agronom.me
Меню

Агрохімія

Використання стічних вод як органічних добрив в агрономії

Студентові

6 хв читання

Використання стічних вод як органічних добрив в агрономії

Стічні води — це доступне джерело вологи та поживних речовин, здатне суттєво скоротити витрати на мінеральні добрива. Річний обсяг таких стоків у країні сягає 20–21 млрд м³. Однак їхній склад неоднорідний: вони містять мінеральні, органічні та біологічні домішки у твердому, зваженому та розчиненому стані. Щоб полив приніс користь, агроному необхідно точно оцінювати склад і походження води, що надходить.

Використання стічних вод дозволяє одночасно утилізувати відходи виробництв і забезпечувати поля азотом, кальцієм та органікою.

Усі забруднюючі речовини у стоках поділяють на три групи:

  • Мінеральні: пісок, шлаки, розчини солей, кислот і лугів.
  • Органічні: рослинні залишки, жирові плівки, фізіологічні виділення людей і тварин.
  • Біологічні: бактерії, віруси та інші збудники інфекцій.

Типи стічних вод та їхні агрономічні властивості

Залежно від походження стоки ділять на три групи: господарсько-побутові, тваринницькі та виробничі. Господарсько-побутові стоки утворюються в житловому секторі, їхній обсяг залежить від водоспоживання (близько 200–300 л/добу на людину). У більшості випадків вони повністю придатні для зрошення. Тваринницькі стоки отримують при гідравлічному видаленні гною на комплексах ВРХ та свинофермах; їх найраціональніше спрямовувати на вирощування кормів для цих самих підприємств.

Властивості виробничих стічних вод залежать від технології конкретного виробництва. Основні характеристики промислових стоків різних галузей наведені в таблиці. Вони визначають можливість безпечного використання води для поливу.

Джерело стоків Реакція середовища (рН) та склад Розчинені речовини Вміст натрію (Na) та кальцію (Ca) Агрономічні особливості
Суконні, тонкосуконні фабрики, килимові комбінати Нейтральна або слаболужна; бікарбонатно-сульфатний або бікарбонатно-хлоридний 550–350 мг/л Не більше 40–70 мг/л Низька удобрювальна цінність. Потрібне спільне внесення високих норм мінеральних добрив.
Крохмальні заводи Кисла Підвищена концентрація зважених та розчинених речовин Картопляні стоки багатші на живлення, ніж кукурудзяні Необхідна нейтралізація або вапнування. Через низький вміст фосфору потрібно додатково вносити фосфорні добрива.
Цукрові заводи Слаболужна (рН 7,5–8,0); бікарбонатний склад 1,5–2,5 г/л Ca: 100–350 мг/л; Na: не більше 70–100 мг/л Невисокий вміст хлоридів і сульфатів. Відносно низька удобрювальна цінність.
Гідролізні заводи Слабокисла; сульфатний характер 2,5–3 г/л Переважають солі кальцію та натрію Висока удобрювальна цінність, особливо за азотом.

Оскільки будь-які стічні води містять патогенні біологічні забруднювачі, перед поливом необхідно передбачити їхнє знезараження або суворо контролювати норми витрати.

Показник якості води Суть показника
БСК5 (Біологічна потреба в кисні) Кількість кисню (мг), необхідна для окиснення за визначену кількість діб сполук вуглецю та водню органічних речовин, що містяться в 1 л стічної води.

Розрахунок поливних норм та технологія зрошення

Обсяг стоків, що подаються на поле, повинен суворо відповідати потребам культури у воді та живленні. На практиці застосовують два види зрошення: зволожувальне та удобрювальне. Кожен метод вирішує свої агрономічні завдання на полі.

  • Зволожувальне зрошення. Норми розраховують за водоспоживанням рослин. Концентрація солей у воді повинна бути близькою до розчинів для гідропоніки. Регулярні поливи не повинні пригнічувати ріст культури та погіршувати якість урожаю.
  • Удобрювальне зрошення. Застосовується для прямого постачання рослин поживними елементами. Стічні води в цьому випадку працюють як рідке органічне добриво.
  • Азот у 1000 м³ стоків — еквівалент 10–12 т гною
  • Мінеральний еквівалент 1000 м³ стоків — 150–200 кг добрив
  • Добова поливна норма — 5–20 м³/га

Добовий полив в обсязі 5–20 м³/га не тільки оптимальний для розвитку рослин, а й створює найкращі умови для їхнього розвитку. Одночасно у ґрунті запускаються природні процеси самоочищення та знезараження стоків.

Параметр поливу Значення
Середня норма зрошення 4000 м³/га
Еквівалент внесення гною при середній нормі 40–50 т/га

Позавегетаційний період — найбільш підходящий час для проведення удобрювальних поливів стічними водами з підвищеним вмістом органіки та поживних речовин. Для такого зарядного зрошення доцільно використовувати висококонцентровані стоки тваринницьких комплексів та підприємств харчової промисловості. Їх вносять малими нормами, оскільки розбавляти таку воду до стандартних кондицій технічно складно та економічно невигідно. У літній же період правила змінюються: поливати поля можна або чистою водою, або стоками, розбавленими до безпечних концентрацій.

Висококонцентровані стічні води можна використовувати виключно для позавегетаційного зарядного зрошення. У період вегетації культур необхідно переходити на полив чистою водою або розбавленими стоками, щоб уникнути опіків рослин та засолення ґрунтового профілю.

Перш ніж потрапити на зрошувані поля, стічні води обов'язково повинні пройти повний цикл очищення на спеціальних спорудах. Це запобігає засміченню поливної техніки, замуленню ґрунту та поширенню паразитарних інфекцій.

  1. Механічне очищення. Стоки очищають від великих плаваючих предметів за допомогою решіток. Мінеральні домішки осідають у пісковловлювачах, а грубодисперсні частинки — у відстійниках. Для вловлювання легких фракцій (жирів, смол і нафтопродуктів) застосовують жиро-, нафто- і смоловловлювачі.
  2. Фізико-хімічне очищення. В оброблювану воду вводять спеціальні реагенти. Вони коригують pH і переводять розчинені домішки у нерозчинний осад.
  3. Біологічне очищення. Відбувається за рахунок життєдіяльності мікроорганізмів, які забезпечують мінералізацію органіки та окислювальні процеси. На цьому етапі вода звільняється від зважених речовин, механічних домішок і яєць гельмінтів.
  4. Знезараження. Для знищення патогенної мікрофлори стічні води обробляють хлором.

Після проходження всіх етапів очищення стоки скидають у накопичувальний ставок. Тут у процесі тривалого зберігання відбувається додаткове відстоювання та природне самоочищення води.

  • Ступінь очищення господарсько-побутових стоків — 67–87%
  • Об'єм ставка-накопичувача для відстоювання — 5,7 млн м³

Агромеліоративні вимоги до якості стічних вод

Перед початком проєктування системи зрошення необхідно оцінити придатність стоків для конкретної ділянки. Склад поливної води жорстко лімітується залежно від типу ґрунтів. Перевищення допустимих норм може призвести до засолення, осолонцювання або токсикації орного шару.

Агромеліоративний показник Дерново-підзолисті Торф'яно-глеєві Сірі лісові Чорноземи Каштанові Сильнозасолені та солонці
Сухий залишок, г/л <4,5 <3,5 <3,5 <2,5 <2,0 <0,6
Мінеральні речовини, мг/л <3,0 <2,0 <2,5 <1,5 <1,2 <0,3
Реакція середовища (рН) 6,0–8,5 5,0–7,5 5,5–8,5 5,5–7,5 6,0–7,5 5,0–7,0
Натрій, мг/л <500 <400 <450 <300 <200 <50
Кальцій, мг/л <750 <600 <650 <500 <450 <200
Калій, мг/л <150 <150 <125 <100 <75 <100
Хлор, мг/л <500 <400 <400 <350 <300 <150
Сульфати, мг/л <550 <450 <500 <400 <350 <150
Загальна лужність*, мг/л <1750 <1600 <1650 <1300 <1200 <500
Азот: загальний, мг/л <250 <200 <200 <150 <150 <150
Азот: амонійний, мг/л <150 <100 <150 <100 <100 <100
Фосфор, мг/л <100 <75 <75 <75 <75 <75
Бихроматна окиснюваність, мг О2/л <2000 <1500 <1800 <1500 <1350 <1100
БСК, мг О2/л <1600 <1200 <1300 <1250 <850 <550
Специфічні речовини органічного походження, мг/л <250 <100 <200 <300 <200 <150
Зважений осад, мг/л <3000 <3000 <3000 <3000 <3000 <3000
Співвідношення Na:Са, ммоль-ек <3:1 <2,5:1 <3:1 <2:1 <1:1 <0,5

Зрошення стічними водами — це не просто полив, а дієвий спосіб поліпшити родючість ґрунту і підживити рослини. При багаторічному використанні таких вод на малородючих ґрунтах поліпшується їхній гумусний стан, нейтралізується надлишкова кислотність, підвищуються ємність поглинання і ступінь насичення основами. Це створює сприятливе середовище для росту культур, проте потребує точного розрахунку внесених поживних речовин.

  • Поливні норми — 1200–5000 м³/га
  • Внесення азоту зі стоками — 10–39 кг/га
  • Внесення фосфору зі стоками — 4–16 кг/га
  • Внесення калію зі стоками — 10–42 кг/га

Правила застосування та контроль токсичності стічних вод

Щоб розкрити потенціал стічних вод без шкоди для врожаю, дотримуйтесь правил збалансованого живлення рослин. Самі по собі стоки не покривають повну потребу культур у поживних речовинах. Для отримання планованої врожайності необхідно комбінувати поливи з традиційними методами агрохімії.

  • Додатково вносьте мінеральні та органічні добрива.
  • Розраховуйте норми внесення недостатньої кількості добрив за винесенням поживних речовин із планованим урожаєм.

Порушення режиму поливу або використання стічних вод із концентрацією шкідливих домішок вище гранично допустимої може призвести до деградації ґрунту та загибелі посівів. Перед початком зрошення обов'язково звіряйте хімічний склад стоків із нормативами ГДК.

Інгредієнт Гранично допустима концентрація (ГДК), мг/л
Загальна концентрація для легких ґрунтів 5000,0
Загальна концентрація для середніх ґрунтів 3000,0
Загальна концентрація для важких ґрунтів 1500,0
Азотовмісні речовини 250,0 кг за вегетаційний період
Ацетон 40,0
Барій 4,0
Бор 0,5
Ванадій 10,0
Вольфрам 10,0
Детергенти 30,0
Залізо 2,0
Капролактам 200,0
Кобальт 1,0
Магній 300,0
Марганець 1,0
Мідь 200,0
Метанол 200,0
Метиловий ефір метакрилової кислоти 50,0
Миш'як 0,2
Натрій карбонатний для гумідної зони 200,0
Натрій карбонатний для аридної зони 100,0
Нікель 0,5
Нітрити 0,5
Нігрол акрилової кислоти 100,0
Роданіди 2,0
Свинець 0,2–2,0
Смоли рослинні 5,0
Сульфат кобальту 2,0
Сульфат міді 7,0
Фенол 40,0
Формальдегід 50,0
Хлориди 300,0
Ціаністі сполуки 10,0
Ціанід калію 0,2
Цинк 2,0

Читайте також