CC BY
29
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
УДК 551.5: 621.357: 631.53: 636.080
Т.Ю. МИРОНОВА; В.В. ГОРДЕЕВ, канд. техн. наук
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБРАБОТАННЫХ НАВОЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ НА РАЗВИТИЕ И УРОЖАЙНОСТЬ ЦВЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР
Приведены результаты обеззараживания навозосодержащих стоков доильных залов электроактивированным раствором и использования их для подкормки цветочных культур. Установлено, что применение кислой фракции электроактивированного раствора позволяет снизить общее микробное число в стоках почти на 77%, а количество общих колиформных и термотолерантных колиформных бактерии до 97%. При использовании навозосодержащих стоков, обработанных электроактивированным раствором, для подкормки рассады тагетиса количество цветков и бутонов увеличивается на 20 и 26,3% соответственно, а количество стеблей растения на 24,2%. При этом наблюдается отставание по высоте растений на 13,7% и общему весу зеленой массы на 36,3%.
В системе мероприятий по рациональному использованию водных ресурсов и охране окружающей среды большое место занимает использование навозосодержащих стоков доильных залов (НСДЗ) для орошения, что позволило бы сократить расход воды и минеральных удобрений [1]. Учитывая специфику происхождения животноводческих стоков, необходимо, чтобы в них отсутствовали возбудители инфекционных болезней.
Были проведены работы с применением метода электроактивации для обеззараживания животноводческих стоков при протоке их через анодную камеру электроактивационной системы. По данным ГНУ АФИ Россельхозакадемии для обеззараживания НСДЗ можно использовать электроактивированные растворы (ЭАР) поваренной соли (NaCl) [2].
Применение ЭАР для очистки сточных вод позволяет значительно уменьшить расход дорогостоящих специальных химических реагентов, сократить затраты труда, времени и энергии. Кроме того, установки для получения ЭАР могут широко применяться в сельском хозяйстве для консервации силоса, обеззараживания помещений, про-
158
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81.
мывки емкостей для хранения молока и других жидких пищевых продуктов.
Целью данной работы было определение степени обеззараживания НСДЗ при обработке их ЭАР, снижение рН, осветление и дезодорация, а также исследование влияния обработанных НСДЗ на развитие и урожайность цветочных культур.
Для оценки степени обеззараживания при обработке НСДЗ кислой фракцией ЭАР проведены лабораторные опыты, которые включали: изучение степени микробиологической очистки НСДЗ при добавлении ЭАР, а также определение физико-химических свойств питательного раствора на основе НСДЗ в зависимости от степени разбавления ЭАР и продолжительности смешивания.
Отбор НСДЗ проводили в одном из хозяйств Ленинградской области. Содержание сухого вещества в них составляло 0,58%, аммонийного азота - 452 мг/дм3, массовая концентрация калия - 500 мг/дм3, общего фосфора - 228 мг/дм3. НСДЗ предварительно подвергали первичной обработке. В первом варианте - отстаиванию продолжительностью два часа (рН=7,14), во втором и третьем - еще и последующей аэрации в течение двух и четырех часов, причем величина рН составляла 8,16 и 8,47 соответственно. Объем подачи воздуха во время аэрации была 9,3 м3/(чм3). Воздух нагнетался в рабочий орган аэратора с помощью компрессора «BOYU» модели S-1000.
Для обработки НСДЗ применяли кислую фракцию - аналит ЭАР (рН=4,23). В опытных вариантах НСДЗ разбавляли ЭАР в соотношениях 1:1 и 2:1. Каждый вариант опыта проводили в трехкратной повторности. В контрольном варианте НСДЗ разбавляли в этой же пропорции водопроводной водой (г. Пушкин, рН=6,99). рН контролировали с помощью рН-метр/иономер Мультитест ИПЛ-201. Для полного смешивания емкости встряхивали в течение минуты. Полученные растворы исследовали в течение шести суток.
Микробиологическое загрязнение воды происходит в большинстве случаев за счет фекальных сточных вод, поэтому в качестве индикаторов можно выделить колиформные и термотолерантные ко-лиформные бактерии, а также общее микробное число. Все эти микроорганизмы относительно легко выделяются, идентифицируются, и могут служить надежным индикатором фекального загрязнения воды. Микробиологические анализы НСДЗ, обработанных ЭАР, проводили через 18 ч после смешивания в химико-бактериологической лаборато-
159
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
рии ПУ «Пушкин» филиала ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» -Юго-Западный Водоканал (протокол № 02-09 от 14.05.2009 г.).
Согласно методике в эксперименте варьированию подвергались: время смешивания, концентрация (степень разбавления), время аэрации НСДЗ до обработки. Таким образом, было поставлено три серии однофакторных экспериментов с варьируемым параметром - интервалом времени, в течение которого происходит перемешивание НСДЗ с ЭАР. В качестве критерия оптимизации принята максимальная микробиологическая очистка НСДЗ.
Сразу после смешивания в опытных образцах наблюдалось изменение жидкостей по цвету (в сторону осветления) и запаху (устраняется неприятный запах НСДЗ, появляется запах хлора, который затем исчезает). Максимально возможное осветление НСДЗ происходит в течение суток и зависит от степени разбавления стоков ЭАР. Чем больше объем добавленного ЭАР, тем НСДЗ быстрее осветляются. Этот процесс сопровождается появлением светлого осадка.
Оптимальное значение, для большинства сельскохозяйственных культур, составляет слабокислая реакция поливных растворов рН=6,0-7,0. Кислотность НСДЗ колеблется в среднем от 7,6 до 8,6 [1], что соответствует щелочной реакции среды. Появляется необходимость в нейтрализации уровней рН.
Во всех опытных вариантах сразу после смешивания НСДЗ с ЭАР наблюдалось уменьшение кислотности обработанных стоков (по сравнению с контрольными вариантами). При смешивании стоков с ЭАР в пропорции 1:1 кислотность полученного раствора в среднем постепенно уменьшается и находится в пределах рН=6-5,5. При смешивании в пропорции 2:1 рН полученного раствора плавно смещается в щелочную область и достигает значения рН=7 через 18 ч (табл. 1).
Установлено, что с увеличением продолжительности предварительной аэрации стоков значение показателя рН полученной смеси (2 части НСДЗ и 1 часть ЭАР) увеличивается, а, следовательно, время его использования без дополнительной корректировки уровня кислотности уменьшается. Путем смешивания кислой фракции ЭАР с НСДЗ в разных пропорциях можно получить питательный раствор с заданным значением рН, обладающий биологической активностью.
Применение ЭАР в технологии подготовки НСДЗ сопровождается бактерицидным эффектом (см. рис.).
160
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81.
Таблица 1
Изменение рН поливного раствора в зависимости от способа подготовки и времени перемешивания НСДЗ с ЭАР (концентрация 2:1)
Способ подготовки питательного раствора Время перемешивания, ч
0 2 4 6 18
НСДЗ без аэрации:
НСДЗ+Вода 7,26 7,49 7,6 7,66 8,06
НСДЗ+ЭАР 6,38 6,42 6,50 6,53 6,98
С аэрацией НСДЗ в течение 2-х часов:
НСДЗ+Вода 8,22 8,24 8,24 8,24 8,29
НСДЗ+ЭАР 6,55 6,53 6,63 6,64 7,02
С аэрацией НСДЗ в течение 4-х часов:
НСДЗ+Вода 8,48 8,44 8,42 8,42 8,45
НСДЗ+ЭАР 6,66 6,61 6,65 6,70 7,14
При смешивании НСДЗ с ЭАР в пропорции 2:1 общее микробное число уменьшается почти на 77%, и погибает до 97% общих коли-формных и термотолерантных колиформных бактерий. Но, несмотря на высокую степень обеззараживания, согласно СанПиН 2.1.7.573-96 использовать их для орошения мы не можем. Необходимо изучить возможность подкормки сельскохозяйственных культур НСДЗ, обработанными ЭАР, а также их влияние на развитие и урожайность растений.
Учитывая тот факт, что НСДЗ содержат ценные органические вещества, необходимые для растений в легкоусвояемой форме, важно проследить тенденцию изменения содержания питательных веществ в обработанных НСДЗ. Содержание питательных веществ в НСДЗ, обработанных ЭАР, определяли в агрохимическом отделе ФГУ «Ленинградский референтный центр Россельхознадзора» (табл. 2).
161
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
lg С! lg Сп
Зависимости степени обеззараживания НСДЗ под действием ЭАР: Ci - общие колиформные бактерии, КОЕ в 100 см3; С п - термотолерантные колиформные бактерии, КОЕ в 100 см3; С III - общее микробное число, КОЕ в 1 см3;
1 - в стоках до обработки; 2 - после обработки стоков ЭАР в пропорции 2:1; 3 - СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения»; 4 - СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов»; 5 - ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством
162
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81.
При смешивании НСДЗ с ЭАР в пропорции 2:1 содержание питательных веществ остается на том же уровне, что и при разбавлении НСДЗ обычной водой в таком же соотношении. При этом применение ЭАР увеличило на 16% содержание взвешенных частиц и в 2,6 раза массовую концентрацию сухого остатка в подготовленных стоках по сравнению с исходными за счет перехода некоторых растворимых соединений под действием ионов хлора в суспензированное состояние, а некоторых элементов - в нерастворимый осадок.
Таблица 2
Физико-химические показатели НСДЗ до и после обработки ЭАР
Показатели НСДЗ НСДЗ+ЭАР (Концентрация 2:1)
рН, ед рН 7,0 6,3
Нитратный азот, мг/дм3 2,64 2,62
Аммонийный азот, мг/дм3 452,0 380,0
Массовая концентрация калия, мг/дм3 500,0 500,0
Массовая концентрация минерального и органического фосфора, мг/дм3 228,0 149,4
ХПК, мг/дм3л О2 4100,0 3500,0
Содержание взвешенных веществ, мг/дм3 3600,0 4180,5
Массовая концентрация сухого остатка, мг/дм3 3951,0 10617,0
Для оценки влияния НСДЗ, обработанных ЭАР, на развитие и урожайность цветочных культур при внутрипочвенной подкормке использовали лабораторную установку, которая включала наполненные субстратом пластиковые лотки (0,6х0,4х0,3 м), установленные на поддоны. В лотках с субстратом на установленную глубину уложен полиэтиленовый поливной трубопровод с внутренним диаметром 16 мм. Длина поливного трубопровода 0,55 м, диаметр перфорации 2 мм с шагом 0,1 м, на конце трубопровода установлена заглушка. Поливной трубопровод уложен посередине между двумя соседними рядами растений. Подача питательного раствора из емкости в поливной трубопровод осуществлялась по гибким трубам самотеком из расчета 2,8 л/м2. Полив лотков проводили таким образом, чтобы растения не пересыхали и не переувлажнялись.
163
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.
В качестве питательного раствора использовали НСДЗ, обработанные ЭАР в пропорции 2:1. Для выращивания растений использовали торфогрунт (рН 5,8). В качестве цветочной культуры использовали тагетис. Рассаду растений высаживали в подготовленный лоток по 10 растений, обеспечивая тем самым необходимую площадь питания для нормального развития рассады. Как только рассада достаточно хорошо приживалась, начинали подачу питательного раствора. Контрольный вариант - растения поливали по такому же трубопроводу питательным раствором Родникова Н.П.
Рассада оценивается по биометрическим показателям: высоте растений, ветвистости стеблей, а для цветочных культу - это еще и количество цветоносов, поэтому по окончании опыта определяли эти показатели (табл. 3).
Таблица 3
Влияние НСДЗ, обработанных ЭАР, на биометрические показатели цветочных культур
Показатели Опыт Контроль
Высота стеблей, мм 142,5 165,2
Количество стеблей, шт 8,2 6,6
Кол-во бутонов, шт 12,5 9,9
Кол-во цветов, шт 1,2 1
Зеленая масса, г 13,25 20,8
При использовании НСДЗ, обработанных ЭАР для подкормки растений количество цветков и бутонов увеличивается на 20 и 26,3% соответственно, а количество стеблей растения на 24,2%. При этом наблюдается отставание по высоте растений на 13,7% и зеленой массе на 36,3%.
ВЫВОДЫ
1. Применение ЭАР позволяет снизить общее микробное число в стоках почти на 77%, а количество общих колиформных и термотолерантных колиформных бактерий до 97%, что близко к ГОСТу для поливной воды, улучшить их органолептические свойства и сократить расход как минеральных удобрений, так и воды.
164
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.
_________ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2009. Вып. 81._____
2. Путем смешивания кислой фракции ЭАР с НСДЗ в разных пропорциях можно получить биологически активный питательный раствор с заданным значением рН, причем содержание питательных веществ в подготовленных НСДЗ изменяется незначительно, что важно при использовании их для подкормки растений.
3. Применение НСДЗ, обработанных ЭАР, оказывает положительное влияние на ветвистость стеблей и завязь бутонов, но снижает зеленую массу, что нежелательно.
4. Полученные данные свидетельствуют об эффективности использования кислой фракции ЭАР для обеззараживания НСДЗ и о целесообразности продолжения исследований в этом направлении с целью достижения степени обеззараживания, требуемой по ГОСТу для полива и режимов, не снижающих зеленую массу растений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Краснова В.Л., Маркова А.Е., Петрова Т.И., Хазанов Е.Е. Результаты исследований по утилизации навозосодержащих стоков / В.Л. Краснова, А.Е. Маркова, Т.И. Петрова, Е.Е. Хазанов // Проблемы интенсификации продукции животноводства с учетом охраны окружающей среды и стандартов ЕС: Материалы 1Х международной научной конференции. - Варшава, 2003. - С. 493-495. - ISBN 83-86264-71-3.
2. Пат. №2047569 РФ, 6 С 02 F 1/467. Способ обеззараживания и осветления животноводческих стоков/ Бондаренко Н.Ф., Гак Е.З., Шапкин М.П., Чистяков Л.Ф.; Опубл. БИ, 1995. - Бюл. №31.
Получено 21.09.2009.
165
