ZMIANY ZAWARTOŚCI AZOTU OGÓLNEGO, AZOTANOWEGO I AMONOWEGO W MASIE KOMPOSTÓW Z KOMUNALNEGO OSADU ŚCIEKOWEGO I WYCIERKI ZIEMNIACZANEJ PODCZAS ROZKŁADU

ZMIANY

AZOTU OGÓLNEGO, AZOTANOWEGO I AMONOWEGO W MASIE KOMPOSTÓW

Z KOMUNALNEGO OSADU

I WYCIERKI ZIEMNIACZANEJ PODCZAS

Ewa Krzywy-Gawrońska

Katedra Chemii Środowiska, Akademia Rolnicza w Szczecinie

Wstęp

Obecnie obowiązujące ustawodawstwo w Polsce zobowiązuje producentów i importerów do utylizacji lub zagospodarowania odpadów. Utylizacja odpadów

wiąże się z dodatkowymi nakładami finansowymi, natomiast zagospodarowanie ich może dać wymierne korzyści ekonomiczne i ekologiczne. Jednym z najczęściej

stosowanych sposobów zagospodarowania odpadów w rolnictwie jest ich kompo- stowanie. Komposty przeznacza się do nawożenia lub rekultywacji gleb. Kompo-

stując różnego rodzaju odpady należy zwrócić uwagę na ich skład chemiczny oraz zmiany zachodzące podczas rozkładu ich masy organicznej.

Celem opracowania było określenie zmian formy ogólnej, amonowej i azo- tanowej w kompostach wytworzonych z komunalnego osadu ściekowego i wycie- rki ziemniaczanej z dodatkiem słomy żytniej lub trocin z drzew iglastych jako komponentów strukturotwórczych.

Materiał i metody

W marcu 2002 r. sporządzono komposty z komunalnego osadu ściekowego

i wycierki ziemniaczanej z dodatkiem komponentów strukturotwórczych w postaci

słomy żytniej lub trocin z drzew iglastych. W tabeli 1 podano charakterystykę chemiczną poszczególnych komponentów, które zostały użyte do produkcji kom- postów.

Dane zawarte w tabeli 1 wskazują, że najbogatszym w składniki pokarmowe dla roślin, a także w metale ciężkie był komunalny osad ściekowy pochodzący

z oczyszczalni w Łobzie. Zawartość formy ogólnej azotu i fosforu w osadzie ście­

kowym była wyraźnie większa aniżeli potasu. Natomiast wycierka ziemniaczana

stanowiąca odpad przy produkcji mączki skrobiowej z Zakładów Przetwórstwa Ziemniaczanego „Nowamyl" w Łobzie zawierała wyraźnie więcej potasu w sto- sunku do azotu i fosforu. Komunalny osad ściekowy posiadał odczyn zbliżony do

obojętnego a wycierka ziemniaczana kwaśny. Zawartość metali ciężkich w komu- nalnym osadzie ściekowym mieściła się w granicach norm dopuszczających do wykorzystania go do celów nawozowych i rekultywacji gruntów [ROZPORZĄDZENIE MŚ 2002].

244 ^E. Krzywy-Gawrońska

Tabela 1; Table 1 Charakterystyka chemiczna komponentów użytych do produkcji kompostów Chemical characteristics of the components used to preparation of composts

Składnik Osad Wycierka Trociny Słoma

Component Sludge Potato pulp Saw dust Straw

Odczyn pH; Reaction pH 6,78 4,70

- ^-

Sucha masa; Dry matter 134,3 87,0 442 816

(g·kg-• św.m.)

Zawartość ogólna; Total content (g·kg-¹ s.m.; DM)

C org.; Org. C (g·kg-¹ s.m.; DM) 315 250 240 399

N 42,5 3,80 5,40 6,80

p _{27,5 1,10 0,20 1,02}

K 2,84 11,00 0,30 10,0

Ca 28,4 5,50 5,40 4,90

Mg 8,40 1,10 0,65 0,82

s

C:N 7,41 75,7 48,00 58,7

Zawartość ogólna; Total content (mg·kg-¹ s.m.; DM)

Cd 3,62 O,D7 0,15 O,D7

Cu 135,7 8,10 6,51 7,02

Mn 336,5 6,25 22,1 50,0

Ni 23,8 1,80 1,10 0,90

Pb 67,2 3,20 3).7 12,0

Zn 439 15,3 55,5 22,6

·· Skład rzeczowy w przeliczeniu na zawartość procentową suchej masy posz- czególnych komponentów kompostów podano pod tabelą 2.

W trakcie prowadzenia procesu rozkładu pobierano z masy kompostowej próbki po 30, 60, 90, 120, 150 i 180 dniach od momentu rozpoczęcia badań.

W pobranych próbkach masy kompostowej oznaczono zawartość formy ogólnej, amonowej i azotanowej(V) azotu. Analizy chemiczne wykonano według metod podanych przez OSTROWSKĄ i in. (1991].

Wyniki i dyskusja

Zawartość formy ogólnej azotu w świeżej masie kompostowej była zróżni­

cowana (tab. 2). Najmniej formy ogólnej tego pierwiastka zawierały komposty z ?O-procentowym udziałem wycierki ziemniaczanej i 30-procentowym dodatkiem

słomy żytniej (4,4 g·kg--¹ s.m.) bądź trocin z drzew iglastych (3,6 g·kg--¹ s.m.), (tab. 2).

Udział w masie kompostowej komunalnego osadu ściekowego spowodował zwiększenie zawartości formy ogólnej azotu. W masie kompostowej z 35-procen- towym udziałem komunalnego osadu ściekowego zwiększył zawartość formy ogól- nej azotu w granicach od 15,6 (dodatek trocin z drzew iglastych) do 18,2 g·kg--¹ s.m. (dodatek słomy żytniej). Zwiększenie udziału komunalnego osadu

ściekowego w kompoście do ?O-procent spowodowało dalszy wzrost zawartości

formy ogólnej azotu (odpowiednio do 29,2 i 30,5 g·kg-¹ s.m.).

W miarę upływu czasu rozkładu masy kompostowej następowały straty formy ogólnej azotu. Straty te były zróżnicowane. Po 180 dniach rozkładu masy

kompostowej straty formy ogólnej azotu odpowiednio wyniosły: w kompoście A - 22,5%, kompoście B - 12,8%, kompoście C - 16,0%, kompoście D - 16,7%,

kompoście E - 20,6% i kompoście F - 17,8%.

Dane te wskazują, że średnio straty formy ogólnej azotu w kompostach z dodatkiem słomy żytniej były większe (26,0%) w porównaniu z kompostami z dodatkiem trocin z drzew iglastych (12,6% ).

Tabela 2; Table 2

Zawartość azotu ogólnego, azotu amonowego (N-NH4),

azotu azotanowego (N-NO3 w kompostach Content of total nitrogen, ammonium nitrogen (N-NH_4),

nitrate nitrogen (N-NO3) in composts

Rodzaj kompostu• Dni kompostowania; Days of composting

Type of compost• o 30 60 90 120 150 180

azot ogólny; total nitrogen (g·kg-¹ s.m.; DM)

Kompost°'?\.; Compost A 18,2 15,7 15,5 15,3 14,7 14,5 14,2 Kompost B; Compost B 15,6 15,0 15,6 15,4 15,0 14,6 13,6

Kompost C; Compost 4,4 4,2 4,1 4,1 4,0 3,8 3,7

Kompost D; Compost D 3,6 3,3 3,3 3,2 3,2 3,1 3,0

Kompost E; Compost E 30,5 28,5 27,6 27,0 26,5 25,5 24,2 Kompost F; Compost F 29,2 28,8 27,9 27,0 26,3 25,0 24,0

Srednia; Mean 16,9 16,1 15,7 15,3 14,9 14,5 13,8

N-NH,; Ammonium nitrogen (g·kg-¹ s.m.; DM)

Kompost A; Compost A 4,87 4,86 4,42 4,35 4,28 4,18 4,13 Kompost B; Compost B 3,26 3,25 3,00 2,82 2,73 2,51 2,48 Kompost C; Compost C 0,85 0,73 0,67 0,62 0,58 0,44 0,38 Kompost D; Compost D 0,66 0,54 0,50 0,43 0,37 0,30 0,27 Kompost E; Compost E 7,25 7,67 7,15 6,65 6,03 5,87 5,43 Kompost F; Compost F 7,28 7,46 7,00 6,37 6,08 5,77 5,25

Srednia; Mean 4,03 4,10 3,80 3,49 3,34 3,19 2,97

N-N0_3; Nitrate nitrogen (g·kg-¹ s.m.; DM)

Kompost A; Compost A 0,55 0,57 0,53 0,54 0,55 0,56 0,58 Kompost B; Compost B 0,41 0,42 0,43 0,44 0,43 0,42 0,42 Kompost C; Compost C 0,11 0,12 0,11 0,12 0,12 0,12 0,11 Kompost D; Compost D 0,09 0,10 0,11 0,10 0,09 0,10 0,09 Kompost E; Compost E 0,87 0,88 0,92 0,95 0,94 0,92 0,93 Kompost F; Compost F 0,82 0,82 0,83 0,84 0,85 0,82 0,83

Srednia; Mean 0,47 0,48 0,48 0,49 0,49 0,49 0,49

objaśnienie składu rzeczowego kompostów w przeliczeniu na suchą masę: kompost A - wy- cierka ziemniaczana (35%), komunalny osad ściekowy (35%), słoma żytnia (30%); kompost B - wycierka ziemniaczana (35% ), komunalny osad ściekowy (35% ), trociny z drzew iglastych (30%); kompost C - wycierka ziemniaczana (70%), słoma żytnia (30%); kompost D - wycier- ka ziemniaczana (70%), trociny z drzew iglastych (30%); kompost E - komunalny osad ście­

kowy (70%), słoma żytnia (30%); kompost F - komunalny osad ściekowy (70%), trociny z drzew iglastych (30%)

explanation of the compost composition calculated into dry matter: compost A - potato pulp (35%), municipal sewage sludge (35%), rye straw (30%); compost B - potato pulp (35%), sewage sludge (35% ), saw dusi from coniferous trees (30% ); compost C - potato pulp (70% ), rye straw (30%); compost D - potato pulp (70%), saw dust from coniferous trees (30%); com- post E - municipal sewage sludge (70%), rye straw (30%); compost F - sewage sludge (70%), saw dust from coniferous trees (30%)

246 ^E. Krzywy-Gawrońska

Zawartość azotu amonowego w masie kompostowej wahała się w granicach od 0,66 do 7,28 g·kg-¹ s.m. Najwięcej azotu amonowego zawierały komposty z 70- procentowym udziałem osadu ściekowego i 30-procentowym dodatkiem trocin (7,28 g·kg-¹ s.m.). Najmniej azotu amonowego zawierały komposty z 70% udzia-

łem wycierki ziemniaczanej odpowiednio z dodatkiem słomy żytniej 0,85 oraz z dodatkiem trocin z drzew iglastych 0,66 g·kg-¹ s.m.

Po 30 dniach rozkładu zawartość azotu amonowego w masie kompostowej z 35-procentowym udziałem osadu ściekowego nie zmieniła się (komposty A i B) lub nieco zwiększyła się (komposty E i F). W masie kompostowej z 70-procento- wym udziałem wycierki ziemniaczanej i dodatkiem słomy żytniej lub trocin z drzew iglastych zawartość formy amonowej azotu zmniejszyła się w granicach od 14,1 do 18,2%. Po 60 dniach rozkładu masy kompostowej we wszystkich obiektach doświadczenia zawartość azotu amonowego zmniejszyła się w porówna- niu z terminem rozpoczęcia badań. W kolejnych terminach pobierania próbek masy kompostowej, zawartość formy amonowej azotu zmniejszała się. Po 180 dniach rozkładu największe straty azotu amonowego wystąpiły w kompostach z 70-procentowym udziałem wycierki ziemniaczanej (średnio 57,2% ), mniejsze w kompostach z 70-procentowym udziałem komunalnego osadu ściekowego

(średnio 26,5%) a najmniejsze w kompostach z 35-procentowym udziałem osadu

ściekowego i 35-procentowym udziałem wycierki ziemniaczanej (średnio 19,5% ).

W kompostach z udziałem słomy żytniej straty azotu amonowego były mniejsze (31,9%) aniżeli w kompostach z udziałem trocin z drzew iglastych (36,9% ).

Zawartość azotu azotanowego(V) w masie kompostowej wahała się w gra- nicach od 0,09 do 0,87 g·kg-¹ s.m. Najwięcej azotu azotanowego(V) zawierała

masa kompostowa z 70-procentowym udziałem komunalnego osadu ściekowego

i 30-procentowym dodatkiem słomy żytniej (0,87 g·kg-¹ s.m.) lub trocin z drzew iglastych (0,82 g·kg-¹ s.m.). Najmniej azotu azotanowego(V) zawierała masa kom- postowa z 70-procentowym udziałem wycierki ziemniaczanej z dodatkiem słomy żytniej (0,11 g·kg-¹ s.m.) lub trocin z drzew iglastych (0,09 g·kg-¹ s.m.).

W trakcie prowadzenia rozkładu w masie kompostowej z 70-procenk)wym

udziałem wycierki ziemniaczanej zawartość azotu azotanowego(V) nie uległa

zmianie. W masie kompostowej zawierającej komunalny osad ściekowy w okresie

badań zawartość azotu azotanowego(V) uległa niewielkim zmianom. Po 180 dniach badań nieznacznie zwiększyła się zawartość tej formy azotu tylko w około

18% w kompostach z udziałem komunalnego osadu ściekowego z dodatkiem

słomy żytniej.

Uzyskane rezultaty wskazują, że w wyniku procesów biologiczno-chemicz- nych związki organiczne w kompostach, które zawierały azot zostały rozłożone do form mineralnych. Wskazuje na to stopniowe zmniejszenie zawartości azotu ogól- nego.

Na rozkład masy organicznej komunalnych osadów ściekowych i wytwarza- nych z nich kompostów w którego efekcie powstają mineralne związki azotu zwrócili uwagę CZEKAłA [1999], ^ISHII i in. [1991], SZPADT [1993] oraz URBANIAK

i MOKRZYCKA [1996].

W tabeli 3 przedstawiono średni udział azotu amonowego N-NH₄ i azotu azotanowego(V) w ogólnej zawartości azotu.

Największym udziałem sumy azotu amonowego (N-NH₄₎ oraz azotanowego (N-NO₃₎ w trakcie procesu rozkładu charakteryzowały się komposty z 35% udzia-

łem komunalnego osadu i 35% udziałem wycierki ziemniaczanej oraz z 70%

udziałem komunalnego osadu ściekowego do których dodawano jako kompo- nentu strukturotwórczego słomę żytnią (tab. 3).

Tabela 3; Table 3

Udział azotu amonowego (N-NH4) i azotanowego(V) (N-NO₃₎ w ogólnej zawartości azotu w kompostach w trakcie ich rozkładu

Share of ammonium nitrogen (N-NH₄₎ and nitrate nitrogen (N-NO3),

in total nitrogen, of the comopst during their decomposition (%) Rodzaj kompostu•

Dni kompostowania; Days of composting Type of compost•

o 30 60 90 120 150 180

Udział N-NH, w zawartości ogólnej azotu; Ammonium nitrogen total nitrogen content (%)

Kompost A; Compost A 26,7 30,9 28,5 28,4 29,11 28,8 29,1 Kompost B; Compos B 20,9 21,6 19,2 18,3 18,2 17,2 18,2 Kompost C; Compos C 19,3 17,4 16,3 15,1 14,5 11,6 10,3 Kompost ł>; Compos D 18,3 16,4 15,1 13,4 11,6 9,70 9,00 Kompost E; Compos E 23,7 26,9 25,9 24,6 22,7 23,0 22,4

Kompost F; Compos F 22,9 25,9 25,1 23,6 23,1 23,0 21,9

Srednia; Mean 23,8 25,5 24,2 22,8 22,4 22,0 21,5

Udział N-NO₃ w zawartości ogólnej azotu; Nitrate nitrogen in total minerał nitrogen (%)

Kompost A; Compos A 302 3,63 3,42 3,53 3,74 3,86 4,08

Kompost B; Compos B 2,62 2,80 2,76 2,86 2,87 2,88 3,09 Kompost C; Compos C 2,50 2,85 2,68 2,93 3,00 3,16 2,97 Kompost D; Compos D 2,50 3,03 3,33 3,12 2,81 3,22 3,00 Kompost E; Compos E 2,85 3,09 3,33 3,52 3,55 3,61 3,84 Kompost F; Compos F 2,81 2,85 2,97 3,11 3,23 3,28 3,46

Srednia; Mean 2,80 3,00 3,00 3,20 3,30 3,40 3,60

objaśnienia skJadu rzeczowego kompostów patrz tabela 2. explanations see Table 2

Średni udział azotu amonowego (N-NH₄₎ w zawartości ogólnej tego pier- wiastka po 30 dniach prowadzenia badań zwiększył się. W następnych terminach pobierania prób (od 30 do 180 dni) średni udział azotu amonowego (N-NH₄₎

zmniejszył się.

Sredni udział azotu azotanowego(V) N-NO3 w formie ogólnej tego pier- wiastka w miarę upływu czasu sukcesywnie się zwiększał (tab. 3).

Wnioski

1. Najwięcej azotu ogólnego, amonowego i azotanowego(V) zawierały kompo- sty z 70-procentowym udziałem komunalnego osadu ściekowego, a najmniej komposty z 70-procentowym udziałem wycierki ziemniaczanej.

2. W trakcie rozkładu masy kompostowej nastąpiły straty azotu ogólnego i amonowego. Natomiast zawartość azotu azotanowego(V) nie uległa więk­

szym zmianom.

3. Niewielkie zmiany zawartości formy azotu azotanowego(V) w masie kom- postów wskazują na to, że może ona być stale ale w bardzo małych iloś­

ciach, w takiej samej ilości dostępna dla roślin.

248 E. Krzywy-Gawrońska

4. Udział procentowy azotu amonowego (N-NH₄₎ w formie ogólnej tego pier- wiastka w kompostach z reguły zmniejszył się w trakcie prowadzenia proce- su rozkładu. Natomiast udział procentowy azotu azotanowego (N-NO3) w niewielkim stopniu zwiększył się. Wynika z tego, że w czasie kompostowa- nia nastąpił proces nitryfikacji.

Literatura

CZEKAŁA J. 1999. Osady ściekowe źródłem materii organicznej i składników pokarmo- wych, Folia Univ. Agric. Stetin. Agricultura 200(77): 33-38.

ISHII H„ TANAKA K., AOKI M., MURAKAMI T„ HAMADA M. 1991. Sewage sludge compo- sting process by static pole method. Water Science and Technology 23: 10-12.

OsrROWSKA A., GAWLIŃSKI s., SzCZVBIAł,KA z. 1991. Metody analizy i oceny właściwo­

ści gleb i roślin. IOŚ Warszawa: 333 ss.

ROZPORZĄDZENIA MŚ 2002. Z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osa- dów ściekowych. Dz. U. nr 134, poz. 1140.

SZPADT R. 1993. Zagospodarowanie i unieszkodliwianie osadów z małych oczyszczal- ni ścieków, w: Gospodarka ściekami i odpadami w gminach. I Krajowa Konf.

Szkoleniowa, 23-24 IX Poznań: 171-185.

URBANIAK M„ MOKRZYCKA B. 1996. Badania nad kompostowaniem osadów ścieko­

wych jako elementu gospodarki osadowej dużej oczyszczalni. Zesz. Nauk., Pol.

Łódz., 756: 79-90.

Słowa kluczowe: kompost, komunalny osad ściekowy, wycierka ziemniaczana, azot ogólny, amonowy i azotanowy

Streszczenie

W marcu 2002 r. sporządzono komposty z komunalnego osadu ściekowego

i wycierki ziemniaczanej o następującym składzie rzeczowym w przeliczeniu na

suchą masę: kompost A - wycierka ziemniaczana (35% ), komunalny osad ście­

kowy (35% ), słoma żytnia (30% ); kompost B - wycierka ziemniaczana (35% ), komunalny osad ściekowy (35% ), trociny z drzew iglastych (30% ); kompost C - wycierka ziemniaczana (70% ), słoma żytnia (30% ); kompost D - wycierka ziem- niaczana (70% ), trociny z drzew iglastych (30% ); kompost E - komunalny osad

ściekowy (70% ), słoma żytnia (30%) oraz kompost F - komunalny osad ściekowy

(70% ), trociny z drzew iglastych (30% ).

Po 30, 60, 90,120 i 180 dniach od momentu założenia doświadczenia pobra- no próbki masy kompostowej, w których oznaczono zawartość form: ogólnej, amonowej i azotanowej(V) azotu.

Uzyskane rezultaty wskazują, że najwięcej azotu ogólnego, amonowego i azotanowego(V) ^zawierały komposty z 70-procentowym ^udziałem komunalnego osadu ściekowego, a najmniej komposty z 70-procentowym udziałem wycierki ziemniaczanej. W trakcie rozkładu masy kompostowej nastąpiły straty azotu ogól- nego i amonowego. Natomiast zawartość azotu azotanowego(V) w masie kompo-

stów wskazują na to, że może ona być stale w takiej samej ilości dostępna dla

roślin.

CHANGES IN THE CONTENT OF TOTAL, NITRATE AND AMMONIUM NITROGEN IN MASS OF COMPOSTED

MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE AND POTATO PULP DURING DECOMPOSITION PROCESS

Ewa Krzywy-Gawrońska

Department of Agricultural Chemistry, Agricultural University, Szczecin

Key words: compost, municipal sewage sludge, potato pulp, nitrogen, ammo- nium nitrogen, nitrate nitrogen

Summary

In March 2002 the composts were prepared from municipal sewage sludge and potato pulp of the following composition in conversion to dry matter: com- post A - potato pulp (35% ), municipal sewage sludge (35% ), rye straw (30% );

compost B - potato pulp (35% ), sewage sludge (35% ), saw dust from coniferous trees (30% ); compost C - potato pulp (70% ), rye straw (30% ); compost D - po- tato pulp (70% ), saw dust from coniferous trees (30% ), compost E - municipal sewage sludge (70% ), rye straw (30% ); compost F - sewage sludge (70% ), saw dust from coniferous trees (30% ).

After 30, 60, 90, 120 and 180 days from the moment of setting up the experiment the samples of composted matter were taken and analyzed for amount of following nitrogen forms: total, ammonium and nitrate(V).

Obtained results showed that the composts with 70% share of municipal sewage sludge contained the most of total, ammonium and nitrate(V) nitrogen.

The least amount of all these nitrogen forms were found in composts with 70%

share of potato pulp. During decomposition time there occured the losses of to- tal and ammonium nitrogen. However, the amount of nitrate nitrogen(V) in compost mass was available for plants in the same quantity all the time.

Dr inż. Ewa Krzywy-Gawrońska

Katedra Chemii Środowiska Akademia Rolnicza

ul. Słowackiego 17 71-434 SZCZECIN

e-mail: chemrol@agro.ar.szczecin.pl