ПЕРСПЕКТИВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО БИОУДОБРЕНИЯ ПУТЁМ БИОКОМПОСТИРОВАНИЯ АКТИВНОГО ИЛА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В статье обоснованы перспективы получения органического биоудобрения путём биокомпостирования активного ила Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков г. Ташкента. Определены агрохимический, элементный и микробиологический состав активного ила. Проанализирована целесообразность использования бактериального удобрения TERIA-S для биокомпостирования активного ила. Выявлено стимулирующее влияние полученного нового органического биоудобрения на биометрические показатели роста и развития проростков хлопчатника.

ABSTRACT

The article substantiates the prospects of obtaining organic biofertilizer by biocomposting activated sludge from the Salar wastewater treatment plant in Tashkent. The agrochemical, elemental and microbiological composition of activated sludge has been determined. The expediency of using the bacterial fertilizer TERIA-S for biocomposting activated sludge is analyzed. The stimulating effect of the obtained new organic biofertilizer on the biometric indicators of the growth and development of cotton seedlings has been revealed.

Ключевые слова: активный ил, состав ила, бактериальное удобрение TERIA-S, биокомпостирование, хлопчатник, проростки, биометрические показатели.

Keywords: activated sludge, sludge composition, TERIA-S bacterial fertilizer, biocomposting, cotton, seedlings, biometric indicators.

Введение. Актуальной экологической проблемой для всех стран мира, и в том числе, для Узбекистана является утилизация иловых осаждений очистных сооружений коммунально-бытовых стоков. В Ташкенте функционируют три очистных сооружения - «Салар», «Бозсу» и «Бектемир».

На городские очистные сооружения поступают 3 вида сточных вод: бытовые, промышленные и атмосферные. Бытовые сточные воды очень однообразны по составу. Они содержат 60% органических и 40% минеральных загрязнений. Состав промышленных сточных вод может сильно варьироваться в зависимости от предприятий региона. Традиционно они делятся на минеральные, органические и смешанные. Сточные воды могут содержать жиры, моющие средства, фосфаты и хлоридные соединения, азот, сульфаты и остатки продуктов нефтехимии. Эти вещества не исчезают сами по себе, поэтому на сегодняшний день в Республике Узбекистан используется традиционная схема очистки городских сточных вод, включающая механические, физико-химические и биологические методы. В процессах биологической очистки сточных вод образуется большое количество отработанного активного ила, который необходимо удалять из системы очистки [1].

Существует ряд способов утилизации активного ила: сбрасывание в водоемы (моря и океаны), захоронение в почве, обезвреживание, сжигание и пиролиз, применение в качестве органоминеральных удобрений и дополнительного материала в приготовлении разного рода компостов. Проанализировав методы утилизации активного ила, можно заключить, что самым эффективным методом утилизации является получение удобрений на основе ила. Данный метод был выбран на основании того, что при использовании ила в качестве удобрения, улучшаются физические показатели почв, снижается антропогенная нагрузка на окружающую среду, прост в использовании, экономически выгоден [7]. В Японии 93% ила применяют в качестве сырья для производства удобрений [4]. 

Компостирование осадков сточных вод в странах зарубежья считается важной составляющей технологии повторного использования отходов. Благодаря этому решаются следующие задачи: во-первых, утилизируются отходы, способные создать опасность загрязнения окружающей природной среды, во-вторых, расширяется производство органоминеральных удобрений, необходимость применения которых необычайно велика [8].   

В составе активного ила могут присутствовать простейшие, актиномицеты, бактерии, амёбы, нематоды, коловратки, инфузории, бактерии E.coli и др. В то же время образующиеся на очистных сооружениях иловые осадки являются важнейшим источником органических, питательных и биологически активных веществ. Использование обезвреженных осадков вместо органических удобрений решает важную проблему восстановления почв за счет обогащения их органическим углеродом и элементами питания растений.

В связи с этим в основе сельскохозяйственного способа утилизации активного ила лежит определение его влияния на состав почв. Непосредственное удобрение почвы является выгодным способом утилизации отхода. При этом необходимо соблюдать определенные требования и нормы [2].

В Ташкенте, на очистных сооружениях Салар, ежегодно скапливается большое количество осадков в виде активного ила - объем которых при производительности 950 тыс. м3 в сутки составляет 9-10 тыс. тонн в сутки со средней влажностью 95-97%) (рис.1) [1].

Рисунок 1. Саларская очистная станция коммунально-бытовых стоков

В результате на очистных сооружениях в крупных городах и промышленных центрах образуется большое скопление иловых площадей, что представляет серьезную экологическую угрозу, которая требует адекватного реагирования с использованием современных методов и технологий.

В связи с вышеизложенным, нами была предпринята попытка компостировать активный ил Саларского очистного сооружения полезными почвенными бактериями из состава бактериального удобрения TERIA-S с целью создания нового вида органического биоудобрения и испытать его в лабораторных условиях на хлопчатнике.

Материалы и методы исследований. Материалом исследований служили:

- активный ил с иловых площадок Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков;

- бактериальное удобрение TERIA-S на основе солеустойчивых почвенных бактерий с комплексом полезных свойств;

- органическое биоудобрение;

- семена хлопчатника сорта Султон.

В работе использованы классические методы изучения агрохимического [5], макро-микроэлементного [6], микробиологического состава почв и органического удобрения [3] и биометрических показателей роста и развития растений [9]. Математическая обработка полученных результатов проводилась методом дисперсного анализа при Р≤0,05 и корреляционного анализа с использованием электронной таблицы Microsoft Office Excel 2010.

Результаты и их обсуждение.

Осадки сточных вод в виде активного ила размещаются на иловых полях, которые занимают огромные территории. В результате возникает необходимость их утилизации и эффективного использования. Однако, использование осадка сточных вод в качестве вторичного сырья напрямую зависит от его химического состава и микрофлоры.

В связи с этим, нами были изучены агрохимический, макро-микроэлементный и микробиологический состав активного ила с иловых площадок Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков (табл.1-3).

Таблица 1.

Агрохимический состав активного ила Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков

Из представленных в таблице 1 данных следует, что активный ил богат гумусом, а также валовыми формами азота, фосфора и калия. По обеспеченности подвижными формами азота - высоко обеспечены, фосфора и калия - очень высоко обеспечены. Значение рН=7,6. Содержание различных солей варьирует от 0,019-1,0%. По степени засоленности - активный ил сильно засоленный хлоридного типа, где ЕСе =13,28 dS/m.

Таблица 2.

Макро-микроэлементный состав и содержание тяжелых металлов в активном иле Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков

Данные, представленные в таблице 2 свидетельствуют о богатом составе полезных макро-микроэлементов, необходимых для питания растений. В составе активного ила были обнаружены тяжелые металлы, количество которых превышало ПДК для почв, за исключением мышьяка.

Данные, представленные в таблице 3 свидетельствуют о скудном составе микрофлоры - небольшое количество аммонификаторов - на 4 порядка ниже нормы, высокое количество микромицетов - на 2 порядка выше нормы, что может привести к грибковым заболеваниям растений. В активном иле были обнаружены бактерии группы кишечной палочки, что может негативно сказаться на качестве органического удобрения.

Таблица 3.

Численность микроорганизмов в составе активного ила Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков

Полученные результаты требует тщательной очистки действующего вещества в виде активного ила перед внесением в почву, улучшения агрохимических свойств, микробного сообщества, снижения содержания тяжелых металлов и коли титра. Поэтому мы компостировали активный ил полезными почвенными солеустойчивыми бактериями с комплексом полезных свойств из состава бактериального удобрения TERIA-S (патент № FAP 02090, 2022 г.). Основными свойствами солеустойчивых бактерий является их способность снижать степень засоленности ила, переводить органические вещества ила в доступные для растений формы, способствовать биоаккумуляции тяжелых металлов в почве, разрушать хлорорганические пестициды, выделять фитогормоны и антибиотические вещества против фитопатогенных грибов и бактерий группы кишечной палочки. В результате биокомпостирования нами получено органическое биоудобрение. В таблице 4 представлено его микробное сообщество.

Таблица 4.

Численность микроорганизмов в составе органического биоудобрения

В следующей серии лабораторных опытов мы испытали влияние внесённого в почву органического биоудобрения при обработке семян хлопчатника бактериальным удобрением TERIA-S на корнеобразование, рост и развитие проростков хлопчатника (таблица 5, рис.2).

Таблица 5.

Влияние бактериального удобрения TERIA-S и органического биоудобрения на биометрические показатели роста и развития проростков хлопчатника

Рисунок 2. Влияние обработки почвы органическим биоудобрением и семян бактериальным удобрением TERIA-S на корнеобразование, рост и развитие проростков хлопчатника

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1) путём биокомпостирования активного ила Саларской очистной станции коммунально-бытовых стоков эффективными солеустойчивыми бактериями полифункционального действия из состава бактериального удобрения TERIA-S создано новое органическое биоудобрение;

2) изучение влияния бактериального удобрения TERIA-S и органического биоудобрения на биометрические показатели проростков хлопчатника выявило комплексное стимулирующее влияние на корнеобразование и развитие надземной части проростков хлопчатника.

Список литературы:

1. Абдукодырова М.Н., Радкевич М.В., Шипилова К.Б. Канализация и очистка сточных вод учебное пособие. Ташкент, 2022. 217 с.
2. Гигиенические аспекты использования сточных вод в сельском хозяйстве и в промышленности [Электронный ресурс]: allbest. – 2000-2018. – URL: https://otherreferats.allbest.ru.
3. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Москва, 1991.с.303.
4. Использование активного ила в качестве удобрения сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения территории [Электронный ресурс]: Мир знаний. – URL: http://mirznanii.com (дата обращения 10.05.2019).
5. Методы химических анализов почвы, применяемые в лаборатории массовых анализов, Ташкент, 2005 г.
6. Методика количественного химического анализа. Определение элементного состава почв, грунтов и донных отложений масс-спектрометрическим методом анализа. OU 19660584.001-2010.
7. Патент 2082700 (1998) UA. Утилизация активного ила /. Плуги А.Н. и др.] 1988.
8. Утилизация активного ила [Электронный ресурс]: Биология. 2016. – URL: http://biofile.ru
9. Федулов Ю.П., Котляров В.В., Доценко К.А., Тосунов Я.К. Методические указания по биометрическим анализам растений. Краснодар, 2013, 25с.