У данноі? роботі були розглянуті різні органічні компоненти для додавання в осади стічних для отримання органічних добриві? шляхом компостування. В якості наповнювача? використовувалися деревна тирса, пивна дробина і бурі водорості. Тирса є відходом лесоперерабативающеі? промисловості, пивна дробина - піщевоі? промисловості. Компостні суміші на основі осадів стічних вод, отримані в лабораторних умовах, піддалися аналізу за основними агрохімічними показниками, а також проводилося визначення на утримання важких металів у них. В ході роботи також проводилося фітотестірованіе водних витяжок ґрунтових сумішей? при додаванні отриманих компостів. Дане дослідження дозволяє зробити висновок про те, що розглядаються компости можна віднести до второи? групі органічних добриві? на основі осадів стічних вод.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - А. А. Яшкина, О. А. Федорова, Е. А. Кірдішова


THE AGROCHEMICAL PROPERTIES OF THE COMPOSTS BASED ON THE WASTEWATER SLUDGE WITH ADDING DIFFERENT FILLINGS

The paper examines different organic components for adding into wastewater sludge to produce organic fertilizers by the compost method. Wood shavings, spent grain and brown algae were used as bulker materials. Wood shavings are wastes from wood processing industry, spent grain is from brewery industry. The compost mixtures based on sewage sludge were obtained in the laboratory, they were analyzed through the main agrochemical parameters, in addition to that the determination of the content of heavy metals in them was provided. The phyto-testing of water extracts from soil mixtures with adding the compost was also provided in this paper. Due to this research we can come to the conclusion that the examined composts could be referred to the second group of organic fertilizers on the wastewater sludge basis.


Область наук:

  • екологічні біотехнології

  • Рік видавництва: 2018


    Журнал

    Проблеми регіональної екології


    Наукова стаття на тему 'Агрохімічні показники компостів на основі осадів стічних вод, отриманих при додаванні різних наповнювачів?'

    Текст наукової роботи на тему «Агрохім показники компостів на основі осадів стічних вод, отриманих при додаванні різних наповнювачів?»

    ?УДК 628.381.1: 57.084.1

    Агрохімічних показників компост НА ОСНОВІ ОСАДУ стічних вод, ОТРИМАНИХ ПРИ додаванням різних НАПОВНЮВАЧІВ

    А. А. Яшкина, старший викладач, н. с., Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.,

    О. А. Федорова, к. Т. Н., Завідувач кафедри, ФГБОУ ВО «Мурманський державний технічний університет», м Мурманськ, Росія, Е. А. Кірдішова, провідний інженер, ФГБУ «Центр лабораторного аналізу і технічних вимірювань по Північно -Західну федеральному округу »(ЦЛАТІ по Мурманської області)

    У даній роботі були розглянуті різні органічні компоненти для додавання в осади стічних для отримання органічних добрив шляхом компостування. Як наповнювачі використовувалися деревна тирса, пивна дробина та бурі водорості. Тирса є відходом лісопереробної промисловості, пивна дробина - харчової промисловості. Компостні суміші на основі осадів стічних вод, отримані в лабораторних умовах, піддалися аналізу за основними агрохімічними показниками, а також проводилося визначення на вміст важких металів в них. В ході роботи також проводилося фітотестірованіе водних витяжок ґрунтових сумішей при додаванні отриманих компостів. Дане дослідження дозволяє зробити висновок про те, що розглянуті когось пости можна віднести до другої групи органічних добрив на основі осадів стічних вод.

    The paper examines different organic components for adding into wastewater sludge to produce organic fertilizers by the compost method. Wood shavings, spent grain and brown algae were used as bulker materials. Wood shavings are wastes from wood processing industry, spent grain is from brewery industry. The compost mixtures based on sewage sludge were obtained in the laboratory, they were analyzed through the main agro-chemical parameters, in addition to that the determination of the content of heavy metals in them was provided. The phyto-testing of water extracts from soil mixtures with adding the compost was also provided in this paper. Due to this research we can come to the conclusion that the examined composts could be referred to the second group of organic fertilizers on the wastewater sludge basis.

    Ключові слова: осади стічних вод, компост, пивна дробина, бурі водорості, важкі метали.

    Keywords: wastewater sludge, compost, spent grain, brown algae, heavy metals.

    Вступ. Об'єктом дослідження в даній роботі є компостні суміші на основі осаду стічних вод. Компост - органічне добриво, отримане в результаті розкладання органічних відходів рослинного або тваринного походження [1]. Існують різні рецептури приготування компосту. В основі приготування компосту лежить процес розкладання, який в середовищі накопиченого органічного матеріалу під впливом тепла, вологості, внутрішніх реакцій взаємодії речовин і життєдіяльності мікроорганізмів.

    Основні компоненти, що вносяться до компостні суміші:

    1) осади стічних вод (ОСВ) - є основним наповнювачем для компостній суміші. Вони містять до 50% органічної речовини, 1-2% загального азоту, 3-5% фосфору, а також мікроелементи, мають нейтральну або близьку до нейтральної реакцію середовища [2];

    2) пивна дробина є відходом пивоваріння з великою вологістю і характеризується нестійкістю при зберіганні. Незважаючи на безліч відомих способів зберігання і переробки пивної дробини, вона не використовується повністю в якості вторинної сировини, що призводить до її накопичення на пивоварних підприємствах з наступною псуванням: розкладанню і перегнивання. Пивна дробина є субстратом, багатим органічними і мінеральними речовинами: білками, жирами, клітковиною і ін. Так, використання пивної дробини дозволяє вирішити проблему пивоварних виробництв, пов'язану з накопиченням і зберіганням даного відходу, а при внесенні дробини в суміш зростає активність мікроорганізмів [3] ;

    3) деревна тирса містять велику кількість вуглецю, вони роблять структуру ґрунту воздухопроницаемой і вологоємність;

    4) морські водорості є джерелом азоту, вносяться для того, щоб уникнути азотного голодування у мікроорганізмів в процесі компостування.

    Змішуючи вище перераховані компоненти в різних за обсягом співвідношеннях, отримують різні за агрохімічними показниками компостні суміші. Дані суміші нормуються і контролюються за основними показниками, які

    вказані в ГОСТ Р 54651-2011 «Добрива органічні на основі осаду стічних вод». В даному документі добрива діляться на дві групи.

    Добрива групи 1: добрива на основі осадів стічних вод, що використовуються для вирощування технічних, кормових, зернових та сиде-ральних культур, в особистому підсобному господарстві при вирощуванні розсади овочевих та квіткових культур [4].

    Добрива групи 2: добрива на основі осадів стічних вод, які використовуються під посадки лісогосподарських культур уздовж доріг, в розплідниках лісових і декоративних культур, квітникарстві, для окультурення виснажених грунтів, рекультивації порушених земель і укосів автомобільних доріг, рекультивації звалищ твердих побутових відходів [4].

    Зміст масової частки загального фосфору має бути не менше 0,7%, такий зміст забезпечується наявністю в компостній суміші ОСВ. Зміст масової частки загального азоту не менше 0,6% досягається також наявністю ОСВ і морськими водоростями. Вологість компостній суміші повинна бути не більше 70% для обох вміст важких металів (ТМ) в отриманих добривах.

    Готовий компост являє собою однорідну сипучу масу, зручний для транспортування, фасування і внесення в грунт і може широко використовуватися в землеробстві: в якості основного органічного добрива, підживлення, мульчирующего антисептичний груп добрив. Наявність органічної речовини має бути не менше 30%, що також досягається завдяки складу самих ОСВ і органічним наповнювачам. Також в даному ГОСТ наведено максимально допустимий матеріалу, субстрату для підготовки грунтів, виготовлення поживних сумішей [3].

    Матеріали та методи. Компостні суміші осадів стічних вод закладалися за кількома рецептурами:

    1) компостну суміш з осаду каналізаційних очисних споруд селища Мурмаши Мурманської області, тирси, деревного пилу за обсягом змішують в пропорціях 4: 3,5: 0,5 (далі позначається як К);

    2) компостну суміш з осаду каналізаційних очисних споруд селища Мурмаши Мурманської області, пивної дробини, тирси, деревного пилу за обсягом змішують в пропорціях 2: 2: 3,5: 0,5 (далі позначається як Д);

    3) компостну суміш з осаду каналізаційних очисних споруд селища Мурмаши Мурманської області, тирси, сухих водоростей

    Fucus vesiculosus, деревного пилу за обсягом змішують в пропорціях 4: 2: 1: 0,5 (далі позначається як В).

    Досвід по лабораторному компостування проводився 90 діб. Рецептура приготування компосту в скороченому вигляді представлена ​​в табл. 1.

    Агрохімічний аналіз компостних сумішей проводився за такими показниками:

    1) зольність (по ГОСТ 27784-88 [5]);

    2) вміст органічної речовини (по ГОСТ 26213-91 [6]);

    3) зміст загального азоту (за методом К'єль-даля з фотометричним закінченням з реактивом Несслера [7]);

    4) зміст валового фосфору (по ГОСТ 26261-84 [8]);

    5) масовий вміст ТМ методом полум'яної спектрометрії.

    Для проведення фітотестірованія використовувалися контейнери, що представляють собою бокси для електронних оптичних компакт-дисків, оскільки вони дозволяють проводити фітотесті-вання в «вертикальному виконанні» (рис. 1). Тест-культури, що застосовуються для фітотеста: овес посівної (Avena sativa) і капуста городня (Brassica oleracea).

    Грунтові суміші для витяжок готувалися шляхом додавання подрібненої просіяного компостній суміші в грунт в співвідношенні 1: 4. Грунтові витяжки готуються згідно ГОСТ Р 54496-2011 [9]. Далі вони наносилися на всмоктуючий матеріал (розпушена целюлозна пульпа), розташований в нижній частині контейнера. Досліджувані насіння рослин - капусти і вівса (по 10 насіння) містилися в підготовлені контейнери, де знаходився зволожений грунтової витяжкою всмоктуючий матеріал.

    Процес зростання тест-культур фіксувався за допомогою сканування контейнерів на МФУ

    Таблиця 1 Рецептура компостів на основі ОСВ

    Позначення * Обсяг ОСВ, 3 дм3 Обсяг пивної дробини, 3 дм3 Обсяг тирси, 3 дм3 Обсяг водоростей, 3 дм3 Пил древес- 3 ная, дм

    До 4 0 3,5

    0

    Д 2 + 2 3,5 0,5

    В 4 0 2 1

    *) Розшифровка позначень наведено в тексті статті

    ЄТС =

    _ CK - СОП

    C

    100%,

    K

    де Eje - ефект гальмування,%; Соп - середня довжина проростків в досвіді, мм; Ск - середня довжина проростків в контролі, мм.

    ЄТС =

    Mv - M

    K

    ОП

    M

    100%,

    K

    лучанин компостні суміші з вимогами, що пред'являються до органічних добрив, одержуваних на основі ОСВ. На діаграмах прямими позначені необхідні або максимальні рівні вмісту речовин в добривах 1-й і 11-й груп.

    Зміст ТМ дозволяє віднести отримані компости до другої групи добрив, оскільки перевищені значення за такими мікроелементам, як цинк і мідь за всіма компосту, кадмій - в компості К, миш'як - в компості В.

    Мал. 1. Пластиковий контейнер і насіння вівса і капусти

    (Принтер-сканер-копір). Обробка отриманих зображень відбувається за допомогою програми AutoCAD 2012.

    Як показники фітотеста були прийняті:

    • висота проростка С, мм;

    • маса проростка М, г.

    Всі зазначені вище показники досить легко фіксуються в процесі спостереження за ростом рослин. Термін експозиції склав 6 днів.

    Визначення фітотоксичної ефекту проведено відповідно до методики [10] шляхом зіставлення показників тест-функцій (М і С) насіння вівса посівного (Avena sativa) і капусти городньої (Brassica oleracea). В якості контролю була використана грунтова витяжка без додавання компосту.

    Величина ефекту гальмування визначена за формулою:

    Мал. 2. Масова частка золи (а) і органічної речовини (б) в компостах

    III III

    і К Д В 'до д в

    компост - добрива компост - добрива

    а) б)

    Мал. 3. Масова частка азоту (а) і фосфору (б)

    300 м 250? 200

    | L50 § 100

    * 50

    20

    i 15

    10

    | Компост - група - група

    добрив I добриві п

    | Компост-група - група

    добрив I добрив П

    Мал. 4. Вміст свинцю і кадмію в сухій речовині компостів

    де БТС - ефект гальмування,%; Моп - середня маса проростків в досвіді, г; Мк - середня маса проростків в контролі, р.

    Результати та обговорення. Проведені агрохімічні аналізи дозволяють порівняти з-

    група - група

    - група - група

    Мал. 5. Вміст цинку і міді в сухій речовині компостів

    250

    §? 00

    150

    е 100

    50

    600

    ? 500 м

    ?400

    .| Зоо Ь

    3 200 ° 3 100

    | Компост- група - група

    добрив I добрив П

    § 7. 6

    ?5

    й] про

    12

    § 10 п

    -Ь °

    Й 4 2 4

    2 0

    I компост - група - - група

    добрив I добрив П

    до д в

    | Компост - група - група

    добрив I добрив П

    Мал. 6. Вміст нікелю і хрому в сухій речовині компостів

    Мал. 7. Вміст ртуті і миш'яку в сухій речовині компостів

    Витяжка | До Д В | Грунт а) овес

    Витяжка | До Д В | Грунт б) капуста

    Витяжка До Д "В" Грунт а) овес

    Витяжка • До Д »В» Грунт б) капуста

    Мал. 8. Маса проростків тест-культур

    Мал. 9. Довжина проростків тест-культур

    0%

    3 -10%

    -20%

    -30%

    І, ^ 10%

    У -50%

    Е -60%

    • РН -70%

    • Про "т -80%

    |к д «в

    а) овес

    |К Д-В б) капуста

    Мал. 10. Ефект гальмування по масі проростків тест-культур

    • До д в

    а) овес

    • До Д В

    б) капуста

    Мал. 11. Ефект гальмування по довжині проростків тест-культур

    Морфопараметріческіе показники рослинних тест-об'єктів

    Таблиця 2

    Витяжка Рослина Маса сира, г Довжина стебла, мм Частка від контролю Ефект гальмування,%

    маса сира довжина стебла маса сира довжина стебла

    До Капуста 0,0280 ± 0,0053 28,59 ± 6,95 1,0728 1,0562 -7,28% -5,62%

    Овес 0,0412 ± 0,0064 55,90 ± 8,37 1,3248 1,3725 -32,48% -37,25%

    Д Капуста 0,0284 ± 0,0024 29,07 ± 1,94 1,0881 1,0739 -8,81% -7,39%

    Овес 0,0505 ± 0,0000 62,76 ± 7,39 1,6238 1,5409 -62,38% -54,09%

    У Капуста 0,0293 ± 0,0079 31,72 ± 4,92 1,1226 1,1718 -12,26% -17,18%

    Овес 0,0546 ± 0,0049 64,42 ± 5,77 1,7556 1,5816 -75,56% -58,16%

    Грунт Капуста 0,0261 ± 0,0025 27,07 ± 3,70 1,0000 1,0000 0,00% 0,00%

    Овес 0,0311 ± 0,0085 40,73 ± 8,67 1,0000 1,0000 0,00% 0,00%

    Результати екотоксикологічних фітотес-вання наведені в табл. 2, а також на рис. 8 і 9.

    Як видно з рис. 10 і 11 фітотоксичної ефект при внесенні компостів в грунт відсутня по всім тест-об'єктів.

    Висновок. Компост відповідає вимогам до якості органічних добрив на ос-

    нове осадів стічних вод 2-ї групи, які можуть бути використані під посадки ліс-господарських культур уздовж доріг, в розплідниках лісових і декоративних культур, квітникарстві, для окультурення виснажених грунтів, рекультивації порушених земель і укосів автомобільних доріг, рекультивації звалищ твердих побутових відходів [ 4].

    бібліографічний список

    1. ГОСТ Р 53042-2008 Добрива органічні. Терміни та визначення [Електронний ресурс] Введ. 2009.10-13. - Режим доступу: http://vsegost.com/Catalog/47/47925.shtml (дата звернення 20.04.2015).

    2. Мерзла Г. Е. Використання органічних відходів в сільському господарстві [Текст] / Г. Є. Мерзла // Журнал російського хімічного товариства ім. Д. І. Менделєєва. - 2005. - Т. хих. - № 3. - С. 48-54.

    3. Пат. 2249581, МПК С 05 Б3, С 05 Б15. Російська Федерація, Спосіб приготування компосту з використанням пивної дробини / Ковальов Н. Г., Сульман Е. М .; заявник і власник патенту науково-дослідний інститут сільськогосподарського використання меліорованих земель (ДПІУ ВНІІМЗ). - заявл. 31.12.2003; опубл. 10.04.2005, Бюл. 38.

    4. ГОСТ Р 54651-2011 Добрива органічні на основі осадів стічних вод. Технічні умови [Електронний ресурс] Введ. 2011.11-13. - Режим доступу: http://vsegost.com/Catalog/51/51784.shtml (дата звернення 20.04.2015).

    5. ГОСТ 27784-88 Грунти. Метод визначення зольності торф'яних і оторфованних горизонтів грунтів [Електронний ресурс] Введ. 1989.01-01. - Режим доступу: http://standartgost.rU/g/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2%2027784-88 (дата звернення 20.05.2014).

    6. ГОСТ 26213-91 Грунти. Методи визначення органічної речовини [Електронний ресурс] Введ. 1993.01-07. - Режим доступу: http://vsegost.com/Catalog/10/10564.shtml (дата звернення 20.05.2014).

    7. Арінушкіна Е. В. Керівництво по хімічному аналізу грунтів [Текст] / Є. В. Арінушкіна. - 2-е вид. - М .: МГУ, 1970. - 488 с.

    8. ГОСТ 26261-84 Грунти. Методи визначення валового фосфору і валового калію [Електронний ресурс]. Введ. 1985.01-07. - Режим доступу: http://www.opengost.ru/iso/13_gosty_iso/13080_gost_iso/1308010_gost_iso/4527-gost-26261-84-pochvy.-metody-opredeleniya-valovogo-fosfora-i-valovogo-kaliya.html (дата звернення 20.05.2014).

    9. ГОСТ Р 54496-2011 (ИСО 8692: 2004) Вода. Визначення токсичності з використанням зелених прісноводних одноклітинних водоростей [Електронний ресурс]. Введ. 2013.01-01. - Режим доступу: http://docs.cntd.ru/document/ 1200088154 (дата звернення 20.05.2015).

    10. ФР.1.39.2006.02264 Методика виконання вимірювань схожості насіння і довжини коренів проростків вищих рослин для визначення токсичності техногенно-забруднених грунтів [Текст]. - СПб., 2009. - 19 с.

    THE AGROCHEMICAL PROPERTIES OF THE COMPOSTS BASED ON THE WASTEWATER SLUDGE WITH ADDING DIFFERENT FILLINGS

    A. A. Yashkina, senior lecturer, researcher, Murmansk State Technical University, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.;

    O. A. Fedorova, Ph. D. (Engineering), Head of the department,

    E. A. Kirdishova, leading engineer, the laboratory analysis and technical measurements for the Northwestern Federal District (CLATI

    in the Murmansk Region). Murmansk, Russia.

    References

    1. GOST R 53042-2008 Organic fertilizers. Terms and definitions [Electronic resource] Intr. 2009. 10-13. Access mode: http://vsegost.com/Catalog/47/ 47925.shtml (reference date 20.04.2017) [in Russian]

    2. Myorzlaya G. Y. Organic waste usage in agriculture [Text] / G. Y. Myorzlaya // Journal of Russian chemical society named after D. I. Mendeleyev. 2005. Vol. XLIX. P. 48-54. [In Russian]

    3. Pat. 2249581, MPK C 05 F3, C 05 F 15. Russian Federation, Method of compost production by using spent grain / Kovalyov N. G., Sulman E. M .; applicant and patentee science research institute of agricultural using the meliorative soils. appl. 31.12.2003; print. 10.04.2005. Bul. 38. [in Russian]

    4. GOST R 54651-2011 Organic fertilizers on the basis sewage sludge. Specifications [Electronic resource] Intr. 2011. 11-13. Access mode: http://vsegost.com/Catalog/51/51784.shtml (reference date 20.04.2017) [in Russian]

    5. GOST 27784-88 Soils. Method for determining of ash content in peat and peat-containing soil horizonts [Electronic resource] Intr. 1989. 01-01. Access mode: http://standartgost.ru/g/%D0% 93% D0% 9E% D0% A1% D0% A2% 2027784-88 (reference date 20.05.2017) [in Russian]

    6. GOST 26213-91 Soils. Methods for determining of organic matter [Electronic resource] Intr. 1993. 01-07. Access mode: http://vsegost.com/ Catalog / 10 / 10564.shtml (reference date 20.05.2017) [in Russian]

    7. Arinushkina Y. V. Chemical analysis of soils manual [Text] / Y. V. Arinushkina. - M .: MSU, 1970. - 488 p. [In Russian]

    8. GOST 26261-8 Soils. Methods for determining total phosphorus and total potassium [Electronic resource] Intr. 1985. 01-07. Access mode: http://www.opengost.ru/iso/13_gosty_iso/13080_gost_iso/1308010_gost_iso/4527-gost-26261-84-pochvy.-me-tody-opredeleniya-valovogo-fosfora-i-valovogo-kaliya.html ( reference date 20.05.2017) [in Russian]

    9. GOST R 54496-2011 (ISO 8692: 2004) Water quality - Freshwater algal growth inhibition test with unicellular green algae [Electronic resource] Intr. 2013. 01-01. Access mode: http://docs.cntd.ru/document/1200088154 (reference date 20.05.2015).

    10. FR.1.39.2006.02264 Method for providing growth estimation of seeds and length of roots higher plants for determining toxicity of technogenic polluted soils [Text]. SPb., 2009. 19 p. [In Russian].


    Ключові слова: осади стічних вод /компост /пивна дробина /бурі водорості /важкі метали /wastewater sludge /compost /spent grain /brown algae /heavy metals

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити