CC BY
61
ФИЗИКА. МАТЕМАТИКА. ХИМИЯ
ЛЕВАНДОВСКАЯ Тамара Владимировна,
кандидат химических наук, доцент кафедры химии Поморского университета. Автор 30 научных публикаций
ЧУПАКОВА Анна Васильевна, аспирант кафедры ботаники Московского педагогического государственного университета. Автор трех научных публикаций
АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТХОДОВ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ СОЛОМБАЛЬСКОГО И АРХАНГЕЛЬСКОГО ЦБК*
Обезвоженный активный ил, биотестирование, фитотоксичность
Ежегодно на планете в результате хозяйственной деятельности людей образуется огромное количество сточных вод. Во многих городах на крупных промышленных предприятиях для их обезвреживания применяют систему биологической очистки промышленных стоков (БОПС), где главным компонентом является активный ил. Цех БОПС ОАО «Соломбаль-ский ЦБК» (СЦБК) очищает как промышленные сточные воды комбината, так и хозяйственно-бытовые стоки г. Архангельска. Крупней-тттий в Европе целлюлозно-бумажный комбинат и градообразующее предприятие г. Новодвин-ска ОАО «Архангельский ЦБК» (АЦБК) имеет еще более мощный цех БОПС, который также очищает и муниципальные стоки.
Образующийся в результате процесса очистки обезвоженный активный ил (ОАИ), в состав которого входят микроорганизмы, минеральные частицы, сложные органические вещества и др., является отходом производства и складируется на свалке ТПО (твердых промышленных отходов). Это экономически невыгодно для предприятия и экологически небезопасно, так как при гниении ила образуется большое количество метана, являющегося одним из основных парниковых газов, а также происходит тепловое загрязнение окружающей среды. В то же время ОАИ можно использовать как удобрение или основу поч-вогрунта [1], поскольку он содержит органику, азот и фосфор.
* Работа поддержана грантом РФФИ и администрации Архангельской области № 05-04-97531.
Целью проведенной работы было изучение некоторых агрохимических свойств обезвоженного активного ила БОПС СЦБК и АЦБК. На этих предприятиях были отобраны пробы ОАИ с транспортеров пресс-фильтров цехов обезвоживания осадка и свалок ТПО для оценки динамики его свойств.
В пробах определяли содержание общего азота по методу Кьельдаля, обменного и во-
Полученные экспериментальные данные наглядно свидетельствуют о том, что ОАИ богат легкоусвояемыми формами фосфора (для почв 51-100 мг/кг - средняя степень обеспеченности Р2О5). С увеличением возраста активного ила количество подвижного Р2О5 также увеличивается, так как сложные фосфорорганичес-кие соединения разлагаются микроорганизмами-деструкторами и фосфор переходит в более подвижные формы, которые легко усваиваются растениями. Не исключено также, что доля фосфора повышается в какой-то степени просто за счет снижения доли углерода в иле.
Содержание аммонийного азота в обезвоженном активном иле невелико по сравнению с общим содержанием азота, так как основная масса азота входит в состав аминокислот и белков. Микрофлора активного ила, разлагая органику сточных вод, сама погло-
дорастворимого аммония по методу Конева и подвижных форм фосфора (в пересчете на Р2О5) по методу Кирсанова - Труога - Мейера [2]. Параллельно определяли степень экологического загрязнения (фитотоксичности) субстрата с помощью биотеста на проростках кресс-салата [3].
Результаты экспериментов по определению содержания в ОАИ питательных элементов приведены в таблице.
щает аммоний, растворенный в воде. Кроме этого отмечено, что с возрастом ила количество свободного КН4+ уменьшается. Это связано с тем, что со временем влажность обезвоженного активного ила снижается, и растворенный в воде аммоний рассеивается в виде аммиака в окружающем пространстве. Кроме того, соли аммония поглощаются организмами-деструкторами, разлагающими ил, и растениями, произрастающими на свалке.
Высокое содержание общего азота в свежем активном иле делает его ценным пролонгированным органическим удобрением, а достаточно высокое содержание фосфора повышает данную ценность. Положительным отличием активного ила от такого распространенного органического удобрения, как навоз, является практически полное отсутствие в иле жизнеспособных семян сорняков.
Содержание питательных элементов в ОАИ СЦБК и АЦБК
Объект исследования Содержание азота, мг/кг Содержание подвижного фосфора ^ 205), мг/кг
общий азот N4/
ОАИ с пресс-фильтра СЦБК 29400 96,6 61,5
ОАИ со свалки ТПО СЦБК * 16,6 72,0
ОАИ с пресс-фильтра АЦБК 29500 60,2 107,3
ОАИ со свалки ТПО АЦБК * 7,1 116,7
* - показатели не определялись.
)
и гг и
ФИЗИКА. МАТЕМАТИКА. ХИМИЯ
Таким образом, реализация этого отхода позволила бы предприятиям получать существенную прибыль, что актуально в условиях снижения в Архангельской области числа животноводческих хозяйств, уменьшения объема поставляемых ими на рынок органических удобрений и их очень высокой стоимости. Одновременно это позволило бы ликвидировать свалки, занимающие большие территории и загрязняющие окружающую среду.
Известно, однако, что избыточное содержание питательных элементов в почве может угнетать растения. Для того, чтобы оценить возможную фитотоксичность ОАИ на разных стадиях, был проведен биотест, заключавшийся в использовании исследуемых проб в качестве субстрата для проращивания семян кресс-салата. Контрольным субстратом послужил готовый почвогрунт «Лимон». Сущность биотеста заключается в измерении длины главного корня проростков, полученных из калиброванных сортовых семян, проращивавшихся на субстрате при 26оС в течение четырех суток. На рис. 1 графически изображены средние значения длины главного корня проростков для каждого из объектов. Основываясь на данных биотеста, можно сделать вывод о степени фитотоксичности исследуемых субстратов (рис. 2). Фитотоксичность рассчитывалась по формуле:
(¡0 - ¡)?100% / 10, где ¡0 и ¡. - длина главного корня на контрольном и исследуемом субстрате соответственно.
Максимальная степень фитотоксичности отмечается у проростков, полученных на пробах ОАИ с транспортеров пресс-фильтров, что согласуется с наблюдениями, показывающими практически полное отсутствие растительности на свалках свежего ОАИ. На наш взгляд, это связано с чрезмерно высокой концентрацией в свежем активном иле
4<см> 3,73
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0,5 0
Рис. 1. Длина главного корня проростков
4(см) 3,73
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0,5 0
Рис. 2. Фитотоксичность субстрата проростков
азотсодержащих органических веществ. Проростки могут гибнуть и вследствие чрезвычайно высокой активности микроорганизмов, входящих в состав ОАИ. С увеличением возраста активного ила его фитотоксичность уменьшается. Снижению фитотоксичности может способствовать и смешивание ОАИ с другими ТПО (корой, золой), если они не содержат опасных поллютантов [1].
Таким образом, показано, что биотестирование с использованием проростков является быстрым и эффективным методом
2,93
■ ■ ■ ■ ■ ■
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■
1,05 ■в вв ■ ■
ІІВВІ ІІВВІ ІІВВІ вв вв ■в ■ ■ ■
0,00 ІІВВІ ІІВВІ ІІВВІ 0,00 ■ ■ ■
°&о
Зо'Б
0)
£І ^ О Ш
¡5
О
с
Ш
О
0)
£І ^ О Ш
О
С
Ш
2,93
ГЇЇ1 ■ ■ ВІ ■1
■ ■ ■ ■1 ВІ ВІ
■ в ВІ ВІ
1,и5 в ■ в ВІ ■1 ■1
ВВІ ВВІ ВВІ ■ в в ■1 ВІ ВІ
0,00 ВВІ ВВІ 0,00 в ■1 ВІ
Ф
О Ш ГО
О
С
Ш
5 °
(О
со
го
ф
О Ш 5 ? X <
го
О
С
Ш
5 <
го
т
го
контроля пригодности ОАИ в качестве поч-вогрунта. Задачей дальнейшей работы является более тщательное исследование динамики изменения агрохимических показателей и
фитотоксичности обезвоженного активного ила как при хранении его на свалке ТПО, так и при сбраживании его с помощью метановых бактерий в лабораторных условиях.
Список литературы
1. Невзоров А.Л., Заручевных И.Ю., Коптяев В.В. Твердые отходы лесохимической промышленности как техногенные грунты: материалы исследований. Архангельск, 2003.
2. Агрохимические методы исследования почв. М., 1975.
3. Практикум по физиологии растений: учебн. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / И.И. Плотникова, Е.А. Живухина, О.Б. Михалевская и др.; под ред. В.Б. Иванова. М., 2001.
Levandovskaya Tamara, Chupakova Anna
AGROCHEMICAL PROPERTIES OF CLEARING CONSTRUCTIONS’ WASTES IN THE ARKHANGELSK AND SOLOMBALA PULP AND PAPER MILLS
The work is devoted to investigating properties of hard wastes formed by clearing constructions in the Arkhangelsk and Solombala pulp and paper mills. In spite of the importance of active silt’s recycling problem, many properties of this industrial waste product have not been properly studied yet. Alongside with chemical analysis sprout assisted bio testing of an object has been pioneered.
Рецензент - Хабаров Ю.Г., доктор химических наук, профессор Архангельского государственного технического университета
