фосфора, повышается интенсивность поглощения и уменьшается кислотность. Использованием органоминеральных удобрений на базе осадков сточных вод улучшается также процесс нитрификации: они приобретают высокую нейтрализующую способность.

Необходимо учитывать, что использование органоминеральных удобрений на основе осадков городских сточных вод в почве могут накапливаться токсические элементы. Но не следует забывать, что те же самые токсичные вещества, содержащие в осадке при меньших концентрациях, являются микро- и даже макроэлементами, необходимыми для нормального роста и развития растений.

Во-вторых, выравнивание этих веществ по фоновому содержанию не всегда целесообразно. Этот принцип справедлив только для естественных экосистем, не нарушенных механическим воздействием и не вполне правомерен, а иногда даже и вреден, для экосистем искусственных естественных техногенно нарушенных. Например, если поддерживать на уровне естественного фона содержание элементов питания (азота, фосфора, калия и др.) в почвах агроценозов (искусственная экосистема), то никогда не удастся получить высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

В-третьих, токсический избыток веществ частично будет снижаться за счет присутствия глины, которую относят к неоднородной системе и первой группе примесей (грубые взвеси, суспензии и эмульсии). Прекрасным химическим мелиорантом для очистки от токсичных соединений будут являться органические вещества, которые образуют однородную систему и относятся и относятся к 3 группе примесей. (молекулярно-растворимым веществам).

В-четвертых, различные растения, и даже различные вегетативные органы растений обладают разной чувствительностью к воздействию различных веществ.

В- пятых, встречается информация, когда в малых дозах эти вещества вызывают стимулирующий эффект. Следовательно, рассматриваемые загрязнители, так же как и многие другие токсиканты, в малых дозах оказывают положительное воздействие на живые организмы, далее по мере увеличения концентрации этих веществ, удобрительное действие ослабевает, при определенной (пороговой) концентрации доходит до нуля, после чего наблюдается нарастание токсического воздействия в соответствии с зависимостью6 чем выше доза, тем выше токсичный эффект.

В-шестых, опыт некоторых зарубежных стран свидетельствует о возможности использования осадков сточных вод и компостов, полученных на их основе, в лесном и садово-парковом хозяйстве [ 4]. В этом случае их можно вносить в больших количествах, чем в почву сельскохозяйственных угодий. Помимо этого, здесь имеется меньшая опасность загрязнения окружающей среды избыточным количеством азота и тяжелыми металлами, так как лесные почвы, богатые органическими веществами, способны иммобилизовывать тяжелые металлы и поглощать большее количество азота [5].

Интересные данные получены при проведении оценки состояния растений на площадках, на которых хранится осадок после очистки сточных вод. На этих участках полностью был нарушен биогеоценоз. На соседних территориях, однородных по условиям, произрастает растительность, характерная для лесостепной зоны, из травяных преобладают осоковые. На некоторых участках проективное покрытие составляет не более 80%. На площадках с осадком, который хранится много лет, происходит зарастание, в зависимости от степени влажности, различными видами растительности. Проективное покрытие составляет до 90-95%. Суммарная вегетативная масса превышает массу естественную на подобных (по климатическим условиям, рельефу) участках. На участках, где складирование осадков происходило 2-3 года назад, зарастание произошло на 40-50%.

В лабораторных условиях выращивали салат и петрушку с использованием почвогрунта с различным содержанием ОСВ. Предварительно был сделан анализ почвогрунтов, приготовленных из ОСВ и почвы на содержание кадмия, железа, свинца, мышьяка. Руководствовались Нормами для почвогрунтов в соответствии с Постановлением от 27.07.2004 № 514-ПП с изменениями от 09.08.2005. По результатам анализа превышение кадмия было обнаружено в почвогрунте с карты хранения осадка продолжительностью 3 года с его содержанием 70%, но исключать его не стали из опыта.

При анализе зеленых растений на содержание кадмия, свинца и мышьяка превышения показателей не было обнаружено ни в одной пробе.

Наибольшая урожайность салата и петрущки наблюдалась при содержании осадка в почвогрунте при его содержании 30% со сроком хранения 3 года.

Таблица: Урожайность салата на субстратах, с различным содержанием ОСВ

Этот результат был взят за основу при выращивании многолетних трав на почвогрунтах с различным содержанием ОСВ, торфа и почвы. Превышения токсичных металлов не было обнаружено ни в грунтах, ни в зеленых растениях при анализе на их содержание. В дальнейшем решение проблемы содержания тяжёлых металлов в субстрате с добавлением осадка водоподготовки и осадка после очистки сточных вод решали путем подбора содержания торфа в нем.

Осадки сточных вод содержат перечень тяжёлых металлов: кадмий, цинк, железо и т.д. Кадмий сопутствует цинку и часто обнаруживается вместе с ним, образует многочисленные основные, двойные и комплексные соединения. В загрязненных почвах он содержится в количествах, равных десятым долям миллиграмма на килограмм. Велико содержание железа, в осадке водоподготовки. Но кадмий является антагонистом по отношению к железу и цинку. Конкуренция между ионами обычно сопровождается снижением их накопления в растениях. Проявление конкуренции вероятнее всего между ионами, имеющимися сходные свойства, механизмы поглощения и места связывания клеточными оболочками. Избирательность поглощения растениями ионов зависит от величины их заряда и радиуса, гидрационной и поляризующей способности, координационных свойств.

Таким образом, подбор содержания осадка водоподготовки, осадка после очистки сточных вод и торфа дало возможность разработки субстрата, где не было превышения ПДК для получения почвогрунтов. Был проведен полевой опыт, где были взяты различные соотношения осадков. Выявлены соотношения, при которых получена наибольшая урожайность растений и обнаружено наименьшее содержание таких металлов, как железо, кадмий, медь, никель. Это дает основание для разработки рекомендаций и использования субстрата для обезвреживания осадка сточных вод и осадка водоподготовки.

осадок сточный почвенный минеральный грунт

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Гамм Т.А. Экологическая оценка химического состава и способов утилизации осадка производственных сточных вод Сакмарской ТЭЦ г.Оренбурга//Ресурсосберегающие технологии.2004.,рефераты 54-56.: стр. 3-5.

2. Гуман О.М. Осадки водоподготовки, их свойства и технологии переработки (на примере города Екатеринбурга) / О.М. Гуман, М.Н Томин. // Техногенез и экология. Информационно-тематический сборник.-Екатеринбург, 2002. - С. 47-51.

3. Капелькина Л.П., Скорик Ю.И., Венцюлис Л.С. Использование осадка сточных вод для рекультивации земель на полигонах ТБО// Экология и промышленность России. Сентябрь 2009.: стр. 52-55.

4. Кирилов М.В., Асонов А.М. Перспективы использования активных илов станций аэрации в качестве органических удобрений// Аграрный вестник. 2010. №2.: стр. 43-45.

5. Томин М.Н. Физические свойства осадка водоподготовки и динамика его изменения под действием внешней среды // Международный год планеты Земля: задачи геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Сергеевские чтения, выпуск 10. - М., 2008. - С. 94-100.

6. Янин Е.П. Осадки сточных вод городов России как источник эмиссии ртути в окружающую среду// Экологические системы и приборы. Январь 2009. №7.: стр. 14-15.

7. Федоровская Л.А., Углов В.А, Бородай Е.В, Агроэкологическая оценка осадков сточных вод очистных сооружений города Новосибирска. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований №4, 2015 с.275-279.

Размещено на Allbest.ru