Использование сточных вод в качестве органических удобрений в агрономии

Сточные воды — это доступный источник влаги и элементов питания, способный существенно сократить расходы на минеральные удобрения. Годовой объем таких стоков в стране достигает 20–21 млрд м³. Однако их состав неоднороден: они содержат минеральные, органические и биологические примеси в твердом, взвешенном и растворенном состоянии. Чтобы полив принес пользу, агроному необходимо точно оценивать состав и происхождение поступающих вод.

Все загрязняющие вещества в стоках разделяют на три группы:

• Минеральные: песок, шлаки, растворы солей, кислот и щелочей.
• Органические: растительные остатки, жировые пленки, физиологические выделения людей и животных.
• Биологические: бактерии, вирусы и другие возбудители инфекций.

Типы сточных вод и их агрономические свойства

В зависимости от происхождения стоки делят на три группы: хозяйственно-бытовые, животноводческие и производственные. Хозяйственно-бытовые стоки образуются в жилом секторе, их объем зависит от водопотребления (около 200–300 л/сут на человека). В большинстве случаев они полностью пригодны для орошения. Животноводческие стоки получают при гидравлическом удалении навоза на комплексах КРС и свинофермах; их рациональнее всего направлять на выращивание кормов для этих же предприятий.

Свойства производственных сточных вод зависят от технологии конкретного производства. Основные характеристики промышленных стоков различных отраслей приведены в таблице. Они определяют возможность безопасного использования воды для полива.

Расчет поливных норм и технология орошения

Объем подаваемых на поле стоков должен строго соответствовать потребностям культуры в воде и питании. На практике применяют два вида орошения: увлажнительное и удобрительное. Каждый метод решает свои агрономические задачи на поле.

• Увлажнительное орошение. Нормы рассчитывают по водопотреблению растений. Концентрация солей в воде должна быть близка к растворам для гидропоники. Регулярные поливы не должны угнетать рост культуры и ухудшать качество урожая.
• Удобрительное орошение. Применяется для прямого снабжения растений питательными элементами. Сточные воды в этом случае работают как жидкое органическое удобрение.

• Азот в 1000 м³ стоков — эквивалент 10–12 т навоза
• Минеральный эквивалент 1000 м³ стоков — 150–200 кг удобрений
• Суточная поливная норма — 5–20 м³/га

Суточный полив в объеме 5–20 м³/га не только оптимален для развития растений, но и создает наилучшие условия для их развития. Одновременно в почве запускаются естественные процессы самоочищения и обеззараживания стоков.

Вневегетационный период — наиболее подходящее время для проведения удобрительных поливов сточными водами с повышенным содержанием органики и элементов питания. Для такого зарядкового орошения целесообразно использовать высококонцентрированные стоки животноводческих комплексов и предприятий пищевой промышленности. Их вносят малыми нормами, так как разбавлять такую воду до стандартных кондиций технически сложно и экономически невыгодно. В летний же период правила меняются: поливать поля можно либо чистой водой, либо стоками, разбавленными до безопасных концентраций.

Прежде чем попасть на орошаемые поля, сточные воды обязательно должны пройти полный цикл очистки на специальных сооружениях. Это предотвращает засорение поливной техники, заиливание почвы и распространение паразитарных инфекций.

1. Механическая очистка. Стоки очищают от крупных плавающих предметов с помощью решеток. Минеральные примеси оседают в песколовках, а грубодисперсные частицы — в отстойниках. Для улавливания легких фракций (жиров, смол и нефтепродуктов) применяют жиро-, нефте- и смолоуловители.
2. Физико-химическая очистка. В обрабатываемую воду вводят специальные реагенты. Они корректируют pH и переводят растворенные примеси в нерастворимый осадок.
3. Биологическая очистка. Происходит за счет жизнедеятельности микроорганизмов, которые обеспечивают минерализацию органики и окислительные процессы. На этом этапе вода освобождается от взвешенных веществ, механических примесей и яиц гельминтов.
4. Обеззараживание. Для уничтожения патогенной микрофлоры сточные воды обрабатывают хлором.

После прохождения всех этапов очистки стоки сбрасывают в накопительный пруд. Здесь в процессе длительного хранения происходит дополнительное отстаивание и естественное самоочищение воды.

• Степень очистки хозяйственно-бытовых стоков — 67–87%
• Объем пруда-накопителя для отстаивания — 5,7 млн м³

Агромелиоративные требования к качеству сточных вод

Перед началом проектирования системы орошения необходимо оценить пригодность стоков для конкретного участка. Состав поливной воды жестко лимитируется в зависимости от типа почв. Превышение допустимых норм может привести к засолению, осолонцеванию или токсикации пахотного слоя.

Орошение сточными водами — это не просто полив, а действенный способ улучшить плодородие почвы и подкормить растения. При многолетнем использовании таких вод на малоплодородных почвах улучшается их гумусное состояние, нейтрализуется избыточная кислотность, повышаются емкость поглощения и степень насыщения основаниями. Это создает благоприятную среду для роста культур, однако требует точного расчета вносимых элементов питания.

• Поливные нормы — 1200–5000 м³/га
• Внесение азота со стоками — 10–39 кг/га
• Внесение фосфора со стоками — 4–16 кг/га
• Внесение калия со стоками — 10–42 кг/га

Правила применения и контроль токсичности сточных вод

Чтобы раскрыть потенциал сточных вод без вреда для урожая, соблюдайте правила сбалансированного питания растений. Сами по себе стоки не покрывают полную потребность культур в элементах питания. Для получения планируемой урожайности необходимо комбинировать поливы с традиционными методами агрохимии.

• Дополнительно вносите минеральные и органические удобрения.
• Рассчитывайте нормы внесения недостающего количества удобрений по выносу питательных веществ с планируемым урожаем.