Wartość nawozowa osadów ściekowych z niektorych oczyszczalni południowo-zachodniej Polski. Część I. Skład chemiczny osadów

E L IG IU S Z R O S Z Y K . S T E F A N I A R O S Z Y K . Z O F IA S P IA K

W A R TO ŚĆ NA W OZOW A OSADÓW ŚCIEK OW YCH Z N IE K T Ó R Y C H

O C ZYSZCZA LNI PO Ł U D N IO W O -Z A C H O D N IE J POLSKI

CZĘŚĆ I. SK ŁAD C H E M IC Z N Y OSADÓW

K ated ra C h em ii R o ln czei A k a d em ii R o ln iczej w e W ro cła w iu

Nierozwiązany dotychczas problem utylizacji osadów ściekowych w kraju

budzi coraz większe zainteresowanie. Dowodem tego może być wzrasta­

jąca ilość opublikowanych w ostatnich latach prac na ten tem at [1, 2, 6, 8, 10].

Nagrom adzenie 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 zo­

stały wykorzystane gospodarczo w 40,4%, unieszkodliwione w 3,8%, nato­

miast 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 problem u i że dotychczas nie znalazł

on akceptowanego rozwiązania z uwagi na zagrożenia stąd wynikające.

W N R D opracow ano [15] normę traktującą głównie o wymaganiach bio­

logicznych, natom iast we Francji [14] wydano normę eksperymentalną,

traktującą o przygotowaniu osadów jak o p roduktu handlowego do celów

nawozowych. W innych krajach dopuszczenie bądź dyskwalifikacja osadów

do nawożenia gleb regulowane są przepisami urzędów podległych mini­

sterstwu 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 poznaw­

czego nad składem chemicznym i działaniem nawozowym osadów pocho­

dzących z niektórych oczyszczalni południowo-zachodniej Polski.

94

B A D A N I A 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 depono­

wane 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 kom unalne i małego przemysłu, składowane na

hałdach,

— w Sycowie — ścieki przemysłu spożywczego; zalegające na terenie

oczyszczalni,

— w Świdnicy — osady ze ścieków przemysłowo-komunalnych, częścio­

wo składowane na terenie oczyszczalni, częściowo stosowane do nawożenia

pól i ogrodów,

— w Opolu — w przeważającej mierze osady pochodzą ze ścieków ko­

munalnych 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 W rocławiu-Leśnicy — osady przemysłowo-komunalne składowane

na terenie oczyszczalni,

— we W rocławiu-Osobowicach — osady przemysłowo-komunalne czę­

ściowo składowane, częściowo stosowane na polach miejscowego PG R ,

— w Lądku Zdroju — osady ze ścieków komunalnych stosowane w ca­

łości przez rolników do

nawożenia,-— w Głogowie nawożenia,-— osady komunalno-przemysłowe składowane na terenie

oczyszczalni.

Tak więc zebrane próbki osadów pochodziły w trzech przypadkach

z oczyszczalni ścieków kom unalnych (bytowych), w czterech — z oczysz­

czalni o wyraźnej przewadze ścieków kom unalnych nad przemysłowymi,

w trzech — o przewadze ścieków przemysłowych, w jednym przypadku

z oczyszczalni ścieków przemysłowych.

W próbkach tych, po ich uprzednim przygotowaniu w laboratorium ,

oznaczono ogólnie stosowanymi m etodami 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.

O d czy n o ra z zaw artość m aterii organ iczn ej i m a k r o e le m e n tó w w n iek tó r y ch o sa d a c h śc iek o w y ch z o c z y sz c z a ln i p o łu d n io w o -z a c h o d n ie j P o lsk i (za w a rto ść w suchej m asie)

R ea ctio n s and co n ten t o f org a n ie m atter and m a cro elem en ts in so m e slu d g es from sew age treatm en t p la n ts o f sou th -w estern P o la n d (con ten t in dry m atter)

P o c h o d z e n ie o sa d u S lu dge from treatm ent plant

M ateria organ iczn a O rgan ie m atter °/ /о pH N całk. N total n-n h4 m g /100 g N - N 0 3 m g /100 g P К Ca M g

н 2о

W rocław -L eśn ica 37,1 6,1 5,9 1,50 16,4 20,7 0,91 0,09 1,62 0 ,27

W ro c ła w -O so b o w ic e 34,0 5,7 5,5 1,00 14,6 16,5 0,44 0,08 4 ,9 0 ' 1,20

96

T a b e l a 2

C a łk o w ita za w a r to ść m etali (w ppm s.m .) w n iek tó r y ch o sa d a c h śc iek o w y ch z o czy szcza ln i p o łu d n io w o -z a c h o d n ie j P olsk i

T o ta l c o n te n t o f m eta ls (in ppm d .m .) in so m e slu d g es from se w a g e trea tm en t p lan ts o f so u th -w estern P o la n d P o c h o d z e n ie osa d u S lu d g e from trea tm en t plant Fe M n Z n Cr C u N i Pb S y có w 1130 150 900 10 30 15 100 L ądek Zdrój 2 5500 210 1750 60 60 25 300 R o k itk i 3000 210 220 10 35 10 10 L egnica 12700 130 1080 40 320 110 35 Ś w ie b o d z ic e 22500 510 4 700 230 450 65 130 G ło g ó w 2 4000 670 1400 20 350 20 175 O p o le 4900 310 2 070 110 80 110 150 Ś w id n ica 10200 720 34800 4000 3300 1500 110 W r o c ła w -L e śn ic a 17500 180 5700 8500 1650 30 140 W rocław -O so b o w ic e 11400 110 3050 330 500 100 170 Brzeg D o ln y 13600 545 20 0 0 75 175 590 54

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 kom unalne, najuboższy natom iast 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 pocho­

dzenia osadu i wynosił odpowiednio: 1:0,1-22,9. Świadczy to o zróżnico­

wanym 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

próbkach była mniejsza od 0,5%.

Zawartość potasu wynosiła średnio 0,18% przy wahaniach od 0,08 do

0,37%, przy czym osady przem ysłowo-kom unalne 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 zróżni­

cowania; przy średniej zawartości 0,44% Mg wyniki oscylowały w gra­

nicach od 0,21 do 1,20%.

W a rto ść n a w o z o w a o sa d ó w śc iek o w y ch

97

Zawartość mikroelementów, jak należało oczekiwać, w wielu osadach

była bardzo duża. Pomijając występowanie żelaza, którego zawartość kształ­

towała się niezależnie od pochodzenia osadu, oraz m anganu występującego

w stosunkowo niewielkich ilościach, pozostałe spośród oznaczanych m ikro­

elementów wykazywały bardzo duże wahania (tab. 2), szczególnie cynk

(od 220 do 34800 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 13 300, cynk 5242, chrom 1216, miedź 632,

m angan 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 wpły­

nął w znaczący sposób na zmianę odczynu oraz zawartość materii orga­

nicznej i makroelementów. Różnice w zawartości składników dowodzą na­

tom iast zmienności wynikającej ze zróżnicowanego składu ścieków podda­

wanych oczyszczeniu.

Podobnie do m akroelementów układała się zawartość mikroelementów

(tab. 4). I w tym przypadku mimo pewnych wahań zawartości nie uja­

wnił się wpływ okresu przechowywania na koncentrację mikroelementów.

Najbogatsze w te składniki były osady składowane przez okres 6-8 mie­

sięcy, co świadczyć może o większej ich koncentracji w ściekach poda­

wanych w tym okresie do oczyszczalni.

D Y S K U S J A W Y N I K Ó W

O wartości nawozowej osadów ściekowych decyduje przede wszystkim

zawartość w nich materii organicznej i m akroelementów, 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 zawar­

tości 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]. M ając to na względzie można by sądzić o nieopłacal­

ności nawożenia osadami pochodzącymi z oczyszczalni w: Lądku-Zdroju,

Głogowie, W rocławiu-Osobowicach i Brzegu Dolnym, a częściowo również

Legnicy i W rocławiu-Leśnicy.

Powszechnie przyjmuje się jednak [ 1, 5, 10, 16, 18] , że o przydatności

osadów w chwili obecnej decyduje koncentracja w nich mikroelementów.

T a b e l a 3 O d czyn oraz z a w a rto ść ca łk o w ita m a k r o e le m e n tó w w o sa d a ch p o c h o d z ą c y c h z o czy szcza ln i C iern ie (za w a rto ść w suchej m asie)

R ea ctio n and to ta l con ten t m a cro elem en ts in slu d g es from the se w a g e treatm en t plan t C iern ie (c o n te n t in dry m atter)

P o c h o d z e n ie próbki S lu d g e sam p le M ateria org a n iczn a O rg a n ic m atter %

p H P ro cen t w suchej m asie % in dry m atter h2o KC1 N P К C a M g O sad św ieży F resh sludge próbka ^ sam ple 54,2 7,0 6,8 2,45 0,34 0,21 0,52 0,45 próbka 2 sam ple 58,1 6,2 5,9 3,09 1,04 0 ,2 6 0,59 0,14 próbka sam ple 26,7 6,2 5,6 2,82 0,74 0 ,24 0,52 0 ,10 próbka sam ple 30,3 6,1 6,0 3,12 1,05 0,24 0,56 0,17 próbka ^ sam ple 30,6 6,2 6,0 3,00 1,07 0 ,2 6 0,64 0,15 O sad 6 -8 -m ie się c z n y 6 -8 m o n th s old slu d ge próbka j sam ple 42,4 6,8 6,0 2,88 0,85 0,31 0,83 0,10 próbka 2 sareple 42,4 6,3 5,8 2,98 1,08 ' 0,41 0 ,96 0,10 próbka sam ple 37,5 6,3 6,2 3,12 0,75 0,27 0,67 0,10 próbka ^ sam ple 50,1 6,0 5,9 2,61 0,88 0 ,30 0,68 0,10 O sa d 2 - 3 -le tni 2 -3 years old slu d ge

próbka sam ple 56,4 6,3 6,0 3,19 0,93 0,23 0,71 0,52 próbka 2 sam ple 36,5 6,9 6,6 2,30 0,61 0,21 0,64 0,42 próbka 2 sam ple 64,8 6,4 6,1 3,20 0,57 0,21 0,68 0,46

C ałk ow ita za w a rto ść m etali (w ppm s.m .) w o sa d a c h p o c h o d z ą c y c h z o c z y sz c z a ln i C iernie T o ta l con ten t o f m eta ls in slu d g e from sew age treatm en t plant C iern ie (co n ten t in dry m atter)

P o c h o d z e n ie o sa d u S ludge sam p le F e M n Zn Cl Cu N i P b Cd O sa d św ieży F resh slu d ge p rób k a sam p le 11 900 260 1800 100 270 65 160 10 p rób k a 2 sam p le 13 300 550 2700 370 390 160 160 12 prób k a sam ple 9 900 200 1800 250 210 90 110 10 p rób k a sam p le 10 900 440 2400 370 310 140 120 12 prób k a sam p le 11 100 330 2300 330 270 100 130 10 O sad 6 -8 -m ie się c z n y 6 - 8 m o n th s o ld sludge p rób k a sam p le 12 9 00 320 3000 400 4 40 240 180 20 p rób k a ^ sam p le 14 500 450 3100 500 600 230 210 15 p rób k a 2 sam p le 15 700 470 3100 4 1 0 ' 550 2 0 0 . 200 25 pró b k a ^ sam p le 13 Ю0 360 2500 330 280 120 200 12 O sa d 2—3-letni 2 -3 years old sludge

p rób k a sam p le 13 800 430 2500 190 ,3 3 0 130 170 30 prób k a 2 sam p le 10 100 170 1600 100 230 60 320 10 p rób k a sam p le 10 800 340 1700 150 260 160 120 12

100

Zawartość tych składników w części badanych osadów była duża. Dotyczy

to w szczególności oczyszczalni w Świebodzicach (cynk), W rocławiu-Leśnicy

(cynk, chrom , miedź), W rocławiu-Osobowicach (cynk) i Brzegu Dolnym

(nikiel). Należy jednak zwrócić uwagę, że osad z Opola wykazywał pod­

wyższoną zawartość cynku i niklu, a z Legnicy tylko niklu. Tak więc

do osadów nie budzących pod tym względem zastrzeżeń zaliczyć można

jedynie osady kom unalne z Lądka Zdroju i Głogowa, osad pochodzący

z oczyszczalni ścieków przemysłu rolnego w Sycowie oraz nie przefermen-

towane części stałe gnojowicy z fermy tuczu trzody chlewnej w Rokitkach.

Na przykładzie wybranej oczyszczalni wykazano zmienność składu che­

micznego 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 natom iast różnice występowały w zawartości mikro-

wiu 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 kom unalne mogłyby

być bez systematycznej kontroli składu chemicznego udostępnione do celów

•nawozowych. N atom iast osady pochodzące ze ścieków przemysłowo-komu­

nalnych powinny podlegać systematycznej kontroli.

W N IO S K I

Uzyskane wyniki pozwalają na wyciągnięcie następujących wniosków:

— użyte do badań osady z różnych oczyszczalni południowo-zachodniej

Polski wykazały bardzo zróżnicowaną zawartość m akro- i mikroelementów,

uniemożliwiającą niekiedy ich wykorzystanie w rolnictwie,

— osady pochodzące z tej samej oczyszczalni ścieków wykazały znaczną

zmienność zawartości składników (mniejszą makroelementów, większą m ikro­

elementów), uwarunkow aną zmiennym stosunkiem ścieków komunalnych

i przemysłowych przyjmowanych przez oczyszczalnię.

L I T E R A T U R A

[1] C e b u l a J.: W p ływ za n ieczy szczen ia p ierw iastk am i śla d o w y m i na p rzy ro d n icze w arunki ro ln ictw a . Cz.. I. 215. P u ław y 1978.

[2] D r z y m a ł a S., М о с е к A .: W p ływ z a n ieczy szczen ia p ierw iastk am i śla d o w y m i na p rzy­ ro d n icze w arunki ro ln ictw a . C z. II. 95, P u ła w y 1985.

[3] E r t l H ., P a p p W .. S c h w i n g h a m m e r H .: U n d ersu c h u n g en über den S ch w erm eta ll­ geh a lt vo n K lä rsc h la m m en in der S teierm ark. Ö stereich isch e A b w a sser R u n d sch . 1. 1978, 1.

W a rto ść n a w o z o w a o sa d ó w śc iek o w y ch

101

A b w ä ssern v o n W o lfsb u rg und B rau n sch w eig. Z . P flan z. B o d en k . 142, 2 19, 1979. [5] F u r r e r O. J. : JEinfluss h o h er G a b en an K lä rsc h la m m en und S c h w ein eg ü lle a u f P fla n ­

zen ertrag und B o d e n e ig e n sc h a fte n . L an d w . F o r sc h ., S o n d erh eft 3 3 /1 , 1977, 249.

[6] G a ł c z y ń s k a В ., L e k a n S .: W p ływ z a n ieczy szczen ia p ierw iatk am i śla d o w y m i na p rzy­ ro d n icze w aru n k i ro ln ictw a . C z. II. 29, P u ła w y 1980.

[7] J o h n s o n S .: A b w a ssersch la m m a u f A ck erla n d . D a s T e ch n isch e U m w e ltm a g a z in 4, 1978. 546.

[8] J o h n s o n Ś.: D ie B e h a n d lu n g und B e seitig u n g v o n K lä rsc h la m m en unter B erick sich - tigu n g ihrer se u c h e n h y g ien isch u n b ed en k lich en V erw ertu n g im H a n d b a u . Z F A — M erk ­ blatt 1972.

[9] K o r i e n o w a T. S ., G o l d f a r b L. L., T u r o w s k i J. S.: W o d o sn o b ż e n ije i sanitarnaja tiech n ik a 6, 1979, 4.

[10] M i c h a e l G .. S c h m i d R ., B a r d t k e D ., W i l b e r g E., M i t s c h k e C h .: A u sw ir k u n g einer 10-iährigen D ü n g u n g m it versch ied en en K lä rsc h la m m en a u f Ertrag und M in e ­ r a lsto ffg e h a lt von B ö d en und P flan zen . L an d w . F o rsch . 33, 1980, 1, 38.

[11] P a g e A L.: F a te and effe cts o f trace elem en ts in se w a g e slu d ge w h en a p p lied to agricu ltural lan d s. E P A , 6 7 0 /2 — 7 4 -0 0 5 , 1974.

[12] V i i t a s a l o J.: H eavy m eta ls in soil and cereals fertilized w ith se w a g e slu d ge. P rogr. W at. T e ch n o l. 10. 5 /6 , 309, 1978.

[13] V i i t a s a l o J.: R o c z . statyst. 1985. G łó w n y U rząd sta ty sty czn y , W arszaw a 1985. [14] V i i t a s a l o J.: N o r m e exp erim en ta le, U -4 4 0 4 1 . P ro d u its u tilisés en A g rik u ltu re, 1975. [15] V i i t a s a l o J.: N o r m a N R D , T G L 2 6 0 5 6 , O sa d y śc ie k o w e , z a sto so w a n ie ro ln icze

i o g ro d n icze.

[16] V i i t a s a l o J.: M e m e n to T e ch n iq u e de L ’eau , D e g r e m o n t, 433, 1981.

[17] V i i t a s a l o J.: A T V M erk b la tt v. K lä rsch la m m in der L an d w irtsch aft. L an d esgru p pe Bayern 1976.

[18] V i i t a s a l o J.: M ö g lic h k e ite n u nd G ren zen der V erw ertu n g v o n K lä rsc h la m m in der L a n w irtsch a ft. In fo rm a tio n ssch rift L A G A , 1978.

Э. РОШ ЫК. C. РОШ ЫК, 3. С П И А К

i

102

E. R O SZ YK S. RO SZYK Z. SP1AK

F E R T I L I Z I N G V A L U E O F S E W A G E S L U D G E F R O M S O M E S E W A G E T R E A T M E N T P L 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 S IT I O N O F S L U D G E S

D ep a rtm e n t o f A gricu ltu ral C h em istry , A gricu ltu ral U n iv ersity o f W roclaw

S u m m a r y

E leven sa m p les o f slu d g e o f m u n icip a l and in d ustrial se w a g e are ch aracterized in relation to the c o n ten t o f a n u m b er o f m a cro - (T ab le 1) and m icro elem en ts (T a b le 2). A very d ifferen tia ted co n te n t o f th ese elem en ts in the slu d g es, d isq u a lify in g in extrem e cases their su ita b ility for u tiliza tio n by agricu lture has b een fo u n d .

A lso a n u m b er o f sa m p les o f slu d g es taken from the sa m e treatm en t p lan t, b ut at d ifferen t sto ra g e d u ra tio n w ere an a ly zed . A c o n sid e r a b le v ariab ility o f the co n te n t o f elem en ts, greater o f m a cro - and sm aller o f m icro elem en ts, irresp ective o f the storage d u ra tio n , has b een p roved . T h is se a so n a l v a ria b ility , p articu larly o f the c o n ten t o f m icro ­ e lem en ts se em s to d ep en d on the in flo w o f in d ustrial sew a g e.

Prof. dr hab. Eligiusz R oszyk K atedra Chemii Rolniczly A. R. W roclaw, ul. Grunwaldzka 53