способ очистки и утилизации механически обезвоженных и термофильно сброженных осадков сточных вод

Формула изобретения

Способ очистки и утилизации механически обезвоженных и термофильно сброженных осадков сточных вод с повышенным содержанием тяжелых металлов путем внесения их под основную обработку почвы под кормовые культуры и зерновые на фураж в дозах, рассчитанных по азоту с учетом содержания тяжелых металлов в осадках сточных вод и в почве, отличающийся тем, что внесение осадков сточных вод в почву осуществляют на глубину 25 27 см под кормовые культуры и на глубину 20 22 см под зерновые на фураж в дозах, дополнительно откорректированных с учетом фонового и предельно допустимого содержания тяжелых металлов в почве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам утилизации осадка сточных вод в качестве органо-минерального удобрения.

Известен способ очистки и утилизации осадков сточных вод путем внесения его в черноземную почву в дозе 20.40 т/га под зерновые, кормовые и технические культуры с преимущественным посевом зерновых на 2-й год после внесения осадков сточных вод, а сахарной свеклы на 3-й год [1] Недостатками способа является отсутствие экологического обоснования применяемых доз осадков, что может привести к загрязнению почв и растений тяжелыми металлами и другими элементами и соединениями.

Известен способ очистки и утилизации механически обезвоженных и термофильно сброженных осадков сточных вод с повышенным содержанием тяжелых металлов путем внесения их под основную обработку почвы под кормовые культуры и зерновые на фурах в дозах, рассчитанных по азоту с учетом содержания тяжелых металлов в осадках сточных вод и в почве [2] Недостатком этого способа является отсутствие связи между предельно допустимыми концентрациями тяжелых металлов в осадках сточных вод и в почвах района их использования, так как расчет доз ведется по содержанию только азота и фосфора, что ведет к загрязнению экосистемы.

Цель изобретения унификация подходов к вопросу почвенного метода утилизации осадков сточных вод путем применения его в кормовом севообороте под разные культуры на разную глубину с учетом содержания тяжелых металлов в осадках, фонового и предельно допустимого содержания тяжелых металлов в почве.

Поставленная цель достигается тем, что механически обезвоженные и термофильно сброженные осадки сточных вод вносят в почву на глубину 25.27 см под кормовые культуры и на глубину 20.22 см под зерновые на фураж в дозах, дополнительно откорректированных с учетом фонового и предельно допустимого содержания тяжелых металлов в почве.

Проводится анализ химического состава осадков сточных вод и проверка его на соответствие требованиям: органическое вещество не менее 40% зольность не более 60% азот не менее 1,6% фосфор (P₂O₅) не менее 0,6% калий (K₂O) не менее 0,2% от массы сухого вещества; патогенная микрофлора и яйца гельминтов отсутствуют.

Осадки сточных вод вносятся под основную обработку почвы машинами для разбрасывания органических удобрений типа КСО-9, РОУ-5, ПРТ-10, ПРТ-16 и другими, агрегатируемыми с тракторами соответствующего класса.

Учитывая высокую подвижность и экологическую опасность азота, избыток которого приводит не только к повышению содержания нитратов в продукции, но и создает угрозу загрязнения окружающей среды, за основу расчета годовых норм внесения осадков сточных вод принимается норма внесения азота, рассчитанная по выносу его с планируемым (расчетным) урожаем. Для расчета норм внесения азота принимается гарантированный с учетом климатических и хозяйственных условий, уровня земледелия урожай сельскохозяйственных культур.

Пример. В 1 т сухого вещества осадка сточных вод г. Владикавказа содержится 590 кг органического вещества, 13,5 кг общего азота, 10,5 кг аммиачного азота, 6 кг общего фосфора, 2,8 кг усояемого фосфора, 5,3 кг кальция, 20,7 г хрома, 97,2 г меди, 6,4 г молибдена, 68,2 г кобальта, 58,5 г никеля, 866 г цинка и 313 г марганца.

В табл. 1 дается расчет доз ОСВ по содержанию азота, который является общим для известных и предложенного способа.

Из табл. 1 видно, что нормы внесения ОСВ под отдельные культуры севооборота, рассчитанные по азоту, составляют от 6,3 т/га до 14,1 т/га, в среднем по шести полям, исключая паровое поле, 9,83 т/га; по семи полям 19,6.22,6 т/га. Для удобства расчетов и контроля целесообразно принять среднюю норму внесения ОСВ 10 т/га, с учетом парового поля 20 т/га.

Отличие предложенного способа очистки и утилизации ОСВ от известных способов заключается в том, что в предложенном способе дозы осадка, рассчитанные по азоту, уточняются и, если нужно, корректируются в зависимости от содержания тяжелых металлов в ОСВ, фонового и предельно допустимого содержания этих металлов в почве по формуле

Д_доп=(ПДК-С_ф)3000,

где ПДК допустимый уровень металла в почве до внесения удобрения, мг/кг;

С_ф исходное (фоновое) содержание металла в почве до внесения удобрения, мг/кг;

3000 масса пахотного слоя, т/га, в пересчете на сухое вещество,

и проводится расчет продолжительности внесения ОСВ до достижения их содержания в почве ПДК (табл. 2).

При этом величина С_ф определяется экспериментально каждый раз перед началом внесения ОСВ.

Как показывают расчеты, максимальный срок внесения на одном месте ОСВ г. Владикавказа составляет 17 лет при условии ежегодного внесения в дозе, рассчитанной по азоту 10 т/га. Он лимитируется содержанием в ОСВ цинка. При условии внесения 1 раз в три года в дозе 10 т/га срок продолжительности внесения ОСВ может составить 51 год.

Наиболее эффективный срок внесения ОСВ внесение осенью под зяблевую вспашку при глубине заделки 25.27 см. При вспашке парового поля целесообразно внести количества ОСВ, включающие норму под зерновые и две годовые нормы под многолетние травы (в зависимости от вида многолетних трав 30 или 35 т/га сухого вещества). Под культуры раннего срока сева внесение ОСВ под зяблевую вспашку является обязательным. Под культуры позднего срока сева допускается внесение ОСВ под культивацию во время предпосевной обработки почвы.

Если в паровом поле не внесена норма ОСВ под урожай многолетних трав, то допускается их внесение на многолетних травах 2-го и 3-его года жизни весной в период весеннего отрастания или после первого укоса.

Результаты реализации предложенного способа представлены в табл. 3 6. Как видно из данных этих таблиц, предложенный способ позволяет повышать урожай сельскохозяйственных культур, получать экологически чистую растениеводческую продукцию, не вызывающую патологических изменений в развитии животных, улучшать агрохимические показатели плодородия почв, а также способствует улучшению охраны окружающей среды от загрязнения тяжелыми металлами, так как основная масса внесенных с ОСВ тяжелых металлов выносится в подпочвенные горизонты, что при глубине залегания грунтовых вод значительно ниже критического уровня позволяет распределяться загрязнениям в зоне гипергенеза, без угрозы попадания их в водоносные горизонты.

Дозы ОСВ, рассчитанные с учетом содержания тяжелых металлов, позволяют поддерживать уровень суммарного загрязнения почвы в градации слабозагрязненных (z_с 4.6). При превышении рассчитанных доз до 30 т/га уровень суммарного загрязнения почвы возрастает и приближается к градации среднезагрязненных (z_с 10).