CC BY
121УДК 628.3
КОМПОСТИРОВАНИЕ ОСАДКА ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ
С.Д. Корякина, К.С.-Х.Н., М.С. Матюхин, РГАТУ, В.А. Касатиков, д.с-х.н., ВНИИОУ,
A.B. Корякин, МУП «Эколозащита»
Представлены результаты исследований по изучению агро- и микробиологических процессов, протекающих в компостной смеси на основе осадка сточных вод при использовании биопрепаратов.
Ключевые слова: компостирование, осадок сточных вод, микробиология, биопрепарат.
Внесение осадка городских сточных вод (ОСВ) в почву - один из основных путей решения проблемы его утилизации. Почва при этом обогащается питательными макро - и микроэлементами и органическим веществом. Однако ОСВ представляет собой пастообразную массу, которая при высыхании приобретает глыбистую, комковатую структуру, затрудняя равномерное внесение в почву с помощью серийных технических средств.
Одним из традиционных способов, позволяющих улучшить технологические, физические и физико-химические свойства ОСВ и сделать его наиболее приемлемым для использования в качестве удобрения, является компостирование. На практике часто применяют компостирование ОСВ с торфом, соломой, древесными отходами [1-4, 7]. При этом возникает необходимость в интенсификации процесса компостирования и дополнительном обеззараживании путем использования биопрепаратов, для получения продукта, соответствующего нормативным требованиям [5, 6, 8, 9].
Изучение возможности использования биологических препаратов направленного действия при компостировании ОСВ, разработка оптимальных технологий применения полученных нетрадиционных удобрений должны сопровождаться комплексными агробиологическими и экологическими исследованиями, которые позволят оценить их влияние на продуктивность агро-ценоза, качество и безопасность растениеводческой продукции, агробиологические и экологические свойства почвы.
Цель наших исследований - оценить эффективность использования микробиологических препаратов с комплексом лигнинсодержащих микроорганизмов-деструкторов и овицидных препаратов биологического ингибирования для повышения интенсивности компостирования в условиях низких температур Нечерноземной зоны, дополнительной дегельминтизации и получения высококачественного компоста из смеси осадка городских сточных вод и опилок хвойных пород.
Объекты исследования - компостные смеси, обработанные для ускорения ферментативных процессов деструктором органических веществ BIOFORCE Compost, производимым Baxel Co., Ltd. 240/26-27 Moo 2, Suksa-wat Road, Rajaburana, Bangkok, 10140, Thailand по заказу Bionick Compani, г. Москва. Для дополнительной дегельминтизации ОСВ применяли овицидный препарат биологического ингибирования БИНГСТИ, производимый ООО «Пуролат - Трейд», г. Ростов-на-Дону.
В задачи изучения входили агрохимические, микробиологические и санитарно-гигиенические исследования исходной компостной смеси в процессе ее компостирования.
Методика. Исследования по компостированию осадка сточных вод проводили на открытой площадке городских очистных сооружений МУП «Новомичуринский водоканал» г. Новомичуринска Рязанской области и на кафедре лесного хозяйства, экологии и селекции растений РГАТУ в 2014-2016 г.
Для компостирования использовали аэробно-стабилизированный обезвоженный осадок сточных вод влажностью 83 %, который смешивали с сосновыми опилками влажностью 24 % в соотношении 1: 0,5 по массе на сухое вещество [7]. Схема опыта: вариант 1 -компостная смесь без обработки; вариант 2 - компостная смесь, обработанная биологическими препаратами; вариант 3 - исходный осадок сточных вод.
Обработку компостной смеси (смесь ОСВ с опилками) BIOFORCE Compost проводили при закладке опытных буртов в соответствии с рекомендациями производителя из расчета 100 г препарата на 1 т осадка сточных вод при разведении водой препарата в соотношении 1:10. Расход рабочей жидкости - 20 л на 1 т ОСВ.
Овицидный препарат биологического ингибирования БИНГСТИ применяли в разведении 1: 400 по истечении 5 мес в мезофильную стадию компостирования.
Опытные бурты закладывали размером 6 х 5 х 2,5 м, имели трапециевидную форму. Объем компостной массы в каждом бурте - 37,5 м3 (30 т). Технологические операции в процессе компостирования были направлены на активную аэрацию всего объема компостной смеси и заключались в двукратном перемешивании в период протекания термофильной стадии компостирования. Длительность компостирования - 203 сут (ноябрь-май), из которых 80 сут - период с температурой окружающей среды ниже 0 °С.
Для определения активности протекания микробиологических процессов внутри буртов закладывали пробные площадки размером 30 х 30 см на высоте 1 м, в которых проводили измерение температуры и отбор точечных проб компостной массы на глубине 50 см. Пробы отбирали на 14-, 105-, 203-ые сут компостирования. В них определяли: рНсол, No6n,, Р205общ , КгОйц, зольность; микробиологические, санитарно-бактериологические, санитарно-паразитологические показатели почвы общепринятыми методами.
Результаты и их обсуждение. Проведенные агрохимические исследования осадка сточных вод, используемого для компостирования, показали, что по содержанию питательных веществ он соответствует требованиям, предъявляемым к удобрениям на основе ОСВ [6], почвогрунтам на основе ОСВ для биологической рекультивации [7]. Наряду с низким содержанием тяжелых металлов и высокими агрохимическими показателями в осадке (содержание органического вещества 47 %, общего азота 3,63, общего калия 0,29, общего фосфора 2,92 %, нейтральной реакцией среды - рН 7,5) повышенные значения индексов БГКП (105) и энтерококков (106), наличие жизнеспособных яиц и личинок
гельминтов свидетельствуют о его биологическом загрязнении и необходимости проведения дополнительных мероприятий по обеззараживанию.
Наблюдения за температурным режимом в исходном бурте и в бурте, обработанном BIOFORCE Compost и БИНГСТИ, на протяжении всего периода компостирования в осеннее - зимний период не выявили существенных отличий в значениях температуры. Термофильный период в обоих опытных вариантах был выражен слабо. Максимальная температура компостной массы в контрольном варианте (без обработки) на 59-ые сут составила 34 °С, в опытном варианте (с обработкой) 31 °С. Таким образом требуемая «пастеризационная» температура в 60 °С не была достигнута [8].
При этом максимальная разница температур компостной массы и окружающей среды наблюдалась на контроле на 45-ые сут и составила 42 °С. В варианте с обработкой BIOFORCE Compost данный показатель не превысил 36 °С .
При стабилизации температуры атмосферного воздуха выше 0°С, после 118 сут компостирования, биотермические процессы в экспериментальных буртах зависели от колебаний температуры окружающей среды.
Традиционным показателем развития микробиологических процессов в компосте, указывающим на степень его зрелости и готовность к внесению в почву, является численность основных физиологических агрономически ценных групп аэробных гетеротрофных микроорганизмов, участвующих в трансформации органических веществ.
Исследования показали, что обработка биологическим препаратом BIOFORCE Compost способствует усилению развития аммонификаторов, микроорганизмов, требующих для своего развития доступных форм минерального азота, грибов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов.
В начале термофильной стадии в опытных буртах наблюдалась более выраженная минерализация органического вещества. Индекс минерализации на 14-ые сут в обработанном варианте был выше, чем на контроле на 11 %. В этот же период в обработанном компосте численность аммонификаторов превышала контрольное значение на 58 %, к 104 сут - на 31, в конце процесса компостирования - на 21 %. В исходном осадке сточных вод, выдерживаемом на иловой площадке, данный показатель в конце эксперимента был ниже контрольного значения на 47 %, а опытного - на 78 %. Численность микроорганизмов на КАА в опытном варианте превысила контрольное значение в начале термофильной стадии на 74 %, к 104 сут - на 31, в конце компостирования - на 8 %. Разница с исходным осадком на контроле составила 62 %, в опыте - 74 %.
Среди микроорганизмов на КАА в опытном обработанном варианте доля актиномицетов в начале компостирования составила 9 %, увеличившись в дальнейшем до 35 %. Этот же показатель в контрольном бурте изменился с 6,5 до 19 %. Численность целлюлозоразрушающих грибов на среде Чапека варьировала на протяжении всего периода наблюдений. На 14-ые сут она превысила контроль на 57%.
Активизация микробиологических процессов под влиянием BIOFORCE Compost способствовала образованию доступных для растений форм питательных веществ, о чем свидетельствуют результаты агрохимических исследований образцов компоста (рис.). Содержа-
ние общего азота в готовом обработанном компосте было выше контрольного на 37 %, фосфора - на 54, органического вещества (в пересчете на углерод) - на 15 %. При этом состав гумуса характеризовался большим содержанием гуминовых кислот (0,61 %) по сравнению с контролем (0,37 %).
азот общий, % Зольность, % «алий общий, % фосфор общий, % органическое вещество, %
10,91 ■ 1.45
171,3
,5
J 0,54 «0,3 необработанн >1 й компост
■ обработанный компост
to,52 ll,12
i--1-1-
Рис. Агрохимические показатели компоста по вариантам опыта
Аэробное компостирование ОСВ в течение 203 сут, проведенное в условиях низких температур окружающей среды не обеспечивало полной дезинфекции конечного продукта, как в контрольном варианте, так и при обработке осадка сточных вод микробиологическим деструктором BIOFORCE Compost.
На 203 сут компостирования в обоих вариантах компостной смеси обнаружены колиформные бактерии и энтерококки в количествах, превышающих допустимые значения. Паразитологические показатели компоста были в норме за счет применения овицидного препарата.
Дальнейшее дозревание компоста в буртах на площадке в течение полугода обеспечило полное отсутствие бактерий группы кишечной палочки и снижение содержания энтерококков до значений, предъявляемых к ОСВ и почвогрунтам, используемым при биологической рекультивации нарушенных земель [7].
Экономическая оценка производства компостов с применением биопрепаратов свидетельствует о двукратном увеличении себестоимости продукции в сравнении с традиционной технологией.
Выводы. 1. Использование микробиологического препарата BIOFORCE Compost для компостирования осадка сточных вод городских очистных сооружений в условиях низких температур окружающей среды:
способствует усилению микробиологических процессов, в том числе минерализации органического вещества на 11 %;
способствует увеличению в готовом компосте количества доступных для растений форм питательных веществ, в том числе азота на 37 %, фосфора - на 54, органического вещества (в пересчете на углерод) - на 15 %;
не обеспечивает «пастеризационной» температуры в бурте (60 °С);
гибель патогенной микрофлоры достигается при увеличении срока выдерживания компоста на площадке до 1 года и более.
2. Использование овицидного препарата биологического ингибирования БИНГСТИ (производитель ООО «Пуролат - Трейд», г. Ростов-на-Дону) в период мезо-фильной стадии компостирования ОСВ в условиях низких температур окружающей среды позволяет достичь полной дегельментизации конечного продукта.
3. Применение биопрепаратов BIOFORCE Compost и БИНГСТИ при компостировании осадка сточных вод увеличивает себестоимость конечного продукта в 2 раза.
Литература
1. Агроэкологическая оценка воздействия обогащенных микробиологическими деструкторами компостов на основе ОСВ на дерново-подзолистую супесчаную почву Владимирской Мещеры. Рауэлиари-вуни A.C.// Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук,- М., 2013. -26 с. 2. Агроэкологическая эффективность аэробного компостирования осадков сточных вод при производстве органических удобрений. С.Д. Карякина., A.B. Каря-кин., В. А. Касатиков// Проблемы агрохимии и экологии. - 2014. - № 3. - С14-18. 3. В А. Касатиков, Н.П. Шабардина. Влияние компостирования осадков сточных вод на агроэкологические свойства удобре-
ний, почвы и растений. Материалы международной научно-практической конференции «Управление продукциионным процессом в агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы» 15-16 июля 2010 г.- Белгород. - С. 57-60. 4. В А. Касатиков. Агротехноло-гические и экологические аспекты компостирования осадков сточных вод.// Сборник докладов форума научно-технического сотрудничества Китая и СНГ, 2006. - С. 272-273. 5. ГОСТ Р 54534-2011 Ресурсосбережение. Осадки сточных вод. Требования при использовании для рекультивации нарушенных земель. 6. ГОСТ Р 54651-2011 Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия.
7. Правкина С.Д., Корякин A.B., Левин В.И., Хабарова Т.В. Способ получения органоминерального удобрения из осадков сточных вод с помощью компостирования. Пат. 2489414 Российская Федерация.
8. СанПиН 2.1.7.573-96. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. 9. СП 1.2.117002. Санитарные правила. Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов.
COMPOSTING OF URBAN SEWAGE SLUDGE WITH BIOLOGICAL PREPARATIONS
S.I). Karyakina1, M.S. Matyukhin1, V.A. Kasatikov2, A V. Karyakin3 'Solov'ev State Aviation Technical University, uL Pushkina 53, Rybinsk, Yaroslavl oblast, 152934 Russia, E-mail': pravkina(g)yandex.ru,; inatmaxCayandex.ru 2All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat, Vyatldno, Sudogda district, Vladimir oblast, 601390 Russia,
E-mail kasv4 7Cayan dex. ru 4MVPEcoprotection, ul Poletaeva 29A, Ryazan', 390035Russia E-mail:karyakin90mailru
Results of studying the agrobiological and microbiological processes occurring in compost mixture of sewage sludge with biological preparations are presented.
Keywords: composting, sewage sludge, microbiology, biological preparation.
УДК 631.416
ВАЛОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ БИОФИЛЬНЫХ МАКРОЭЛЕМЕНТОВ
В ГОРОДСКИХ ПОЧВАХ
В.Г. Мамонтов, д.б.н., РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, О.Б. Рогова, к.б.н., Почвенный институт им.В.В. Докучаева, А.И. Филатова, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 127550, г. Москва, Тимирязевская улица, д.49, Почвенный институт им.В.В. Докучаева, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д., 7 стр.2;
e-mail: filalovaaifa mail. г и
Установлено, что урбаноземы существенно отличаются от зональной дерново-подзолистой почвы валовым содержанием и распределением по профилю био-фильных макроэлементов. По сравнению с дерново-подзолистой почвой в гумусовых горизонтах урбанозе-мов выше валовое содержание: £ — в 1,1-2,1 раза, Р - в 1,4-2,4, Са - в 2,3-5,9, Mg часто в 1,2-1,8 раза. В верхней полуметровой толще урбаноземы содержат больше валовых: Са в 2,3-7,5раза, Р в 3-4,7,8 в 1,1-1,8, Mg в 1,2 раза, также в урбаноземах уже соотношение К : (Са + шире соотношения Са : Mg и Р : &
Ключевые слова: городские почвы, урбаноземы, химические элементы, биофильные элементы, макроэлементы.
Почвенный покров - важная составная часть урбанизированных территорий. Он не только служит основой и вместилищем для городской инфраструктуры, но и выполняет многочисленные экологические функции, в том числе обеспечивает жизнедеятельность зеленых насаждений, являясь для них опорой, источником влаги и питательных веществ и определяет экологическую обстановку в мегаполисе в целом [6, 7, 9]. В процессе роста и развития растения в обязательном порядке усваивают различные химические элементы, выполняющие в них разнообразные физиологические функции. В
растениях обнаружено более 70 химических элементов, 20 из которых относятся к числу необходимых элементов питания и являются важнейшими биофильными элементами [1]. Поэтому для нормального функционирования зеленых растений требуется определенный пищевой режим, т.е. достаточное и сбалансированное содержание в почве питательных веществ.
Естественные фитоценозы в ходе длительной эволюции адаптировались к определенным почвенным условиям, что нельзя сказать о городских экосистемах, которые, за исключением природоохранных зон и заповедных территорий, в большинстве случаев сформированы человеком и представляют собой искусственные образования. При этом свойства городских почв могут не соответствовать требованиям произрастающих на них растений. Неоднократно отмечалось, что городские почвы характеризуются повышенным содержанием подвижных форм азота, фосфора и калия, количество которых нередко превышает оптимальные значения [4, 6].
Избыток и недостаток тех или иных элементов могут негативно повлиять на химический состав растений. В частности, в газонной траве отмечают большой избыток железа и кальция, иногда марганца и фосфора и неблагоприятное соотношения Са : Р [8].
