Використання стічних вод при вирощуванні сільськогосподарських культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Рівненський державний гуманітарний університет

Кафедра екології та збалансованого природокористування

СРС

на тему:

«Використання стічних вод при вирощуванні сільськогосподарських культур»

Виконала студентка ІІІ курсу

психолого-природничого факультету

групи Е-31 Мацко Ірина

РВІНЕ 2013

План

Вступ

1. Поля зрошення

2. Якість стічних вод та їх види

3. Культури, які вирощуються на полях зрошення і сівозміни

4. Ефективність зрошення стічними водами

Висновок

Використана література

Вступ

Збільшення промислового виробництва, розвиток сільського господарства на інтенсивній основі, поліпшення побутових умов життя населення супроводжуються постійно зростаючим споживанням прісної води, скиданням великої кількості стоків у відкриті водойми. Основний напрям охорони природних вод від забруднення - припинення скидання в них стічних вод.

Стічні води - це води, які були використані на виробничі або побутові потреби, одержали при цьому додаткові домішки (забруднення), що змінили їх первісний хімічний склад або фізичні властивості, та підлягають видаленню з населених пунктів або промислових підприємств.

Стічні води мають удобрювальну властивість. Ця властивість зумовлені їх хімічним, механічним та бактеріологічним складом. Цей склад стічних вод змінюється в залежності від характеру виробництва, норм водоспоживання, кількості атмосферних опадів, що потрапляють у каналізацію, та інших факторів. Вони містять значну кількість азотних, фосфорних, калійних та інших корисних сполук. Зважені речовини та осад є цінним добривом, проте основна частина добрив міститься в розчиненому вигляді. У стічних водах є також мідь, хром, марганець, натрій.

Найбільш простим і вигідним способом утилізації стічних вод є використання їх на землеробських полях зрошення.

1. Поля зрошення

Поля зрошення (ПЗ) - це спеціалізовані меліоративні системи, призначені для приймання попередньо очищених стічних вод з метою використання їх для зрошення і удобрення сільськогосподарських угідь, а також доочищення в природних умовах.

В Україні нині змішаними стоками зрошується 70 тис. га, промисловими - 10 і тваринницькими - 20 тис. га земель.

Використання стічних вод на землеробські поля зрошення дає змогу вирішувати такі завдання: підвищення родючості ґрунту, збільшення врожайності сільськогосподарських культур, утилізація гною, гнійних стоків і охорона водойм від забруднення. На полях зрошення, як і на спорудах штучного біологічного очищення, відбувається біохімічне окислення органічних речовин, засвоєння рослинами біогенних елементів і обеззаражування патогенної мікрофлори.

Розрізняють такі види полів зрошення:

- з цілорічним прийманням стічних вод та цілорічним зрошенням;

- з цілорічним прийманням стічних вод у регулюючіємкості та зрошення культур у вегетаційний період;

- із прийманням стічних вод і зрошенням тільки у вегетаційний період.

У практиці зрошуваних господарств України найбільше застосовують сезонне використання стічних вод. На поля їх подають у теплий період року для вологозарядкових і вегетаційних поливів. В осінньо-зимовий період стічні води акумулюються в спеціальних нагромаджувачах і водосховищах. Якщо є труднощі з акумуляцією великої кількості стічних вод, тоді частину їх використовують для водообігового постачання, а залишок скидають у водойми після біологічного очищення.

Поля зрошення створюють на всіх типах ґрунтів, проте перевагу слід віддавати ґрунтам з хорошою водопроникністю і аерацією - супіскам і легким суглинкам. Під поля зрошення в першу чергу відводять малородючі чи бросові землі, процес окультурювання яких завдяки органічним речовинам стічних вод відбувається дуже швидко. Глинисті ґрунти стоками зрошувати небажано, бо внаслідок низької водопроникності на них не можна застосовувати високі поливні норми, а поліпшення водно-фізичних властивостей потребує великих і не завжди виправданих витрат. Не можна застосовувати стоки на ділянках з близькими (менше 1,2 м) заляганням підґрунтових вод, щоб не допустити засолення і заболочення ґрунту.

Категорично забороняється використовувати стічні води у місцях виклинення водоносних горизонтів, що може призвести до забруднення артезіанських вод. Не допускається розміщення полів зрошення і на ділянках, що затоплюються під час повені.

При будівництві й експлуатації полів зрошення слід враховувати такі санітарно-гігієнічні вимоги:

· ділянки повинні бути сплановані й обнесені валом, який запобігає скиданню стічних вод;

· відстань до населеного пункту має бути не менше 250_300 м;

· на полях зрошення повинні бути спеціальні приміщення для приймання їжі, відпочинку, зберігання поливного реманенту і спецодягу;

· персонал, що працює із стічними водами, повинен добре знати санітарні правила, правила особистої гігієни, щорічно підлягати профілактичному щепленню проти кишкових інфекцій і обстеженню на гельмінти з подальшою дегельмінтизацією.

Неосвітленими (неочищеними) стічними водами можна поливати: у безвегетаційний період - усі без винятку культури; у вегетаційний період _ технічні, кормові й зернові культури, декоративні насадження, багаторічні й однорічні трави при умові, що їх не будуть відводити під випасання; вегетаційні поливи необхідно припиняти: під плодові - за 2 місяці, під овочеві - за 20 днів, а під усі інші культури - за 14 днів до збирання врожаю; карантинний строк між останнім поливом і початком випасання пасовищного корму також має бути не менше 14 днів; овочі, зібрані із зрошуваних ділянок, треба складати на підстилку чи в тару, але не на ґрунт; при зрошенні стічними водами слід застосовувати заходи, які виключають забруднення артезіанських вод, нагромаджувачі-змішувачі повинні мати протифільтраційні екрани; в процесі експлуатації полів зрошення необхідно періодично здійснювати контроль за хімічним складом стічних вод, а також за рівнем і станом підґрунтових вод, для чого в системі полів зрошення треба передбачати будівництво гідрорежимних свердловин.

Основні гігієнічні вимоги до сільськогосподарського використання гною і гноївки тваринницьких ферм і комплексів, спрямовані на охорону навколишнього середовища від забруднення та інвазійних захворювань серед людей і тварин, включають таке: застосування гною і гноївки недопустиме в зонах санітарної охорони курортів, вододжерел і мінеральних джерел, а також при виході на поверхню карстових та шпаруватих порід; перед подачею на поля гній і гноївка повинні пройти карантинне витримування у гноєсховищах не менше 6 Діб, за цей час вони звільняються від патогенних мікроорганізмів і яєць гельмінтів; знезараження під час епізоотій за допомогою формальдегіду в карантинних ємностях; механічна обробка рідкого гноюз метою виділення з його маси твердих часток; попередня підготовка гноївки в спорудах штучного біологічного очищення чи біологічних ставках; тверду фракцію гною треба компостувати на спеціальних гідроізольованих майданчиках протягом 6_8 місяців, причому половина цього строку має припадати на теплий період року.

На ПЗ при використанні гною і гноївки можливе зараження тварин яйцями гельмінтів, тому зелену масу кормових культур слід силосувати протягом 45_60 діб або переробляти на вітамінне борошно.

Ефективність роботи ПЗ залежить від якості стічних вод, вирощуваних сільськогосподарських культур та їх агротехніки.

2. Якість стічних вод та їх види

утилізація стічний поле зрошення

Якість стоків нестабільна, змінюється за роками, сезонами і навіть протягом доби. Хімічний склад та агрономічна цінність визначаються джерелом, яке забезпечує скид. Склад стічних вод залежить не тільки від належності підприємства-водокористувача до тієї чи іншої галузі, але й від технологій виробництва і способів очищення. Навіть на одному підприємстві різні цехи і виробництва формують стічні води різного хімічного складу.

Вихід стічних вод від тваринницьких об'єктів також може варіювати за обсягом і хімічним складом не тільки залежно від віку тварин, їх раціону і утримання, але й від способу гноєвидалення, а також прийнятої схеми підготовки і очищення стоків, які містять гній.

За походженням стічні води діляться на 5 видів: господарсько-побутові, промислові, змішані, тваринницькі та зливні.

Господарсько-побутові. Це стоки житлових будинків, шкіл, їдалень та інших господарсько-побутових об'єктів. Максимальне витрачання побутових стічних вод з 1 га житлової забудови міста залежно від густоти населення становить від 0,5 до 2 л/с або 10_15 тис. м³ за рік.

За складом ці води порівняно однорідні. Вони містять органічні й мінеральні домішки, через велику кількість мікроорганізмів мають високу біологічну активність, часто забруднені яйцями гельмінтів, кількість яких досягає декількох сот на 1 л стічних вод. Вони характеризуються бікарбонатно-сульфатним складом, нейтральною і слаболужною реакцією, низькою мінералізацією. До складу стічних вод входять сполуки кальцію, магнію, натрію, гідрокарбонатів, хлоридів, сульфатів і багатьох інших хімічних елементів і речовин. У зв'язку з наявністю в складі азотистих, фосфорних і калійних сполук господарсько-побутові стічні води мають конкретну удобрювальну цінність і, при використанні для зрошення, сприяють підвищенню врожайності сільськогосподарських культур.

Враховуючи те, що в цих стоках містяться збудники шлунково-кишкових захворювань, підготовка до поливу повинна включати не тільки механічне очищення, а й відстоювання протягом декількох годин в біологічних ставках.

Промислові. Це відпрацьовані води промислових підприємств, різноманітні за хімічним складом і якістю, їх за технологічними ознаками можна розділити на три групи:

· забруднені, які містять інгредієнти, властиві технологічному виробництву;

· умовно-чисті, які не беруть участі в технологічному виробництві й використовуються для охолодження та інших підсобних операцій та, які не містять забруднень, властивих виробництву;

· змішані, які потрапляють у каналізацію з території підприємств.

Промислові стічні води, що містять жири, масла, смоли, нафтопродукти, забороняється скидати в комунальну каналізацію без попереднього очищення. Не можна також скидати стоки підприємств важкої промисловості, заводів чорної металургії, рудозбагачувальних фабрик, машинобудівних і хімічних підприємств.

Кожне промислове виробництво у зв'язку із специфічністю технологічного процесу створює своєрідні стоки. В них містяться різноманітні речовини, які токсичні для рослин, людини і тварини. Різноманітність складу і постійна мінливість якості ускладнюють іригаційну оцінку промислових стічних вод і вивчення можливості використання їх на ПЗ.

До промислових належать і води, які відкачують із шахт по добуванню руди й вугілля. Шахтні води - це суміш підземних вод декількох водоносних горизонтів, які збагачені завислими мінеральними частками, газовими компонентами, органічною речовиною і мають несприятливий бактеріологічний склад. Мінералізація цих вод - 3_5 г/л, переважний тип засолення - сульфатний, удобрювальних речовин мало: азоту - до 10 мг, а калію - 3_20 мг/л. Висока мінералізація шахтних вод, сульфатний і хлоридний характери засолення потребують уважного підходу до застосування їх для поливу, строгого контролю за процесом нагромадження солей у ґрунті. Цілорічне використання шахтних вод для зрошення викликає прогресивне засолення ґрунту.

Змішані (міські) - суміш господарсько-побутових і промислових стічних вод, за якістю _ непостійні, що є наслідком індустріалізації міст і зростання частки промислових стоків у загальній каналізації. Господарсько-побутові стічні води знижують мінералізацію, підвищують удобрювальну цінність і біологічну активність міського стоку.

Залежно від напрямку розвитку промисловості, технології виробництва, питомої ваги промислових стічних вод у загальноміському стоці змінюється склад стічних вод.

Хімічний склад дає можливість широко використовувати стічні води для зрошення, проте в окремих випадках, особливо в умовах Донбасу, півдня України, вони потребують поліпшення, яке полягає у зниженні загальної мінералізації, внесенні у воду чи зрошувальний ґрунт речовин, що містять кальцій (гіпс, хлористий кальцій, вапняковий шлам та ін.), для запобігання осолонцюванню земель.

Таблиця

Вимоги до хімічного складу стічних вод, мг/л, при використанні їх для зрошення сільськогосподарських культур

При попередній оцінці придатності стічних вод для зрошення за вмістом у них токсичних речовин слід користуватися нормами допустимих концентрацій окремих інгредієнтів, мг/л: сульфати - 500, натрій _ 500, хлориди - 300, капролактан - 300, метанол - 200, нафтопродукти - 700, формальдегід - 50, фенол - 40, ацетон - 40, залізо - 20, ціаніди - 10, мідь - 7, цинк - 2, кобальт - 2, миш'як - 0,2 і т. д. (Вороній М. Г. та ін., 1988).

Ефект використання стічних вод у сільському господарстві значно залежить від культур, які вирощують на ЗПЗ.

3. Культури, які вирощуються на полях зрошення і сівозміни

Склад культур і сівозміни на ПЗ визначаються санітарними правилами, ґрунтово-кліматичними умовами, завданнями підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва, забезпечення утилізації й очищення стічних вод.

Вода, що надходить з очисних споруд, не повністю очищається від яєць гельмінтів і представляє визначену небезпеку в санітарно-гігієнічному відношенні. Тому існуючими санітарними правилами забороняється зрошувати стічними водами баштанні (дині, кавуни), ягідні (суницю, полуницю) культури, а також овочеві, які використовують у сирому вигляді.

Культури, які вирощують при зрошенні стічними водами, повинні витримувати підвищені зрошувальні норми, рівномірно приймати поливну воду, позитивно реагувати на агрофон, який формується, забезпечувати високу врожайність, добру якість вирощеної продукції і окупати в короткий строк капітальні вкладення на будівництво ПЗ.

Найбільш ефективне зрошення стічними водами кормових і технічних культур та деревно-кущових насаджень.

Зрошення стічними водами підвищує урожай і зернових культур. Проте вони не одержали широкого поширення на ПЗ через недружне достигання і часте вилягання під дією високої удобрювальної цінності стічних вод.

В умовах удобрювального зрошення хороші врожаї забезпечують такі технічні культури: соняшник, рицина, льон олійний, гірчиця, рижій, конопля, кенаф.

Провідна роль у сівозмінах ПЗ належить багаторічним травам. Вони вологолюбні, легко переносять перезволоження ґрунту і навіть коротке затоплення, реагують на внесення азотних добрив, які містяться у великій кількості в стічних водах, добре використовують інші поживні речовини. Багаторічні трави поліпшують водно-фізичні властивості ґрунту, підвищують його ефективну родючість і забезпечують високу врожайність зеленої маси.

У степових районах на ПЗ вирощують люцерну і її злакові компоненти - райграс багатоукісний, грястиця збірна і вівсяниця лучна. Регулярні удобрювальні поливи забезпечують швидкий ріст трав і дають можливість одержувати 3_4 укоси протягом вегетаційного періоду.

Для культурних пасовищ, зрошуваних стічними водами у вегетаційний період, рекомендуються такі травосумішки, кг/га, насіння стоколос безостий - 8_10, вівсяниця лучна - 4_6, Тимофіївка лучна - 4_5, тонконіг лучний - 4_6, конюшина біла - 4_5 і конюшина червона - 4_5; тимофіївка лучна - 5_6, тонконіг лучний - 6_8, грястиця збірна - 6_8, конюшина біла - 4_5 і конюшина червона - 4_5. Загальна норма травосумішки - 30_ 35 кг/га.

Для прискорення створення доброго трав'яного шару і тривалого його використання рекомендується норму висіву трав збільшувати до 40_50 кг/га.

При цілорічному зрошенні стічними водами в умовах глибокого залягання підґрунтових вод найбільш витривалі й продуктивні стоколос безостий, тимофіївка лучна, лисохвіст лучний, тонконіг лучний і конюшина біла.

Багаторічні злаки на відміну від люцерни добре реагують на зимові поливи, не випрівають під льодяною кіркою і, утворюючи щільну лугову дернину, не знижують продуктивність протягом 5_8 років.

Стоколос безостий, маючи високу продуктивність і (зимостійкість, добре переносить тривале затоплення стічними /водами і зберігається у травостої до 10 років. Вирощування багаторічних трав на ПЗ дає можливість надійно очищати велику кількість стічних вод.

Провідними силосними культурами на ПЗ є кукурудза, сорго і соняшник, оскільки вони мають високий потенціал урожайності.

Суданська трава добре реагує на полив стічними водами, під час вегетації витримує тривале затоплення водою (15_20 днів) і залежно від сівби може забезпечувати 3_4 укоси.

В умовах застосування шахтних вод провідними культурами є коренеплоди й люцерна. Дослідним шляхом встановлено, що кормові буряки з урожаєм виносять весь хлор, який надходить у ґрунт з поливною водою, столові буряки - 50_55, а люцерна - 50%; огірки і капуста - майже не знижують засолення ґрунту.

На ПЗ, де застосовують тваринницькі стоки, вирощують в основному кормові культури: багаторічні трави, кукурудзу і коренеплоди.

Поливні землі найбільшої Бортничської зрошувальної системи (23,3 тис. га) використовують переважно під кормові культури: кукурудзу, зернобобові, коренеплоди і багаторічні трави. Тільки близько 10% площі, де можливий полив по борознах, використовують для вирощування ранніх овочів і картоплі.

Висока удобрювальна цінність стічних вод дає можливість впроваджувати на ЗПЗ інтенсивні сівозміни, які відповідають агрономічним, санітарно-гігієнічним і господарським вимогам. При їх побудові враховують хімічний склад і удобрювальну цінність стічних вод. Питома вага багаторічних трав у сівозмінах має бути 40_60%. Включення просапних культур у сівозміни не повинне перевищувати 20%.

Схеми сівозмін залежать від природно-економічних умов і спеціалізації господарств. Спеціалізовані кормові й польові сівозміни мають порівняно коротку (5_7 років) ротацію.

На ПЗ, як і в умовах звичайного зрошення, можна одержувати 2_3 урожаї за рік з однієї площі. Із проміжних культур на ПЗ вирощують злако-бобові сумішки, сумішки соняшнику з горохом, кукурудзи із суданкою, сорго, суданську траву, сою, картоплю літнього садіння.

4. Ефективність зрошення стічними водами

Стічні води позитивно впливають на ріст, розвиток, урожайність сільськогосподарських культур та їх якість.

Таблиця

Урожайність і якість зеленої маси кукурудзи при зрошенні

Залежно від погодних умов урожайність сільськогосподарських культур при поливі стічними водами підвищується в 2_3 рази, а багаторічних трав при інтенсивному цілорічному зрошенні - в 3_5 і навіть у 8_10 разів. Зелена маса трав, вирощених на ПЗ, містить більше сирого протеїну, золи, кальцію, фосфору і менше цукру порівняно з неполивною травою. Поїдання кормів із ПЗ високе і коливається від 84 до 96%.

Шахтні води Донбасу підвищують урожайність сільськогосподарських культур у 1,3_1,5 рази, а тваринницькі стоки, завдяки високій удобрювальній цінності, - у 4_6 разів.

Використання ПЗ є ефективним засобом очищення стічних вод і збільшення виробництва продукції землеробства. Окупність ПЗ залежить від ґрунтово-кліматичних умов їх розміщення, вирощуваної культури та її поливного режиму, строк окупності тільки за рахунок прибутків сільського господарства не перевищує 5_8 років.

Зрошення стічними водами, викликане необхідністю охорони природних багатств, є важливим резервом інтенсифікації сільського господарства, тому ПЗ повинні повсюдно стати обов'язковим елементом приміського ландшафту.

Висновок

Використання стічних вод в землеробстві для зрошення дозволяє:

- забезпечити вирощувані рослини продуктами живлення;

- забезпечити руйнування органічних речовин у стоках шляхом мінералізації або гуміфикаціі;

- звільнити стоки від патогенних бактерій, вірусів і яєць гельмінтів шляхом їх поглинання і подальшого їх відмирання під впливом природних факторів самоочищення в фільтруючому шару ґрунту;

- запобігти накопичення хімічних речовин в ґрунті до меж, які визначають погіршення процесів самоочищення ґрунтів і знижуючих врожайність;

- запобігти забруднення ґрунтових вод хімічними речовинами і патогенними бактеріями; запобігти забруднення ґрунтового і атмосферного повітря.

Використана література

1. Ушкаренко В.О. Зрошуване землеробство : пiдручник / Під ред. В.О. Ушкаренко. К.: Урожай, 1994. 328 с.

2. Комплексное использование водных ресурсов: Учеб. Пособие / С.В. Яковлев, И.Г. Губий, И.И. Павлинова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2008. 383 с.

3. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод/Учебник для вузов: М.:Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. 704 с.

4. Комплексное использование и охорона водних ресурсов / О.Л. Юшманов, В.В. Шабанов, И.Г. Галямина и др. М.: Агропромиздат, 1985. 303 с.

Размещено на Allbest.ru