МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный университет»

Кафедра лесохимических производств

(наименование кафедры)

Козубовская Анна Алексеевна

(фамилия, имя, отчество студента)

Институт

ИТиПХ

курс

4

группа

6

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

По дисциплине

Очистка и рекуперация

На тему

Сельскохозяйственное использование сточных вод:

(наименование темы)

удобрения, компосты.

Отметка о зачёте

(дата)

Руководитель

НИ.Богданович

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2012

Лист замечаий.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Введение. Сельскохозяйственное использование сточных вод: удобрения, компосты.

С ростом 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.

Существует ряд способов утилизации ОСВ: сбрасывание в моря и океаны, сжигание, захоронение в почвенной среде, обезвреживание и использование в качестве органических удобрений, как добавка при приготовлении различных компостов и т.д.

Одним из способов утилизации ОСВ является его использование в качестве органоминерального удобрения, при этом одновременно решается ряд задач: исключается необходимость хранения (захоронения), повышается плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, не загрязняется окружающая природная среда.

В технологическом цикле очистки сточных вод получаются различные типы осадков, которые по своим удобрительным качествам могут резко отличаться друг от друга. Для обезвоживания ОСВ могут использовать известь, хлорное железо. В этом случае они обогащаются кальцием, железом, а иногда магнием.

Колебания в содержании основных элементов питания в ОСВ составляет: 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%. Органического вещество в значительной мере определяет направления процесса почвообразования, биологические, химические и физические свойства почвенной среды. При многолетней обработке почва начинает испытывать недостаток в органических веществах, так как культивация ускоряет ее разрушение, а "отдача" от запашки пожнивных остатков оказывается недостаточной для возмещения потерь. Органическое вещество образует из частиц почвы агрегаты, между которыми остаются большие поры, через которые воздух может проникать к корням, а излишки воды - испаряться. При недостатке органических веществ почвенные агрегаты теряют свою прочность и распадаются. Почва становится более плотной, доступ воздуха прекращается и в результате рост корней происходит аномально. Песчаные и пылеватые почвы в наибольшей степени подвергнуты таким структурным изменениям. Внесение органических удобрений в такие почвы улучшает их качество, в результате чего полученный урожай будет выше, чем при внесении оптимального количества обычных удобрений, но без добавления органики.

В качестве удобрения можно использовать те осадки сточных вод и избыточный активный ил, которые предварительно были подвергнуты обработке, гарантирующей последующую их незагниваемость, а также гибель патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов.

Наиболее эффективным способом обезвоживания отходов, образующихся при очистке сточных вод, является термическая сушка. Перспективные технологические способы обезвоживания осадков и избыточного активного ила, включающие использование барабанных вакуум-фильтров, центрифуг, с последующей термической сушкой и одновременной грануляцией позволяют получать продукт в виде гранул, что обеспечивает получение незагнивающего и удобного для транспортировки, хранения и внесения в почву органоминерального удобрения, содержащего азот, фосфор, микроэлементы.

Наряду с достоинствами получаемого на основе осадков сточных вод и активного ила удобрения следует учитывать и возможные отрицательные последствия его применения, связанные с наличием в них вредных для растений веществ в частности ядов, химикатов, солей тяжелых металлов и т.п. В этих случаях необходимы строгий контроль содержания вредных веществ в готовом продукте и определение годности использования его в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур.

Извлечение ионов тяжелых металлов и других вредных примесей из сточных вод гарантирует, например, получение безвредной биомассы избыточного активного ила, которую можно использовать в качестве кормовой добавки или удобрения. В настоящее время известно достаточно много эффективных и достаточно простых в аппаратурном оформлении способов извлечения этих примесей из сточных вод. В связи с широким использованием осадка сточных вод и избыточного активного ила в качестве удобрения возникает необходимость в интенсивных исследованиях возможного влияния присутствующих в них токсичных веществ ( в частности тяжелых металлов) на рост и накопление их в растениях и почве.

Представляет интерес практика использования осадков сточных вод в ФРГ. По санитарным соображениям в ФРГ допускается использование в качестве удобрения только незагнивающих, стабилизированных осадков сточных вод, термически высушенных, компостированных и пастеризованных. Пастеризация осадков заключается в их нагревании до 65-70 ^оС в течение 20-30 мин, что приводит к уничтожению в яиц гильминтов и патогенных микроорганизмов. Более высокий эффект пастеризации достигается при нагревании осадка до 80-90 оС с последующим выдерживанием в течение 5 мин. В случае образования больших объемов осадков сточных вод, содержащих соли тяжелых металлов, из-за чего их нельзя использовать в качестве удобрения, по-видимому, целесообразно использовать другие пути утилизации, например, сжигание осадков.

Важное значение также имеют методы утилизации активного ила, связанные с использованием его в качестве флокулянта для сгущения суспензий, получения из активного угля адсорбента в качестве сырья для получения строй материалов и т.д.

Проведенные токсикологические исследования показали возможность переработки сырых осадков и избыточного активного ила в цементном производстве.

Ежегодный прирост биомассы активного ила составляет насколько миллионов тонн. В связи с этим возникает необходимость в разработке таких способов утилизации, которые позволяют расширить спектр применения активного ила.

Ил со станций очистки сточных вод общественной канализации представляет собой важнейший источник органических, питательных и биологически активных веществ. Непосредственное удобрение илом со станций очистки сточных вод 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.

Осадок сточных вод (ОСВ) промышленных предприятий, казалось бы, мало пригоден для использования при получении сельскохозяйственной продукции. В ОСВ и компостах нередко содержатся тяжёлые металлы (ТМ). Попадая в почву, они могут отрицательно воздействовать на растения, животных и человека, на природную среду в целом.

Между тем, внесение ОСВ в почву или производство на их основе различных компостов – один из путей решения проблемы избавления от огромного количества отходов, накапливающихся в населённых пунктах. Почва при этом обогащается питательными макро- и микроэлементами (азотом, фосфором, кальцием, магнием, молибденом, цинком, медью, марганцем, кобальтом) и органическим веществом. Благодаря внесению ОСВ и компостов удаётся экономить на минеральных удобрениях до 600-1000 руб./га.

Однако в настоящее время такое количество ОСВ не превышает 5-8% из-за спада промышленного производства, перепрофилирования работы промышленных предприятий и ужесточения контроля за качеством сбрасываемых в общегородскую канализацию промышленных сточных вод. В то же время многолетнее бесконтрольное внесение в почву ОСВ может приводить к загрязнению почв тяжёлыми металлами и попаданию их в сельскохозяйственную продукцию.

Нет пока чёткого ответа на вопрос, какое количество ТМ попадает в организм животных с кормом, полученным на удобренных осадками почвах. По некоторым данным, употребление животными таких трав приводит к задержке роста, нарушениям деятельности печени и почек, выкидышам. В одном исследовании овцам и козам в течение трёх лет скармливали кукурузный силос с высоким содержанием кадмия (примерно в 10 раз выше уровня, считающегося для кормов допустимым). Силос получен из кукурузы, выращенной на поле, удобренном высокими дозами сильно загрязнённого осадка. Наблюдения не обнаружили никаких отклонений в росте и развитии животных. Содержание кадмия в молоке коз за три года проведения опытов не изменилось. Однако анализ внутренних органов забитых животных обнаружил повышенное содержание кадмия в печени и почках.

Использование в сельском хозяйстве ОСВ связано также с рядом санитарно-гигиенических проблем. Присутствие в ОСВ значительной части хозбытовых осадков обусловливает потенциальное наличие в ОСВ патогенной микрофлоры. В них могут содержаться, в частности, различные грибы, например, fusarium, из бактерий – сальмонелла, шигелла, микобактериум, а также поливирусы, вирусы. В настоящее время санитарно-бактериологическое нормирование в ОСВ проводится по наличию бактерий группы кишечной палочки и патогенной микрофлоры.

Поступившие в почву вместе с осадками патогены долго сохраняются в окружающей среде. Поэтому применение в качестве удобрения ОСВ, не прошедших стадию сбраживания в аэротенках и 1-3-летний период выдержки на иловых картах или илонакопителях, может повлечь за собой попадание болезнетворных начал в окружающую среду.

В Западной Европе неоднократно отмечались случаи сальмонеллёза крупного рогатого скота, выпасаемого на пастбищах, удобренных жидкими необезвреженными ОСВ, особенно при несоблюдении достаточного временного интервала между внесением ОСВ и выпасом животных. Следовательно, перед тем как использоваться в качестве удобрения несброженные ОСВ должны проходить этап предварительной детоксикации. Кроме сбраживания, реагентной, термической и радиационной обработок, одним из самых простых и эффективных методов обеззараживания ОСВ является их компостирование с бытовым мусором, торфом, опилками, соломой, вермикомпостирование и т.д.

Тяжёлые металлы находятся в почве в разнообразных химических формах, закономерности видообразования которых мало изучены. Однако знания о наличии и характеристиках соединений металлов очень важно для понимания поведения микроэлементов в почве и обеспеченности ими растений.

Ссодержание подвижных форм ТМ в почве зависит от комплекса факторов, которые необходимо учитывать при прогнозировании поведения элементов в системе «почва – растение». На миграционную активность существенно влияют кислотно-щелочные условия. Очевидно, внесение извести, сдвигая кислотно-щелочное равновесие и вызывая сукцессию популяций почвенных микроорганизмов, способствует синтезу низкомолекулярных водорастворимых органических соединений, образующих с металлами подвижные хилатные комплексы.

Существуют металлы, которые в силу своих химических свойств при нейтрализации среды образуют подвижные соединения. К ним относятся молибден и хром, образующие в щелочной среде растворимые соли молибденовой и хромовой кислот.

На подвижность металлов в почве сильно влияет концентрация в ней органического вещества. Переход элементов в малоподвижные формы протекает интенсивно в почвах с его высоким содержанием. Мощным сорбентом почвенных микроэлементов являются вторичные глинистые минералы. В этой связи, чем тяжелее почва по механическому составу, тем активнее и в больших количествах в ней блокируются металлы. Об этом свидетельствуют результаты, полученные в опыте с глинованием.

Важно отметить, что наименее активно поглощаются никель, кадмий, цинк – т. е. микроэлементы с большим радиусом атома. Таким образом, наименьшая экологическая устойчивость характерна для почв легкого механического состава с низким содержанием органического вещества. Растения по-разному реагируют на поступление в них металлов. К группе чувствительных, то есть имеющих признаки угнетения при повышенном поступлении в них металлов, отнесены свекла столовая, морковь, репа, горох, некоторые травы – клевер (белый, горный и инкарнатный), люцерна. К группе умеренно чувствительных относятся капуста, томаты, редис и травы – костёр, некоторые виды овсяницы. Высокой устойчивостью к фитотоксическому действию тяжелых металлов характеризуется кукуруза. Определены так называемые критические концентрации ТМ в листьях растений, вызывающие снижение урожайности на 10 и 25%

В растения может переходить до 1% количества металлов, поступающих с ОСВ в почву.

Для регулирования внесения осадков сточных вод в почву с учетом природных требований используются законодательные акты. Правовые акты такого рода приняты в большинстве развитых стран в конце 70-х – начале 80-х годов. В них закреплены меры, обеспечивающие экологическую безопасность и предотвращение риска ухудшения санитарно-гигиенического качества сельскохозяйственной продукции.

Они включают:

– установление ПДК тяжёлых металлов в осадках, компостах и удобряемых ими почвах;

– гигиенические регламенты на допустимые поступления металлов в почву;

– введение ограничений на внесение осадков и компостов в почву.

Как правило, за рубежом проводится оценка почв по их пригодности для внесения осадков и компостов, исходя из интенсивности протекающих в них процессов самоочищения. Такую оценку делают на основании данных о кислотности почв, содержания в них глинистой фракции, органического вещества, об их проницаемости, подверженности эрозии, затоплению и др.

Во многих развитых странах накоплен положительный опыт использования ОСВ и компостов, не наносящего ущерба природной среде.

В нашей стране внимание к использованию ОСВ не такое масштабное. В Российской Федерации в 1996 г. опубликован СанПин 2.1.7.573-96, регламентирующий гигиенические требования к использованию сточных вод и осадков для орошения и удобрения. В 2001 г. введён в действие соответствующий ГОСТ. Основными ведомствами, регламентирующими применение ОСВ в сельском хозяйстве РФ, являются областные комитеты природных ресурсов и областные государственные центры санитарно-эпидемиологического надзора.