Przyrodnicze wykorzystanie osadów ściekowych

Wstęp Celem niniejszej prezentacji jest przybliżenie złożonej tematyki przyrodniczego, a w szczególności rolniczego zagospodarowania osadów ściekowych urzędom miejskim, gminnym, zakładom komunalnym, zakładom ogrodniczym, lasom państwowym, placówkom doświadczalnym, a przede wszystkim rolniczym spółdzielniom produkcyjnym i indywidualnym gospodarstwom rolniczym. Zamiarem jest także próba reklamy aspektów rolniczego zagospodarowania osadów ściekowych, pamiętając jednocześnie przy tym o jego pozytywnych walorach, ale również o uprzedzeniu i rezerwie społeczeństwa wynikającej bardziej z nieznajomości tego zagadnienia, jak z rzeczywistego ryzyka, które praktycznie nie występuje przy prawidłowym postępowaniu.

Osady z oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych (miejskich i wiejskich) oraz z biologicznego oczyszczania innych ścieków (głównie z przetwórstwa roślinnych i zwierzęcych surowców) o zbliżonych właściwościach obfitują w organiczne i mineralne składniki nawozowe, które zostały wcześniej pobrane z gleby przez rośliny. Powinny więc one wrócić do środowiska glebowego, tak jak naturalnie masa roślinna wraca do gleby, a w tradycyjnym rolnictwie wraca w postaci obornika. Nie zwracanie ziemi glebotwórczej biomasy zuboża aktywność biologiczną środowiska na terenach rolnych oraz zanieczyszcza wody i ziemie na terenach obciążanych tymi substancjami w postaci ciekłych i stałych odpadów.

Znaczna część składników wynoszonych (w postaci płodów rolnych) z gleb użytkowanych rolniczo i przemieszczanych do terenów mieszkaniowych i przemysłowych gromadzona jest w osadach z biologicznego oczyszczania ścieków. Biologiczne pochodzenie osadów ściekowych sprawia, że podobnie jak próchnica glebowa zawierają one organiczne związki węgla i azotu - niezbędne do życia mikroorganizmów i fauny glebowej oraz składniki pokarmowe roślin. Przywracanie glebie składników zawartych w osadach ściekowych jest uzasadnione nie tylko z gospodarczego punktu widzenia lecz także jest niezbędne do przywracania i zachowania ekologicznej równowagi. Znaczna część powierzchni ziemi jest całkowicie pozbawiona gleby, pokrywa ją grunt bezglebowy. Wprowadzanie osadu ściekowego do takiego gruntu nadaje mu aktywność biologiczną właściwą glebie ukształtowanej naturalnie. W ten sam sposób można także przywrócić aktywność biologiczną glebom zdegradowanym.

Nawozowe i sanitarne wymogi do przyrodniczego użytkowania osadów ściekowych mogą być spełnione przez odpowiednie systemy podczyszczania i oczyszczania ścieków oraz uzdatniania fizycznych, chemicznych i biologicznych właściwości osadów. Dla przybliżenia tematyki osadów należy zapoznać się nieco z procesem oczyszczania ścieków.

Proces oczyszczania ścieków Proces oczyszczania ścieków składa się z trzech etapów: Oczyszczanie mechaniczne - I stopnia Oczyszczanie biologiczne - II i III stopnia Oczyszczanie chemiczne

Oczyszczanie mechaniczne Dopływające do oczyszczalni ścieki najpierw pozbawiane są większych unoszonych zanieczyszczeń na kratkach mechanicznych. Przechwycone skratki są największymi i najgrubszymi zanieczyszczeniami ścieków. Są higienicznie bardzo szkodliwe. Muszą być odwodnione i zlikwidowane na składowisku odpadów. W zależności od potrzeb składowanie skratek należy higienicznie zabezpieczyć i jednocześnie spowodować ich rozkład poprzez posypywanie wapnem chlorowanym.

Następnie ścieki pozbawiane są piasku w napowietrzanym piaskowniku. Przy napowietrzaniu ścieki w łapaczu piasku nabierają spiralnego ruchu, ziarna piasku obijają się o ściany piaskownika, piasek traci prędkość i osadza się na dnie łapacza. W ten sposób mechanicznie oczyszczone ścieki poddawane są obróbce biologicznej.

Oczyszczanie biologiczne Biologiczna część oczyszczania składa się z komór napowietrzania i osadników wtórnych. W tej części procesu dzięki odpowiedniej ilości tlenu bakterie rozkładają związki organiczne. Bakterie rozmnażają się i stopniowo przylegają do kłaczków, które tworzą osad czynny. Aby osad czynny nie osiadał na dnie, dzięki mieszadłom śmigłowym utrzymywana jest dostateczna prędkość przepływu.

Osad czynny oddziela się od oczyszczonych ścieków sedymentacją w osadnikach wtórnych, z nich ścieki oczyszczone wprowadzane są do środowiska. Osad z osadników zostaje zagęszczony i przepompowany z powrotem do komór napowietrzania. Część osadu zostaje usunięta jako osad nadmierny a część dodatkowo zagęszczona w zagęszczaczach osadu. W zagęszczaczach osad jest wolno mieszany przez co wyciskana jest woda i usuwane cząsteczki gazu. Woda z odcieku wraca do procesu oczyszczania, a zagęszczony osad jest mechanicznie odwadniany na prasach filtracyjnych. Sucha masa osadu odwodnionego wynosi 15-20%.

Oczyszczanie IIIstopnia III stopień oczyszczania polega na usunięciu z wody głównych czynników eutrofizacji wód przede wszystkim azotu i fosforu. Usuwanie fosforu z wody polega na wapnowaniu jej w celu uzyskania słabo rozpuszczalnego fosforanu wapnia, który ulega flokulacji i sedymentacji, po czym jest odprowadzany. Do usuwania związków amonowych, w szczególności NH3 , stosuje się kolumny aeracyjne ze wstecznym przepływem powietrza powodującym odpędzenie składników lotnych.

Rolnicze wykorzystanie osadów Popularyzacja aspektów rolniczego wykorzystania osadów w przypadku osadu zakwalifikowanego do rolniczego wykorzystania powinna oznaczać prowadzenie swego rodzaju marketingu wartościowego produktu zwiększającego plony, który w ramach promocji może być odbierany przez zainteresowane jednostki za pośrednictwem firm posiadających odpowiednie zezwolenia na prowadzenie działalności w tym kierunku. W tym przypadku popularyzacja powinna koncentrować się na zapewnieniu rolnika o jakości produktu, o kontroli jego jakości i zyskach płynących z jego stosowania.

W oparciu o ustawę z dnia 27 kwietnia 2001 roku o odpadach przy spełnieniu wymagań Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, komunalne osady ściekowe mogą być stosowane: w rolnictwie rozumianym jako uprawa wszystkich płodów rolnych wprowadzonych do obrotu handlowego włączając w to uprawy przeznaczane do produkcji pasz, do rekultywacji terenów w tym gruntów na cele rolne, do dostosowania gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu produkcji kompostu uprawy roślin nie przeznaczonych do spożycia i produkcji pasz

Komunalne osady ściekowe mogą być stosowane, jeżeli są ustabilizowane oraz przygotowane odpowiednio do celu i sposobu ich stosowania, szczególnie przez poddanie ich obróbce biologicznej, chemicznej, termicznej lub innemu procesowi, który obniża podatność komunalnego osadu ściekowego na zagniwanie i eliminuje zagrożenie dla środowiska lub zdrowia. Przed stosowaniem komunalne osady ściekowe oraz grunty, na których mają być one użyte powinny być poddane badaniom. Komunalne osady ściekowe mogą być stosowane zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 w sprawie komunalnych osadów ściekowych jeżeli:

zawartość w nich metali ciężkich nie przekracza ilości ustalonych w zał. nr1 do rozporządzenia w komunalnych osadach ściekowych stosowanych w rolnictwie i do rekultywacji gruntów na cele rolne nie wyizolowano bakterii rodzaju Salmonella w 100 g przeznaczonych do badań osadów łączna liczba żywych jaj pasożytów jelitowych Ascaris sp., Trichuris sp., Toxocara sp. w jednym kilogramie suchej masy przeznaczonych do badań stosowanych: w rolnictwie wynosi 0 do rekultywacji terenów - nie jest większa niż 300

do dostosowania gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu - nie jest większa niż 300 do uprawy roślin przeznaczonych do uprawy kompostu – nie jest większa niż 300 do uprawy roślin nie przeznaczonych do spożycia i produkcji pasz – nie jest większa niż 300

Zawartość metali ciężkich wierzchniej warstwie gruntu, na którym komunalne osady mają być stosowane, nie przekracza ilości ustalonych: -w zał. Nr 2 do rozporządzenia - przy stosowaniu komunalnych osadów ściekowych w rolnictwie oraz rekultywacji gruntów na cele rolne -w zał. nr 3 do rozporządzenia - przy stosowaniu komunalnych osadów ściekowych do rekultywacji terenów na cele nierolne, do uprawy roślin nie przeznaczonych do spożycia i produkcji pasz oraz przy dostosowaniu gruntów do określonych potrzeb wynikających z planów gospodarki odpadami, planów zagospodarowania przestrzennego lub decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu - odczyn pH gleby na terenach użytkowanych rolniczo jest nie mniejszy niż 5,6 - działanie to nie powoduje pogorszenia jakości gleby oraz wód powierzchniowych podziemnych

Zakazuje się stosowania komunalnych osadów ściekowych: 1) na obszarach parków narodowych i rezerwatów przyrody, 2) na wewnętrznych terenach ochrony pośredniej stref ochronnych ujęć wody, 3) w pasie gruntu o szerokości 50 m bezpośrednio przylegającego do brzegów jezior i cieków, 4) na terenach zalewowych, czasowo podtopionych i bagiennych, 5) na terenach czasowo zamarzniętych i pokrytych śniegiem, 6) na gruntach o dużej przepuszczalności, stanowiących w szczególności piaski luźne i słabogliniaste oraz piaski gliniaste lekkie, jeżeli poziom wód gruntowych znajduje się na głębokości mniejszej niż 1,5 m poniżej powierzchni gruntu, 7) na gruntach rolnych o spadku przekraczającym 10%,

8) na obszarach ochronnych zbiorników wód podziemnych, 9) na terenach objętych pozostałymi formami ochrony przyrody nie wymienionymi w pkt 1, jeżeli osady ściekowe zostały wytworzone poza tymi terenami, 10) na terenach położonych w odległości mniejszej niż 100 m od ujęcia wody, domu mieszkalnego lub zakładu produkcji żywności, 11) na gruntach, na których rosną rośliny sadownicze i warzywa, z wyjątkiem drzew owocowych, 12) na gruntach przeznaczonych pod uprawę roślin jagodowych i warzyw, których części jadalne bezpośrednio stykają się z ziemią i są spożywane w stanie surowym - w ciągu 18 miesięcy poprzedzających zbiory i w czasie zbiorów, 13) na gruntach wykorzystywanych na pastwiska i łąki, 14) na gruntach wykorzystywanych do upraw pod osłonami.

Przetworzony osad ściekowy po poddaniu procesom: stabilizacji, zagęszczania, kondycjonowania, odwadniania i higienizacji wapnem palonym posiada odczyn alkaliczny, konsystencję umożliwiającą stosowanie osadu na polu przy pomocy rozrzutników do obornika, kolor szary. Wytworzony produkt zawiera znaczące z punktu widzenia nawozowego zawartości: azotu, fosforu, wapnia, magnezu i substancji organicznej ( ok. 42 – 78% w przeliczeniu na suchą masę), makro- i mikroelementy. W porównaniu do obornika osad zawiera 1,5 razy więcej azotu, blisko 2 razy więcej fosforu i ponad 14 razy więcej wapnia (jeżeli do higienizacji osadu użyto wapna palonego). Uboższy jest natomiast w potas, magnez i substancję organiczną.

Zawartość suchej masy %. Ustalając kierunek zagospodarowania bierze się pod uwagę właściwości osadu zawartość suchej masy i dostępność substancji odżywczych Typ osadu Zawartość suchej masy %. Azot N całk. % s.m. Dostępność* azotu % Fosfor P2O5 całk. % s.m. Dostępność* fosforu % Uwodniony nieprzefermentowany 5 3,5 35 3 50 Uwodniony przefermentowany 4 60 Odwodniony nieprzefermentowany 25 20 2,5 Odwodniony przefermentowany 15 Kompostowany 1 - 2 -

Argumentami przemawiającymi za podejmowaniem działań zmierzających do wykorzystania osadów ściekowych w rolnictwie są: coraz wyższe koszty nawozów sztucznych zmniejszenie dawek nawozów sztucznych dostosowanie dawki osadu do jakości gleby (badanie laboratoryjne gruntu i osadu) oraz zapotrzebowania roślin na azot i fosfor pokrycie kosztów transportu osadu i aplikacji osadu do gruntu przez firmę.

ciekawostka Wielkość plonów w zależności od rodzaju podłoża: użyźnianego osadem ściekowym składowanym, przekompostowanym i bez użyźniania.

Wariant doświadczenia Substancja organiczna % Przewodnictwo  mikro S Substancja organiczna % Azot całk. % N - NH4 % N - NO3 % Plony Rajgras kg s.m./ha Plony Trawa kg s.m./ha Osad surowy po 1 miesiącu składowania 2600 74 2,2 0,770 1710 820 Osad surowy po 6 miesiącach składowania 1950 43 1,9 0,114 3230 1810 Osad kompostowany 1300 32 1,6 0,010 0,06 3560 2170 Zwykła gleba bez dodatkowego użyźniania 150 7 0,2 0,0002 0,01 1860 1260