Осадки сточных вод – это твердая фракция сточных вод, состоящая из органических (до 80 %) и минеральных (до 20 %) веществ, выделенных в процессе очистки сточных вод методом отстаивания (сырой осадок), и комплекса микроорганизмов, участвовавших в биологической очистке сточных вод и выведенных из технологического процесса (избыточный активный ил).

Осадки сточных вод содержат ценные удобрительные вещества (азот, фосфор, калий, микроэлементы) и могут быть использованы в качестве удобрения.

Также в состав ОСВ входят вещества, обладающие общетоксическим действием. Осадки часто содержат высокие концентрации тяжелых металлов, а также патогенную микрофлору и яйца гельминтов.

Проводимые в ряде стран СНГ исследования направлены на поиски путей извлечения ТМ из осадков, определяется их влияние на растения и почву, разрабатываются методы обезвреживания осадков, содержащих токсичные ингредиенты, попадающие в городскую сеть с промстоками. И делается это с единственной целью – для возможности использования ОСВ в качестве удобрений без опасности для здоровья и жизни населения.

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Зачастую эти стоки сбрасывают в городскую канализацию. Большие массы этих соединений поступают также через атмосферу.

Возникающие при использовании осадков сточных вод экологические проблемы изучаются во многих научных учреждениях США, Канады, стран Западной Европы, а также Российской Федерации, Украины и Белоруссии. Во многих странах разработаны соответствующие рекомендации по применению ОСВ и компостов с учётом выполнения требований экологической безопасности. Применение ОСВ регламентируется нормативными актами, а также законодательным путём. 

4        Технология вермикомпостирования

Переработка ОСВ биологическими объектами (вермикомпостирование) - это один из самых современных и экологических способов переработки органических отходов, известных в мире с получением высококачественного удобрения.

Исходным материалом для вермикомпостирования являются различные органические отходы – навоз, ОСВ, ТБО, листва и др.

Технология вермикомпостирования основана на том, что черви в процессе жизнедеятельности заглатывают органические остатки, измельчают их в кишечнике, химически трансформируют и выбрасывают наружу, тем самым увеличивая площадь их контакта с микроорганизмами-деструкторами, участвующими в разложении отходов, и улучшают условия для их жизнедеятельности.

Черви делают процесс преобразования органического материала более интенсивным, также происходит активная минерализация органического вещества. При этом органическая масса теряет запах, обеззараживается, приобретает гранулярную форму и приятный запах земли. При вермикомпостировании, вместе с разложением токсичных органических соединений, обеспечивается и переход ТМ в малоподвижные соединения. Высвобождаются такие биологически активные вещества, как фосфор и калий. Биогумус  содержит питательные вещества в форме, наиболее благоприятной для питания растений.

В результате вермикомпостирования получается экологически безопасное высокогумусное органичексое удобрение пролонгированного действия – биогумус.

Биогумус – экологически  чистое органическое удобрение. Оно содержит в сбалансированном сочетании целый комплекс необходимых питательных веществ и микроэлементов, ферменты, почвенные антибиотии, витамины, гормоны роста и развития растений.

Биогумус используется для повышения плодородия почв и выращивания экологически чистой сельскохозяйственной продукции: зерновых и овощных культур, плодовых, кустарниковых деревьев, цветов, в природоохранном комплексе для озеленения парков, зон отдыха, рекультивации нарушенных почв.

В октябре 2014 г. биогумус, полученный Госсанэпидемслужбой  из осадков сточных вод очистных сооружений города Донецка был направлен на исследование в Донецкий областной лабораторный центр.

Результаты исследования состава биогумуса и его физико-химических показателей приведены в таблице 2.

Результаты микробиологического исследования полученного биогумуса показали, что в доставленных пробах личинки яиц гельминтов не обнаружены, он полностью соответствует [12].

Таблица 2 – Исследование состава биогумуса, его физико-химические показатели.

Также были получено заключение баклаборатории Донецкого областного лабораторного центра Госэпидемслужбы о том, что в образцах представленного биогумуса патогенная микрофлора не обнаружена. 

5  Методика проведения эксперимента

На базе ГУ «Донецкий ботанический сад» было проведено исследование воздействия биогумуса, произведенного из избыточного активного ила, полученного с очистных сооружений КП «Вода Донбасса». Оценивались такие показатели как энергия прорастания (ЭПС) и всхожесть семян (Всх).

В ходе опыта было приготовлено 4 типа субстрата с различным содержанием исследуемого биогумуса (10 %, 25 %, 50 %, 100 %) и контрольная землесмесь, не содержащая биогумус. В качестве объекта были выбраны овес посевной и горчица белая. Для каждого варианта опыта было высеяно по 50 шт. семян в 5-кратной повторности. В общей сложности в опыте участвовало 750 семян каждого вида растения.

Эксперимент проводили следующим образом:

Приготовили почвосмесь, в которую добавляли биогумус в определенных концентрациях (10 %, 25 %, 50 %, 100 %) и контрольную землесмесь, не содержащую биогумус, без внесения каких-либо других удобрений.

В качестве объекта исследования были выбраны Овес посевной и Горчица белая, так как в условиях нашего региона данные виды растений имеют высокую всхожесть семян.

12.01.2016 г. в  горшки с почвосмесью были засеяны семена данных растений по 50 шт. семян в 5-кратной повторности.

Проростание данных видов растений происходило при определенных условиях: средняя t _{воздуха} = 22 °С, средняя t _почвы = 24 °С, с периодическим поливом (один раз в 3 дня) обычной отстоянной водой. Процесс проростания хозяйственно-полезной культуры представлен на рисунке 1.

25-26.01.2016 г. извлечение проростков растений (аккуратно извлекаем пучок проростков вместе с комом земли из горшка, замачиваем его в воде комнатной температуры в течении 40 минут для отделения проростков от почвосмеси и разделения самого пучка проростков) и  отмывка корней (от оставшейся почвосмеси обычной водой комнатной температуры).

Доведение проростков до воздушно-сухого состояния при t= 105 °С.

Взвешивание проростков на аналитических весах.

Определение полевой влагоемкости почвосмеси:

     - отбираем по 20 г каждой почвосеси в тигли;

     - ставим в сушильный шкаф;

     - доводим до воздушно-сухого состояния при t= 105 °С в течении 3 - х часов;

     - измельчаем в ступке получившуюся массу и просееваем через сито (d= 0,25 мм);

  - просеянную почвосмесь кладем в чашку тонким слоем и капаем на нее водой до первой выделившейся капли воды (полная влагоемкость).

5        Полученные результаты исследования 

Результаты проведения исследования воздействия биогумуса, произведенного из избыточного активного ила, полученного с очистных сооружений КП «Вода Донбасса» представлены в таблицах 6-9.

Таблица 3 - Энергия прорастания семян овса

Всхожесть и энергия прорастания семян являются самыми важными показателями их посевных качеств. Семена с хорошей всхожестью и высокой энергией прорастания при нормальной агротехнике всегда дают полноценные всходы. Всхожесть семян имеет большое производственное значение: она определяет их пригодность для посева, норму их высева. Всхожесть семян овса по результата проведенного опыта представлена в таблице 4.

Горчица, имея сильно развитую корневую систему, идущую глубоко в почву, даже в засушливые годы дает высокие урожаи. Кроме того, она сравнительно мало истощает пахотный слой почвы, так как глубоко идущие корни ее извлекают питательные вещества не только из пахотного слоя, но и из нижележащих слоев почвы. Поэтому горчица является хорошим предшественником для других культур.

По результатам исследования были получены значения энергии прорастания и всхожести семян горчицы (табл. 5-6).

  Таблица 5 -  Энергия прорастания семян горчицы

Таблица 6 - Всхожесть семян горчицы

Выводы

Таким образом, при выращивании на 100 % биогумусе показатели были гораздо ниже, чем в контрольной пробе. В варианте с чистым биогумусом вода плохо связывалась с субстратом, в связи с чем возник вопрос относительно отрицательного воздействия на полевую влагоемкость образуемой почвосмеси. Проведенный анализ на определение полевой влагоемкости субстратов показал, что при добавлении биогумуса в почву до 50 % заметного изменения полевой влагоемкости не происходит.

Отмечается, что работа еще не закончена, материалы будут дополнены исследованиями на содержание тяжелых металлов. Окончательный вариант работы можно получить у автора или его руководителя после июня 2018 года.

Список используемой литературы

1.Гольдфарб Л.Л. Опыт утилизации осадков городских сточных вод в качестве удобрения. - М.:-1983. – 60 с.

2.Пахненко Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения [Электронный ресурс].– 3-е изд. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний 2015. – 7 с.

3.Мельник И.А. Вермикультура и ее эффективность.- К.: УкрНИИНТИ, 1990.- 32с.

4.Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применения удобрений в агроэкосистемах.- М.:ЦИНАО, 2000. - 524с.

5.Беляева С.Д., Гюнтер Л.И. и др. Организация работ по использованию осадков сточных вод в качестве удобрения. 2002.- 56с.

6.СанПиН 2.1.7.573-96  «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».

7.Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах и сельхозугодий и продукции растениеводства (2-е изд. перераб. и доп.).-М.: ЦИНАО,1992.- 61 с                 .

8.ГОСТ 17.4.2.01-81. Межгосударственный стандарт. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния 1981.–М.: Стандартинформ,–32 с.                 

9.Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. П.: Агропромиздат, 1987.- 144с.

10.ДСТУ 7369:2013 Сточные воды. Требования к сточным водам и их осадкам для орошения и удобрения. Киев, 2014.- с.2-5.