Гоготов И.Н.

ПЕРЕРАБОТКА СТОЧНЫХ ВОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Гоготов И. Н., Институт фундаментальных проблем биологии Российской академии наук, Пущино, Московская область, Россия

В последние годы проблеме переработки органических отходов сельскохозяйственных и промышленных предприятий с целью получения экологически чистых биоудобрений и биогаза уделяется все большее внимание во многих странах. Эта переработка позволит ускорить решение таких задач, как защита окружающей среды от загрязнений, повышение плодородия почв, получение экологически чистых продуктов питания и возобновляемых источников энергии (биометана, биоводорода).
Получение биоудобрений. Из имеющих в России 143 млн га пашни более 100 млн га нуждаются в повышении плодородия и лишь 8% отвечают международным стандартам. Важнейшим направлением является повышение содержания в почве гумуса. Это невозможно без восстановления в почве микрофлоры, в том числе дождевых червей, способных перерабатывать разнообразные органические отходы.
Имеется несколько подходов для повышения плодородия почв: вносить плодородный слой с пойменных земель или сапропель (запасы в России составляют около 225 млрд м³); оставлять землю под залежи для отдыха или использовать травопольную систему севооборота на основе бобовых растений или других азотфиксирующих консорциумов растений, биомассу которых запахивать для переработки микроорганизмами и червями; удобрять землю навозом или органо-минеральной смесью. Однако для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве необходимо вносить в нее ежегодно 15 т/га органических удобрений, что для многих стран невозможно.
Для решения этой проблемы необходимо развивать различные по производительности способы переработки органических отходов промышленности и сельского хозяйства специальными расами дождевых червей до биогумуса, 80 кг которого по удобрительной ценности заменяют 1 т навоза. Важными подходами являются также использование целлюлозных гранул, получаемых из сточных вод бумажных фабрик, и водорастворимых полимеров, содержащих необходимые для роста растений регуляторы роста, микро- и макрокомпоненты. В качестве субстрата для получения биогумуса может служить навоз животных и птиц, опилки лиственных пород деревьев, солома, отходы картонных и бумажных фабрик. Твердые фракции навозных и других стоков можно перерабатывать микроорганизмами и червями, а жидкие — водным гиацинтом, биомассу которого можно использовать в качестве зеленого корма или получения биогаза и удобрений.
Нами отработаны регламенты получения биогумуса на основе использования червей расы Оболенский гибрид и разных субстратов, а также получение жидких гуминовых удобрений и комбинированных биоудобрений на основе биогумуса, сапропеля, шунгита и препарата «Полистимулин».
Очистка сточных вод от тяжелых металлов. Свободно живущие хемотрофные и фототроф-ные микроорганизмы, а также их консорциумы с водными растениями привлекают значительное внимание для защиты окружающей среды от загрязнений, получения возобновляемых материалов и топлив.
Водный папоротник Azolla caroliniana, водный гиацинт Eichornia crassipens, разные виды ряски Lemna spp. и элодеи Elodea spp. с высокой скоростью растут в водоемах и сточных водах сельскохозяйственных, животноводческих и промышленных предприятий, очищая их от аммиака, нитратов, фосфатов, тяжелых металлов, углеводородов, ароматических и органических соединений. Их симбионты (хемотрофные и фототрофные бактерии), благодаря наличию гидро-геназ, активно аккумулируют ионы металлов (Ni, Pt, Ru, Pd), восстанавливая их до металлического состояния, или очищая воду от трития. К этому способны как целые клетки микроорганизмов и их консорциумы с растениями, так и очищенные гидрогеназы, которые в атмосфере Н₂ при наличии метилвиологена способны восстанавливать указанные ионы металлов или выделять водород в атмосфере Ar из мелкодисперсного железа.
Благодаря высокой скорости роста водный гиацинт за сезон образует 30—40 т биомассы, содержащей в 1 т до 20 кг N, 60 кг К, 17 кг Р и 28 кг белка, богатого незаменимыми аминокислотами и витаминами. Аккумуляция тяжелых металлов эйхорнией из водоемов и сточных вод коррелирует с накоплением оксалата Са, участвующего в их обезвреживании и проявлении устойчивости к ним. Большая часть металлов (80%) аккумулируется корнями, а листья можно использовать на корм скоту, для получения бумаги или биогаза. Эйхорния активно очищает воду от нефти (4,5% на поверхности) и гептила.
Разные виды ряски и элодеи также способны эффективно очищать сточные воды от органических соединений, тяжелых металлов и радионуклидов. Биомасса ряски содержит 25—45% белка, богатого незаменимыми аминокислотами, 42% глюкозы, ценные пигменты и микроэлементы. Поэтому такую биомассу можно использовать в качестве ценной кормовой добавки в животноводстве и рыбоводстве. Разные виды азотфиксирующей азоллы также проявляют высокую скорость роста, образуя при благоприятных условиях до 3 кг/м²сырой биомассы за месяц, богатой белком (20—25%), ценными метаболитами (фитогормонами, витаминами, углеводами и др.). Она способна очищать воду от углеводородов (4,5% нефти), различных металлов и токсичных водорослей. Ее можно использовать для обогащения почв рисовых полей связанным азотом и органическими соединениями, как кормовую добавку в рыбоводстве, птицеводстве, а также для получения возобновляемых источников энергии (биогаза, водорода).
Таким образом, водные растения и их консорциумы с микроорганизмами представляют интерес как для очистки сточных вод от разных поллютантов, так и для получения возобновляемых источников энергии и биоматериалов.

TREATMENT OF AGRICULTURAL AND INDUSTRIAL EFFLUENTS

Gogotov I. N., Institute of Basic Biological Problems, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Moscow Region, Russia

The paper describes the recently developed equipment and technology for production of bio-humus and liquid humus fertilizers through recovery of liquid and solid wastes from agricultural (cattle and bird excrements) and industrial (saw dust from broad-leaved trees, sludge and effluents from tanneries) enterprises. These materials are major compounds of organic fertilizers, containing sapropel and biologically active additives. The laboratory procedures for the biological treatment of electrolysis process effluents have been developed and tested.

Главная страница

Сведения об авторе

Гоготов Иван Николаевич, д. б. н., проф., зав. лабораторией, Институт фундаментальных проблем биологии РАН, ул. Институтская, 2, Пущино, 142290, Московская обл., Россия. Тел. (4967) 73-28-31, факс (4967) 33-05-32. E-mail: Gogotovdogissp.serpukhov.su, Gogotovdogibbp.psn.ru

Последние изменения внесены 24.04.07