Использование осадков сточных вод в качестве органического удобрения для полей

Осадки сточных вод (ОСВ) — это ценный и восполняемый источник органического вещества для полей. Объемы этого сырья растут ежегодно: в развитых странах на одного жителя приходится 19–25 кг сухого осадка в год (около 52 г в сутки). В России с населением 141 млн человек (из них 101 млн — городское) ежегодно образуется около 2,5 млн тонн сухого осадка. Однако в качестве удобрения у нас используется всего 5–7% этого объема, в то время как за рубежом этот показатель достигает в среднем 32,4%.

Как готовят и обеззараживают осадки для полей

Свежий осадок после первичных отстойников составляет 0,5–1,0% от объема очищаемых сточных вод. Такое сырье имеет влажность 92–95% и высокую бактериальную загрязненность. Использовать его без предварительной подготовки нельзя: сначала массу обеззараживают и обезвоживают.

На очистных сооружениях применяют несколько методов механического обезвоживания:

• естественная сушка на иловых площадках;
• реагентное и безреагентное центрифугирование;
• реагентная ваку-ум-фильтрация;
• фильтр-прессование.

Чтобы ускорить процесс, применяют термическое или химическое обеззараживание. Термическую обработку проводят путем сбраживания смеси первичного осадка и избыточного активного ила (в соотношении 1:1) в метантенках при температуре 56–58 °С. На небольших очистных станциях производительностью до 30 тыс. м³/сутки используют камеры дегельминтизации, где механически обезвоженный осадок прогревают газовыми инфракрасными горелками до 60 °С.

В зависимости от принятой на очистной станции технологии, агрономы могут приобрести удобрение в трех формах:

• жидкие осадки (влажность 92–97%);
• подсушенные или обезвоженные (влажность 60–80%);
• термически высушенные осадки (ТВО) (влажность 10–40%).

Термически высушенные осадки (ТВО) наиболее удобны для работы. После метанового сбраживания или сушки они полностью очищены от личинок и яиц мух, гельминтов и неспоровых микроорганизмов. Это сухой сыпучий продукт, который не слеживается при хранении и легко вносится в почву.

Питательная ценность и химический состав ОСВ

Химический состав удобрения нестабилен и зависит от состава сточных вод и технологии их очистки. Содержание органического вещества в сыром осадке достигает 75% в расчете на сухое вещество. Оно состоит преимущественно из белков, углеводов, жиров и лигнина.

• Использование ОСВ в РФ — 5–7%
• Использование ОСВ в развитых странах — 32,4%
• Органическое вещество в сухом остатке — до 75%
• Температура обработки в метантенках — 56–58 °С

Осадки сточных вод богаты азотом, фосфором и кальцием, но бедны калием. Эту особенность необходимо учитывать при расчете системы питания: при использовании ОСВ дефицит калия на полях придется компенсировать минеральными удобрениями.

Ниже приведена статистика производства и утилизации осадков сточных вод в различных странах:

Содержание элементов питания в осадках существенно меняется в зависимости от метода их обработки на очистных сооружениях:

По содержанию тяжелых металлов значительная часть осадков сточных вод (ОСВ) полностью удовлетворяет международным агроэкологическим требованиям. При этом химический и зольный состав осадков всегда специфичен, так как напрямую зависит от состава поступающих на очистку промышленных стоков.

Прежде чем использовать сырой осадок в качестве удобрения, необходимо проверить его на соответствие базовым нормативам качества. Партия сырья допускается к применению при следующих показателях:

• Органическое вещество — не менее 40 %
• Влажность — не более 82 %
• Азот (N) — 1,6 %
• Фосфор (P2O5) — 0,6 %
• Калий (K2O) — 0,2 %

Технология компостирования ОСВ и правила внесения на полях

Для ускорения процесса дегельминтизации осадков на их основе готовят компосты. В качестве наполнителей используют твердые бытовые отходы, опилки или торф. При смешивании с опилками или бытовыми отходами пропорции зависят от сезона:

• в летнее время соотношение наполнителя к осадку составляет от 0,5:1 до 1–1,5:1;
• в зимний период долю наполнителя увеличивают — от 1:1 до 2–3:1.

Смешивать осадок с торфом можно в любое время года, для этого подходят все его виды. Пропорции зависят от качества торфа и сезона закладки. В зимний период для лучшего саморазогрева смеси долю торфа увеличивают, выдерживая соотношение 2–1,5:1. При весенне-летней закладке это соотношение составляет 1,5–1:1. Чтобы повысить качество торфосодержащего компоста, в смесь добавляют известь из расчета 15–20 кг на тонну готовой массы.

Срок созревания компостов летом составляет 1,5–2 месяца, зимой процесс затягивается до 3–4 месяцев.

Правильно приготовленный зрелый компост без добавления минеральных туков (при рН 6,7–7,0) в расчете на сухое вещество должен содержать:

• органического вещества — не менее 50 %;
• общего азота (Nобщ) — 1,8–2,0 %;
• общего фосфора (P2O5 общ) — 1,0–1,2 %;
• калия (K2O) — 0,2–0,5 %.

Осадки и компосты наиболее выгодно применять в пригородных хозяйствах, расположенных вблизи очистных станций, обязательно контролируя содержание в них токсичных веществ. Оптимальный срок внесения под основную обработку — осень. Также допускается летнее внесение при подготовке чистых паров и на полях, освобождающихся в начале сезона. Осенние дожди и весеннее снеготаяние эффективно вымывают из корнеобитаемого слоя легкорастворимые соединения, входящие в состав ОСВ, в первую очередь хлор.

Нормы внесения удобрений рассчитывают по сухому веществу с учетом типа и окультуренности почв на конкретном участке.

Осадки сточных вод на полях обычно применяют совместно с минеральными удобрениями.

Применение осадков сточных вод требует строгого соблюдения природоохранных норм. Удобрения разрешено распределять только на ровных участках, не подверженных водной эрозии. Уровень залегания грунтовых вод на поле должен быть не выше 40 см от поверхности почвы. Если работы проводятся на мелиорированных землях, вдоль магистральных каналов обязательно оставляют защитные полосы шириной не менее 30 м.