VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Настоящее время особенно острой становятся вопросы оздоровле-ния экологической обстановки нефтедобывающих регионов, поскольку замазученные грунты, аварийные выбросы и разливы нефти, амбарная нефть, донные отложения, остающиеся после нефтедобычи, или отходы сточных вод занимают огромные пло-щади и наносят вред окружающей среде, поскольку они не перерабатываются, и эта проблема становится все более угрожающей [1].

Природные среды, накапливающие загрязняющие вещества (почвы, растительный покров, снеговой покров, донные отложения), являются депонирующими. Перемещение происходит в транспортирующих средах в вводно-миграционных и воздушно-миграционных потоках, а также путем биологического поглощения элементов растительностью и далее по цепям питания живых организмов. В зависимости от технологии производства и состава очищаемых сточных вод химический состав донных отложений изменяется в широких пределах. Именно с широким разнообразием состава осадков сточных вод обусловлена сложность и неоднозначность их утилизации.

Сапропель - это многовековые донные отложения ила в пресных водоѐмах, которые сформировались из отмершей водной растительности, остатков живых организмов, планктона, а также частиц почвенного перегноя и содержат большое количество органических веществ, гумуса в коллоидном состоянии. При разработке, добыче и переработке сапропеля следует учитывать, что для каждого вида сапропеля требуется определенная методика добычи и дальнейшей переработки.

В состав осадков сточных вод (ОСВ)входят разнообразные органические и минеральные вещества, включая большое количество экологически опасных бактерий, грибов и гельминтов. В среднем в сухих осадках сточных вод содержится от 40 до 70% органических веществ, 1-3% общего азота, до 6% фосфора, 0,15-0,35% калия (К₂О), 3-5% кальция и другие минеральные компоненты. Осадки сточных вод содержат также необходимые растениям микроэлементы, такие как железо, марганец, медь, цинк, кобальт, бор, сера, кремний и др.

Для осадков сточных вод характерно свойство разложения с выделением пахнущих газообразных продуктов, в результате этого обычно создаются дискомфортные условия в местах их складирования. Складирование отходов без предварительной обработки на полигонах представляет угрозу окружающей среде, так как загрязнители могут вымываться талыми и ливневыми водами, поступать в поверхностные водоемы, подземные воды, включаться в биосферные циклы. В связи с этим необходимо уделять большое внимание переработке и использованию отходов в качестве сырья для получения полезных товарных продуктов, удовлетворяющих нужды народного хозяйства.

Осадки сточных вод содержат ряд макро- и микроэлементов, необходимых для питания растений, поэтому наиболее часто они применяются в качестве органоминерального удобрения. Однако, использование осадков в сельском хозяйстве в странах Западной Европы, России и в других странах не превышает 30%, в нашей стране – не более 5% от

их общего количества. Такое ограничение связано с наличием в них солей тяжелых металлов, патогенной микрофлоры, т.е. с несовершенством механизмов их обезвреживания и обеззараживания [2]. Сорбция веществ на взвешенных частицах в воде с последующим осаждением приводит к их элиминации из толщи воды, но накоплению в донных отложениях. Осаждение резко снижает биодоступность загрязнителя.

Вследствие высокой плотности непосредственное компостирование осадков сточных вод протекает медленно из-за плохой аэрации, поэтому при компостировании целесообразно использование в качестве наполнителя твердых бытовых и других отходов. Известны способы утилизации осадков, образованных при очистке сточных вод, с получением сорбентов, а также удобрительно-мелиорирующих смесей путем смешивания их с торфом, с песком, глауконитом, известью и другими природными материалами методом полевого компостирования [3]. К современным наиболее распространенным способам утилизации также относятся термофильное сбраживание ОСВ в метантенках сполучением биогаза; использование в качестве добавки при производстве керамзита и других строительных материалов; применение в качестве рекультиванта для технической рекультивации нарушенных земель [4].

При переработке осадков очистки сточных вод вермикомпостированием наблюдается гумусонакопление, что является следствием активного участия дождевых червей в комплексе с другими микробиотами в процессе гумусообразования. Осадки сточных вод, проходя через кишечник червей, подвергаются биохимическому преобразованию, обогащаются соединениями кальция, калия, фосфора, азота, полезными бактериями, снижается кислотность. Гуминовые кислоты, выделенные из биогумуса в виде сухого препарата, имеют черный цвет, среднюю плотность 1,6 г/см3. Элементный состав гуминовых кислот в процентах по массе составляет: С – 50-64; Н – 2,8-6,6; О –31-40; N - 2-6. Плотность фульвокислот равна 1,43-1,61 г/см3, элементный состав в процентах по массе: С – 41-46; Н – 4-5; N – 3-4. Кислорода в фульвокислотах больше, чем в гуминовых кислотах.

В таблице 1 представлены результаты анализа химического состава донного осадка очистки сточных вод (ДО) сернокислотного производства ТОО «СКЗ-U» до переработки червями и биогумуса, полученного биотехнологическим методом, а в таблице 2 данные, характеризующие урожайность сельскохозяйственных культур, выращенных в сероземных почвах при внесении в нее необработанного донного осадка и продукта его утилизации – биогумуса [5].

Таблица 1– Основной состав осадка сточных вод и биогумуса (%)

Наименование показателей	Донный осадок	Биогумус
Кислотность среды	8,11 ± 0,33	6,74 ± 0,22
Органические вещества	24,73 ± 0,45	47,23 ± 0,56
Гуминовые кислоты	2,42 ± 0,15	3,74 ± 0,04
Фульвокислоты	0,53 ± 0,01	2,83 ± 0,01
Калий общий (К2О)	1,2± 0,01	2,0± 0,01
Азот	1,50 ± 0,03	3,51 ± 0,03
Фосфор (Р2О5)	0,59 ± 0,01	4,42 ± 0,01
C:N	1,41 ± 0,02	1,02 ± 0,01
Патогенная микрофлора	обнаружено	отсутствует
Яйца гельминтов	обнаружено	отсутствует

Таблица 2 – Зависимость урожайности некоторых культур от вносимых количеств донного осадка очистки сточных вод или биогумуса в почву, ц/га

Культура	Исходная почва (контроль)	Массовые соотношения
		Почва:донный осадок (1 : 0,1)	Почва : биогумус (1 : 0,1)
Кукуруза	1,53	1,70	2,20
Картофель	17,8	18,2	22,35
Свекла	20,9	22,9	26,4
Морковь	25,1	27,2	29,0
Клевер	3,9	4,05	4,96

Как свидетельствуют полученные данные вермикомпост на основе осадков сточных вод оказывает значительное влияние на урожайность сельскохозяйственных растений. Установленное в ходе экспериментальных исследований увеличение урожайности и улучшение вкусовых качеств данных культур, видимо, связано как обогащением почвы гумусом и другими питательными элементами, а также улучшением структуры почвы, позволяющей создать благоприятные условия для оптимальной аэрации и влагоемкости. Разработка различных технологий утилизация отходов сточных вод создаст неограниченные возможности для их превращения в полезное сырье, на основе которого можно организовать производство разнообразных ценных товарных продуктов.

Внесение вермикомпоста, полученного при переработке осадки сточных вод, в почву оказывает большое влияние на ее химические, физические и биологические свойства. Состав вермикомпоста зависит от исходных осадков сточных вод и условий их утилизации, которые определяются технологическими и экологическими свойствами. Основными экологическими критериями являются обеззараженность от патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, сальмонелл и обезвреженность от тяжелых металлов, радионуклидов. При научно обоснованном выборе условий вермикомпостирования осадки сточных вод могут перейти из потенциально опасных в высокоэффективное удобрительное средство, позволяющее улучшить физические свойства почвы, получить прибавки урожая сельскохозяйственных культур.

Литература:

1. Тургумбаева Р.Х., Абдикаримов М.Н. Пиролиз и газо-хроматографические исследования нефтебитуминозных пород Казахстана // Мат.Междун.экол.конф. «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства». – Кубань, РФ, 2013. – С. 391-396.

2. Семенов Б. С. Предварительная экологическая оценка осадка сточных води почвенного метода их обеззараживания/ Б. С.Семенов, Б. З. Сытин// Сб. научн. тр. НИИССВ. - М.: Прогресс, 1998. -С. 193 - 213.

3. Сергиенко Л. И., Кривошеев В.П. Экологически безопасный метод утилизации осадка сточных вод/ Л. И. Сергиенко// Аграрная наука, 1996. - № 11. - С. 26 - 27.

4. Тен Хак Мун., ГанинГ. Н., Кириенко О. А. Влияние условий компостирования осадков сточных вод на рост кишечных палочек , Гигиена и санитария, 2009. - № 2. - С. 26 - 28.

5. Акбасова А.Д., Ауелов Д., Куаныш К., Байхамурова М.О., Садикбекова А.Т. Утилизация животноводческих отходов// Материалы Международной научно-практической конференции «Наука и образование в ХХI веке». – Тамбов, 2014, Ч. 10 – С.13.

Код для цитирования: Скопировать