Нетрадиционное органическое удобрение из осадков сточных вод

Аннотация. Разработан способ переработки осадка сточных вод в органическое удобрение. Осадок был получен в результате очистки сточных вод актиномицетом Str. chromogenes s.g 0832. Полученный после очистки стоков осадок является ценным белковым продуктом. Содержание органического вещества составило 67,4%. Внесение такого осадка в почву положительно влияло на скорость роста растений.
Abstract. A method for processing sewage sludge into organic fertilizer has been developed. The sediment was obtained as a result of wastewater treatment with actinomycete Str. chromogenes s.g 0832. The precipitate obtained after wastewater treatment is a valuable protein product. The content of organic matter was 67.4%. The introduction of such sediment into the soil had a positive effect on the growth rate of plants.

Ежегодно в России при биохимической очистке 15 млрд. м³ сточных вод на предприятиях жилищно-коммунального хозяйства образуется около 1 млрд. м³ осадков сточных вод (ОСВ) влажностью 98%, которые содержат 70-90% органических и 30-10% минеральных веществ. Переработка осадков сточных вод является одной из актуальных, приоритетных задач, направленной на снижение и предотвращение негативного воздействия на объекты окружающей среды.

Анализ  публикаций по использованию осадков сточных вод (ОСВ)  подтвердил, что одним их  перспективных направлений их переработки является возможность их утилизации в качестве органических удобрений [5].

В настоящее время, несмотря на острый дефицит органических удобрений, обеспеченность которыми составляет не более 12–15%  сельскохозяйственное использование прошедших обработку осадков сточных вод, в России не превышает 7%, в то время как за рубежом, в европейских странах оно достигает 40% и более.

Отечественной и зарубежной наукой и практикой доказана целесообразность эффективного и экологически безопасного использования осадков сточных вод в агроценозах  сельскохозяйственных культур в качестве ценных удобрений [6].

Осадки относятся к IV классу опасности (малоопасные отходы). Их опасность для окружающей среды связана с  содержанием  токсичных компонентов (Cd, Cu, Ni, Pb, Cr, Zn, Hg, As, Mn), уровень которых превышает фоновое содержание в природных объектах [2]. Это  препятствует их утилизации в сельском хозяйстве и затрудняет применение таких осадков в качестве рекультивантов нарушенных земель. Следовательно, в зависимости от способа очистки стоков решается вопрос о том может ли полученный после очистки осадок использоваться в качестве удобрения или нет.  В последнее время получили развитие биосорбционные способы очистки стоков. При этом следует обратить внимание на то, что данный способ  обеспечивает не только высокий процент очистки, но и такой уровень воздействия на экосистемы, при котором последние сохраняют свой потенциал. Поэтому применение биосорбционной очистки сточных вод  позволит стабилизировать природное равновесие в экосистеме. 

Согласно литературным данным наибольшее применение в качестве биофлоулянтов нашли бактерии родов Pseudomonas,  Bacillus, а также микроскопические грибы Penicillium, Aspergillus [3,4] Несмотря на то, что в состав активного ила входят, актиномицеты, их сорбционные свойства, а также возможность использования в качестве самостоятельного флокулирующего агента остаются до настоящего времени практически не исследованными. При этом особая роль в микробном водном сообществе  отводится роду Streptomyces. Благодаря лабильности ферментативного аппарата, представители рода Streptomyces легко приспосабливаются к изменяющимся условиям среды обитания, а высокая антагонистическая активность позволяет им подавлять или полностью угнетать жизнедеятельность других бактерий [1].

В связи с этим целью исследования было разработать способ переработки осадка, полученного в результате очистки сточных вод актиномицетом Str. chromogenes s.g 0832.

Физико-химические показатели полученного продукта представлены в таблице 1. Как видно из данных, представленных в таблице 1, предлагаемый осадок удовлетворяет нормативным требованиям и может быть рекомендован как ценный белковый продукт.

Таблица 1
Физико-химический состав осадка сточных вод
 

Наименование показателя	ОСВ Str. chromogenes s.g. 0832	Требования к ОСВ, используемым в качестве удобрений
Массовая доля органических веществ, % в пересчете на сухое веществ, не менее	57,3	20 (ГОСТ 26213)
Массовая доля общего азота, % в пересчете на сухое вещество, не менее	5,2 – 5,7	0,6 (ГОСТ 26715)
Массовая доля общего фосфора, % в пересчете на сухое вещество, не менее	5,0 – 5,5	1,5 (ГОСТ 26717)
рН	6,8 – 8,0	5,5 – 8,5 (ГОСТ 26483)

Внесение в почву ОСВ, полученного в результате очистки сточных вод Str. chromogenes s.g 0832, улучшает основные показатели почвы. Для подтверждения этого вывода были проведены исследования по влиянию ОСВ на урожайность ярового рапса (сорт Ратник). Результаты эксперимента представлены в таблице 2.

Таблица 2
Высота растений  и урожайность  ярового рапса
 

Вариант	2011 г.		2012 г.		2013 г.		2014 г.		2015 г.
	Высота растения, см	Урожайность, ц/га	Высота растения, см	Урожайность, ц/га	Высота растения, см	Урожайность, ц/га	Высота растения, см	Урожайность, ц/га	Высота растения, см	Урожайность, ц/га
Контроль	107	19,2	109	20,5	108	19,5	106	19,4	106	19,3
ОСВ	120	26,3	123	27,5	120	25,8	118	25,3	115	24,2

Проведенные исследования показали, что выращивание растений на почвах с добавлением ОСВ положительно влияет на урожайность рапса. Его продуктивность возросла в среднем за рассматриваемый период на 31,6%. Максимальная урожайность была отмечена в 2012 г. Рапс предъявляет повышенные требования к влаге, особенно в начальные периоды роста. Климатические условия 2012 г. были наиболее благоприятными для развития данной культуры. Кроме того, внесение в почву ОСВ позволило поддерживать активное функционирование почвенно-климатического комплекса. В первые 20−30 дней всходы рапса росли медленно и на контрольном, и на опытном вариантах. Но улучшение питательного и водного режима на почвах с внесением ОСВ существенно влияло на урожайность рапса. Высота растений на почвах с ОСВ  превышала контрольные образцы на 8–13%. 

При использовании ОСВ густота посева уменьшилась на 21шт/м², хотя норма высева была одинаковой. Очевидно, что ОСВ увеличивает высоту, облиственность и ветвистость рапса, что усиливало взаимозатенение их в посеве. Это приводило к гибели более слабых растений. При этом число стручков на растении увеличилось на 30%, масса  1000 семян также была выше на почвах с ОСВ (табл.3).

Таблица 3
Элементы структуры урожая ярового рапса
 

Вариант	Число стручков на 1 растение, шт.	Число семян в стручке, шт.	Масса 1000 семян, г
Контроль	20	19	2,75
ОСВ	26	23	2,94

На протяжении эксперимента культура рапса в процессе онтогенеза подвергалась интенсивному антропогенному воздействию (в виде внесения ОСВ в почву). При этом полученные высокие значения уровня продуктивности растения свидетельствуют о стабильности агроэкосистемы после внесения ОСВ. В ходе эксперимента повысилось содержание органического вещества, фосфора, увеличилась микробная биомасса, возросла биологическая активность почвы.

Таким образом, полученный осадок сточных вод после биосорбционной очистки микроорганизмом Str. chromogenes s.g. 0832, может эффективно применяться в качестве  биоудобрения. Несбалансированность химического состава ОСВ может быть устранена дополнительным внесением минеральных удобрений, четким подбором дозы вносимых ОСВ. При этом следует учитывать, что качество осадков имеет меньшее значение, если они применяются под технические культуры. Использование ОСВ в качестве биоудобрения  позволит обеспечить рынок органических удобрений России современным и эффективным продуктом.

Литература 

1. Зенова, Г.М. Разнообразие актиномицетов в наземных экосистемах / Г.М. Зенова, Д.Г. Звягинцева. – М.: МГУ, 2002. – 132 с.
2. Титова, Т.С. Методология комплексной оценки влияния новых технологий на геоэкологическую обстановку / Т.С. Титова // Вестник ВНИИЖТ.-  2005. – С.1-6.
3. Oleskin, A.V. Social behavior of microbial populations / A.V. Oleskin A // J. Basic Microbiol. – 1994. – V. 34, No 6. – P. 425-439.
4. Olofsson, A.C. Floc stability and adhesion of green-fluorescent-protein-marked bacteria to flocs in activated sludge / A.C. Olofsson, A. Zita, M. Hermansson  // Microbiology. – 1998. – V. 144. – P. 519-528.
5. Переработка осадков сточных вод и их утилизация [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://vodakanazer.ru/kanalizaciya/osadok-stochnyx-vod-eto.html. – Загл. с экрана.
6. Совещание «О практических аспектах утилизации прошедших обработку осадков сточных вод» [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://agrarian.council.gov.ru/activity/activities/other_activities/79450/.  – Загл. с экрана.

Брындина Л.В., д-р с.-х. наук; Бакланова О.В.
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический
университет имени Г.Ф. Морозова», г. Воронеж

 

---