W ARTOŚĆ NAWOZOWA OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z NIEKTÓRYCH OCZYSZCZALNI POŁUDNIOW O-ZACHODNIEJ POLSKI CZĘŚĆ I. SKŁAD CH EM IC ZN Y OSADÓW

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. XXXVIII. NR 3. S WARSZAWA 1987 E L IG IU SZ R O SZ Y K. S T E F A N IA R O SZ Y K. Z O F IA SPIA K W ARTOŚĆ NAWOZOWA OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z NIEKTÓRYCH OCZYSZCZALNI POŁUDNIOW O-ZACHODNIEJ POLSKI CZĘŚĆ I. SKŁAD CH EM IC ZN Y OSADÓW Katedra Chem ii Rolnczei Akadem ii Rolniczej we W rocławiu Nierozwiązany dotychczas problem utylizacji osadów ściekowych w kraju budzi coraz większe zainteresowanie. Dowodem tego może być wzrastająca ilość opublikowanych w ostatnich latach prac na ten temat [1, 2, 6, 8, 10]. Nagromadzenie tych odpadów przy oczyszczalniach krajowych wynosiło w 1984 roku 4851 tys. ton [1], przy czym uzyskane w omawianym roku osady z oczyszczalni przemysłowych i komunalno-przemysłowych zostały wykorzystane gospodarczo w 40,4%, unieszkodliwione w 3,8%, natomiast reszta uległa zdeponowaniu na składowiskach. Z uwagi na brak możliwości w naszych warunkach innego zagospodarowania najczęściej uważa się, że osady powinny być wykorzystane do nawożenia gleb uprawnych. Należy zaznaczyć, że w wielu krajach zachodnich zagospodarowanie osadów urasta również do rangi problemu i że dotychczas nie znalazł on akceptowanego rozwiązania z uwagi na zagrożenia stąd wynikające. W N R D opracowano [15] normę traktującą głównie o wymaganiach biologicznych, natomiast we Francji [14] wydano normę eksperymentalną, traktującą o przygotowaniu osadów jako produktu handlowego do celów nawozowych. W innych krajach dopuszczenie bądź dyskwalifikacja osadów do nawożenia gleb regulowane są przepisami urzędów podległych ministerstwu zdrowia [7,8] lub gospodarki rolnej i leśnej [3]. Wielu jednak autorów sugeruje niezbędność ustalenia ujednoliconych norm urzędowych dla tego rodzaju odpadów stosowanych w rolnictwie [9, 11, 12]. Przeprowadzone badania miały na celu wzbogacenie m ateriału poznawczego nad składem chemicznym i działaniem nawozowym osadów pochodzących z niektórych oczyszczalni południowo-zachodniej Polski.

2 94 E. R oszyk i in. B A D A N IA W Ł A S N E Do badań pobrano osady z 11 oczyszczalni, a mianowicie: w Brzegu Dolnym osady pochodzące ze ścieków przemysłowych z niewielką domieszką ścieków bytowych. Osady w całości są deponowane na nieużytkach, w Rokitkach odwodnione odchody z fermy tuczu trzody chlewnej, wykorzystywane w całości przez miejscowy PG R do nawożenia p ó l w Legnicy ścieki komunalne i małego przemysłu, składowane na hałdach, w Sycowie ścieki przemysłu spożywczego; zalegające na terenie oczyszczalni, w Świdnicy osady ze ścieków przemysłowo-komunalnych, częściowo składowane na terenie oczyszczalni, częściowo stosowane do nawożenia pól i ogrodów, w Opolu w przeważającej mierze osady pochodzą ze ścieków komunalnych z domieszką przemysłowych. Składowane na terenie oczyszczalni, niekiedy stosowane przez miejscowych ogrodników, w Świebodzicach osady ze ścieków komunalno-przemysłowych, w części składowane na terenie oczyszczalni, częściowo zabierane przez okolicznych rolników do nawożenia pól, we Wrocławiu-Leśnicy osady przemysłowo-komunalne składowane na terenie oczyszczalni, we W rocławiu-osobowicach osady przemysłowo-komunalne częściowo składowane, częściowo stosowane na polach miejscowego PG R, w Lądku Zdroju osady ze ścieków komunalnych stosowane w całości przez rolników do nawożenia,- w Głogowie osady komunalno-przemysłowe składowane na terenie oczyszczalni. Tak więc zebrane próbki osadów pochodziły w trzech przypadkach z oczyszczalni ścieków komunalnych (bytowych), w czterech z oczyszczalni o wyraźnej przewadze ścieków komunalnych nad przemysłowymi, w trzech o przewadze ścieków przemysłowych, w jednym przypadku z oczyszczalni ścieków przemysłowych. W ch tych, po ich uprzednim przygotowaniu w laboratorium, oznaczono ogólnie stosowanymi metodami zawartość materii organicznej, odczyn oraz szereg właściwości chemicznych (tab. 1 i 2). Zawartość materii organicznej wahała się od 22,2 do 87,1%, średnio wynosiła 51,9%. Spośród 11 aż 6 próbek zawierało poniżej 50% materii organicznej. Odczyn osadów oznaczony w zawiesinie wodnej i 1 M JCC1 wahał się w szerokich granicach od bardzo kwaśnego do zasadowego. Większość jednak próbek miała odczyn w interwale od lekko kwaśnego do zasadowego.

3 T a b e la 1 O dczyn oraz zawartość materii organicznej i m akroelem entów w niektórych osadach ściekow ych z oczyszczalni południow o-zachodniej Polski (zaw artość w suchej m asie) Reactions and content of organie matter and m acroelem ents in som e sludges from sewage treatment plants of south-western Poland (content in dry m atter) P ochodzenie osadu Sludge from treatment plant M ateria organiczna O rganie matter / /о ph P К Ca M g N całk. n - n h 4 N - N 0 3 N total m g /100 g m g /100 g н 2о KCl / / 0 Syców 28,2 8,4 8,3 2, ,0 117,6 0,59 0,27 2,64 0,23 Lądek Zdrój 33,5 5,0 4,7 1,45 13,6 96,0 0,38 0,25 0,10 0,45 Rokitki 87,1 6,7 6,5 1,50 26,1 54,6 1,55. 0,09 1,23 0,21 Legnica 72,5 7,2 7,3 0,73 24,6 23,1 0,14 0,17 1,46 0,21 Św iebodzice 43,8 6,6 6,5 ' 1,80 9,7 220,0 0,98 0,37 0,66 0,33 G łogów 22,2 7,0 6,8 0,75 16,8 112,5 0,39 0,18 1,32 0,48 O pole 57,5 6,7 6,5 1,81 14,2 34,3 1,11 0,24 4,04 0,38 Świdnica 68,8 5,1 4,9 1,07 133,6 48,9 5,01 0,15 1,54 0,26 W rocław -Leśnica 37,1 6,1 5,9 1,50 16,4 20,7 0,91 0,09 1,62 0,27 W rocław -O sobow ice 34,0 5,7 5,5 1,00 14,6 16,5 0,44 0,08 4,90' 1,20 Brzeg D olny 86,4 7,2 7,5 0,28 5,2 25,3 0,13 0,13 5,13 0,80

4 96 E. R oszyk i in. T a b e la 2 C ałkow ita zaw artość m etali (w ppm s.m.) w niektórych osadach ściekow ych z oczyszczalni p ołudniow o-zachodniej Polski Total content o f m etals (in ppm d.m.) in som e sludges from sewage treatm ent plants o f south-w estern Poland P och odzen ie osadu Sludge from treatm ent plant Fe M n Zn Cr Cu Ni Pb Syców Lądek Zdrój R okitki Legnica Św iebodzice G łogów O pole Św idnica W rocław -L eśnica W rocław -O sobow ice Brzeg D olny co należy uznać za korzystne z punktu widzenia właściwości nawozowych. Nie stwierdzono zależności odczynu od pochodzenia ścieków. Zawartość azotu całkowitego była bardzo zróżnicowana od 0,28 do 2,33% N i wynosiła średnio 1,30%. Nieco bogatsze w ten składnik były osady komunalne, najuboższy natomiast był osad pochodzący ze ścieków przemysłowych. Azot amonowy występował w granicach od 5,2 do 133,6 mg w 100 g (tab. 1), w jednym osadzie zawartość przekroczyła 1000 mg. Stosunek zawartości N (N H 4): N ( N 0 3) układał się niezależnie od pochodzenia osadu i wynosił odpowiednio: 1:0,1-22,9. Świadczy to o zróżnicowanym stopniu rozkładu substancji organicznej, a szczególnie związków azotowych w badanych osadach. Koncentracja fosforu wahała się od 0,13 do 5,01%, przy czym w 5 ch była mniejsza od 0,5%. Zawartość potasu wynosiła średnio 0,18% przy wahaniach od 0,08 do 0,37%, przy czym osady przemysłowo-komunalne były najuboższe w ten składnik. Pod względem zawartości wapnia osady były zróżnicowane, zawartość bowiem tego składnika wahała się od 0,10 do 5,13%, wynosząc średnio 2,24% Ca. N atom iast zawartość magnezu nie wykazała większego zróżnicowania; przy średniej zawartości 0,44% Mg wyniki oscylowały w granicach od 0,21 do 1,20%.

5 W artość naw ozow a osadów ściekow ych 97 Zawartość mikroelementów, jak należało oczekiwać, w wielu osadach była bardzo duża. Pomijając występowanie żelaza, którego zawartość kształtowała się niezależnie od pochodzenia osadu, oraz manganu występującego w stosunkowo niewielkich ilościach, pozostałe spośród oznaczanych m ikroelementów wykazywały bardzo duże wahania (tab. 2), szczególnie cynk (od 220 do ppm), chrom (od 10 do 8500 ppm) i miedź (od 30 do 3300 ppm). Nieco mniejsze różnice stwierdzono w zawartości niklu i ołowiu. Średnio zawartość mikroelementów w badanym materiale układała się w malejącym szeregu: żelazo , cynk 5242, chrom 1216, miedź 632, mangan 340, nikiel 234 i ołów 125 ppm. W celu zbadania wpływu okresu składowania osadów na ich skład chemiczny pobrano próbki osadów z różnych składowisk i z różnych miejsc na pryzmach w tej samej oczyszczalni, poddając je analizie chemicznej. Chociaż uzyskane wyniki oznaczeń (tab. 3) wykazują pewne wahania, nie stwierdzono jednak, aby okres przechowywania osadów do 3 lat wpłynął w znaczący sposób na zmianę odczynu oraz zawartość materii organicznej i makroelementów. Różnice w zawartości składników dowodzą natomiast zmienności wynikającej ze zróżnicowanego składu ścieków poddawanych oczyszczeniu. Podobnie do makroelementów układała się zawartość mikroelementów (tab. 4). I w tym przypadku mimo pewnych wahań zawartości nie ujawnił się wpływ okresu przechowywania na koncentrację mikroelementów. Najbogatsze w te składniki były osady składowane przez okres 6-8 miesięcy, co świadczyć może o większej ich koncentracji w ściekach podawanych w tym okresie do oczyszczalni. D Y S K U S J A W Y N IK Ó W O wartości nawozowej osadów ściekowych decyduje przede wszystkim zawartość w nich materii organicznej i makroelementów, ponieważ tylko te właściwości decydują o ekonomicznej opłacalności ich stosowania w rolnictwie. Badane osady uznać należy za przeciętnie zasobne, przy czym gdyby przyjąć proponow aną przez niektórych autorów granicę minimalnej zawartości azotu (0,5%), fosforu (0,5%) i materii organicznej (50%), wówczas część spośród nich już z tego powodu nie kwalifikowałaby się do celów nawozowych [16]. Mając to na względzie można by sądzić o nieopłacalności nawożenia osadami pochodzącymi z oczyszczalni w: Lądku-Zdroju, Głogowie, Wrocławiu-Osobowicach i Brzegu Dolnym, a częściowo również Legnicy i Wrocławiu-Leśnicy. Powszechnie przyjmuje się jednak [1,5,10,16,18], że o przydatności osadów w chwili obecnej decyduje koncentracja w nich mikroelementów. Rocz. Gleb. 7

6 T a b e la 3 O dczyn oraz zaw artość całkow ita m akroelem entów w osadach pochodzących z oczyszczalni C iernie (zaw artość w suchej m asie) Reaction and total content m acroelem ents in sludges from the sewage treatment plant Ciernie (content in dry matter) P ochodzenie próbki Sludge M ateria organiczna O rganic matter % Procent w suchej m asie ph % in dry m atter h 2o KC1 N P К Ca M g Osad świeży Fresh sludge O sad 6-8-m iesięczny 6-8 m onths old sludge O sad 2-3 -letni 2-3 years old sludge ^ 2 ^ j 2 sareple ^ ,2 7,0 6,8 2,45 0,34 0,21 0,52 0,45 58,1 6,2 5,9 3,09 1,04 0,26 0,59 0,14 26,7 6,2 5,6 2,82 0,74 0,24 0,52 0,10 30,3 6,1 6,0 3,12 1,05 0,24 0,56 0,17 30,6 6,2 6,0 3,00 1,07 0,26 0,64 0,15 42,4 6,8 6,0 2,88 0,85 0,31 0,83 0,10 42,4 6,3 5,8 2,98 1,08 ' 0,41 0,96 0,10 37,5 6,3 6,2 3,12 0,75 0,27 0,67 0,10 50,1 6,0 5,9 2,61 0,88 0,30 0,68 0,10 56,4 6,3 6,0 3,19 0,93 0,23 0,71 0,52 36,5 6,9 6,6 2,30 0,61 0,21 0,64 0,42 64,8 6,4 6,1 3,20 0,57 0,21 0,68 0,46

7 T a b e la 4 C ałkow ita zaw artość m etali (w ppm s.m.) w osadach pochodzących z oczyszczalni Ciernie Total content of m etals in sludge from sewage treatment plant Ciernie (content in dry matter) P ochodzenie osadu Sludge Fe Mn Zn Cl Cu N i Pb Cd O sad świeży Fresh sludge O sad 6-8-m iesięczny 6-8 m onths old sludge O sad 2 3-letni 2-3 years old sludge 2 ^ 2 ^ ' Ю ,

8 100 E. R oszyk i in. Zawartość tych składników w części badanych osadów była duża. Dotyczy to w szczególności oczyszczalni w Świebodzicach (cynk), Wrocławiu-Leśnicy (cynk, chrom, miedź), Wrocławiu-Osobowicach (cynk) i Brzegu Dolnym (nikiel). Należy jednak zwrócić uwagę, że osad z Opola wykazywał podwyższoną zawartość cynku i niklu, a z Legnicy tylko niklu. Tak więc do osadów nie budzących pod tym względem zastrzeżeń zaliczyć można jedynie osady komunalne z Lądka Zdroju i Głogowa, osad pochodzący z oczyszczalni ścieków przemysłu rolnego w Sycowie oraz nie przefermentowane części stałe gnojowicy z fermy tuczu trzody chlewnej w Rokitkach. Na przykładzie wybranej oczyszczalni wykazano zmienność składu chemicznego osadów różniących się terminem uzyskania i długością okresu składowania, na co w swych pracach wskazują również inni autorzy [16, 17]. Spośród makroelementów większe różnice stwierdzono w zawartości magnezu, mniejsze fosforu. Duże natomiast różnice występowały w zawartości mikrowiu trzykrotne. Tak duża zmienność sezonowa zawartości składników, a przede wszystkim mikroelementów, może mieć miejsce wówczas, gdy część oczyszczanych ścieków jest pochodzenia przemysłowego. Z poczynionych obserwacji wynika, że jedynie osady komunalne mogłyby być bez systematycznej kontroli składu chemicznego udostępnione do celów nawozowych. Natomiast osady pochodzące ze ścieków przemysłowo-komunalnych powinny podlegać systematycznej kontroli. W N IO SK I Uzyskane wyniki pozwalają na wyciągnięcie następujących wniosków: użyte do badań osady z różnych oczyszczalni południowo-zachodniej Polski wykazały bardzo zróżnicowaną zawartość makro- i mikroelementów, uniemożliwiającą niekiedy ich wykorzystanie w rolnictwie, osady pochodzące z tej samej oczyszczalni ścieków wykazały znaczną zmienność zawartości składników (mniejszą makroelementów, większą m ikroelementów), uwarunkowaną zmiennym stosunkiem ścieków komunalnych i przemysłowych przyjmowanych przez oczyszczalnię. L IT E R A T U R A [1] C e b u la J.: W pływ zanieczyszczenia pierwiastkam i śladow ym i na przyrodnicze warunki rolnictw a. Cz.. I Puław y [2] D r z y m a ła S., М о с е к A.: W pływ zanieczyszczenia pierw iastkam i śladow ym i na przyrodnicze warunki rolnictw a. Cz. II. 95, Puław y [3] E r tl H., P a p p W.. S c h w in g h a m m e r H.: U ndersuchungen über den Schw erm etallgehalt von K lärschlam m en in der Steiermark. Ö stereichische A bw asser R undsch , 1.

9 W artość naw ozow a osadów ściekowych 101 [4] F a s s b e n d e r H.. S t e im e r t B.: A nfall und chem ische Z usam m ensetzung der städtischen Abwässern von W olfsburg und Braunschweig. Z. Pflanz. Bodenk. 142, 219, [5] F u r r e r O. J. : JEinfluss hoher G aben an Klärschlam m en und Schw einegülle auf Pflanzenertrag und B odeneigenschaften. Landw. Forsch., Sonderheft 33/1, 1977, 249. [6] G a łc z y ń s k a В., L e k a n S.: W pływ zanieczyszczenia pierw iatkam i śladow ym i na przyrodnicze warunki rolnictw a. Cz. II. 29, Puław y [7] J o h n s o n S.: A bw asserschlam m au f A ckerland. D as T echnische U m w eltm agazin 4, [8] J o h n s o n Ś.: D ie Behandlung und B eseitigung von K lärschlam m en unter Bericksich- tigung ihrer seuchenhygienisch unbedenklichen Verwertung im H andbau. Z FA M erkblatt [9] K o r ie n o w a T. S., G o ld f a r b L. L., T u r o w s k i J. S.: W odosnobżenije i sanitarnaja tiechnika 6, 1979, 4. [10] M ic h a e l G.. S c h m id R., B a r d t k e D., W ilb e r g E., M it s c h k e C h.: A usw irkung einer 10-iährigen D üngung mit verschiedenen K lärschlam m en auf Ertrag und M ineralstoffgehalt von Böden und Pflanzen. Landw. Forsch. 33, 1980, 1, 38. [11] P a g e A L.: Fate and effects o f trace elem ents in sew age sludge w hen applied to agricultural lands. EPA, 670/ , [12] V i i t a s a l o J.: H eavy m etals in soil and cereals fertilized with sew age sludge. Progr. W at. Technol /6, 309, [13] V i it a s a lo J.: R ocz. statyst G łów ny Urząd statystyczny, W arszawa [14] V i it a s a lo J.: N orm e experim entale, U Produits utilisés en Agrikulture, [15] V i i t a s a l o J.: N orm a N R D, T G L 26056, O sady ściekow e, zastosow anie rolnicze i ogrodnicze. [16] V iit a s a lo J.: M em ento Technique de L eau, D egrem ont, 433, [17] V i i t a s a l o J.: A T V M erkblatt v. K lärschlam m in der Landw irtschaft. Landesgruppe Bayern [18] V i i t a s a l o J.: M öglichkeiten und G renzen der Verwertung von K lärschlam m in der Lanwirtschaft. Inform ationsschrift L A G A, i Э. РОШЫК. C. РОШЫК, 3. СП И А К У Д О Б Р И Т Е Л Ь Н О Е К А Ч Е С Т В О О С А Д К А С Т О Ч Н Ы Х В О Д И З Н Е К О Т О Р Ы Х С Т А Н Ц И Й О Ч И С Т К И С Т О Ч Н Ы Х В О Д Ю Г О -З А П А Д Н О Й П О Л ЬШ И Ч. I. Х И М И Ч Е С К И Й С О С Т А В О С А Д К А К афедра агрохимии Сельскохозяйственной академии во Вроцлаве Р е з ю м е Х арактеризовали 11 обр азц ов осадка сточны х вод, ком мунальны х и промы ш ленны х, в отнош ении содержания ряда макро- (табл. 1) и микроэлементов (табл. 2). У становлена значительная дифференциация содерж ания этих элем ентов исклю чаю щ ая в крейних случаях использование осадка в сельском хозяйстве. А нализировали также ряд образц ов осадков из одной и той же станции очистки сточных вод, но с различным периодом хранения. Установлена значительная изм енчивость содерж ания элем ентов, м еньш ую в случае макро-, а вы сш ую м икроэлем ентов, независим о от периода хранения. Указанная сезонная изм енчивость, особен н о содерж ания микроэлементов, обусловлена предполож ительно притоком промыш ленных сточных вод.

10 102 E. R oszyk i in. E. ROSZYK S. ROSZYK Z. SP1AK F E R T IL IZ IN G V A L U E O F SE W A G E S L U D G E F R O M SO M E S E W A G E T R E A T M E N T PL A N T S IN T H E S O U T H -W E S T E R N P A R T O F P O L A N D P A R T I. C H E M IC A L C O M P O SIT IO N O F S L U D G E S Departm ent o f Agricultural Chem istry, Agricultural University o f W roclaw S u m m a r y Eleven s o f sludge o f m unicipal and industrial sew age are characterized in relation to the content o f a num ber o f m acro- (Table 1) and m icroelem ents (T able 2). A very differentiated content o f these elem ents in the sludges, disqualifying in extrem e cases their suitability for utilization by agriculture has been found. A lso a num ber o f s o f sludges taken from the sam e treatm ent plant, but at different storage duration were analyzed. A considerable variability o f the content of elem ents, greater o f m acro- and sm aller o f m icroelem ents, irrespective o f the storage duration, has been proved. This seasonal variability, particularly of the content o f m icroelem ents seem s to depend on the inflow o f industrial sewage. Prof. dr hab. Eligiusz Roszyk Katedra Chemii Rolniczly A. R. Wroclaw, ul. Grunwaldzka 53 Wpłynęło do redakcji и- czerwcu 986