Очищенные сточные воды могут применяться в качестве питательных растворов при выращивании декоративных растений и семенного картофеля в аэропонных установках. Корневые выделения картофеля обладают антибактериальными свойствами, что является дополнительным фактором восстановления качества сточных вод.
Ключевые слова: аэропонные технологии, очистка сточных вод, корневые выделения.
Treated wastewater can be used as nutrient solution for growing of ornamental plants and seed potatoes in aeroponic systems. Root exudates of potato plants show antibacterial activity, which is an additional factor in improving wastewater quality.
Keywords: aeroponic technology, wastewater treatment, root exudates.
Очистные сооружения коммунально-бытовых стоков являются барьером для загрязнения водоприемников наиболее токсичными и поглощающими кислород (из воды водоприемников) веществами, однако количество биогенных элементов (азот, фосфор) в стоках очистных сооружений остается значительным. Кроме того, очистные сооружения — источники выделения СО2 по причине того, что основной процесс очистки — биоокисление органического вещества: основными продуктами реакции является СО2 и вода. На очистных сооружениях имеются условия для утилизации СО2 биологическим способом, поскольку есть все необходимые составляющие для протекания процесса фотосинтеза: углекислота, биогенные элементы. Эти составляющие являются «отходами» очистки, а значит бесплатны. Кроме того, очищенная вода имеет температуру не менее 180С круглый год. Применение очищенных сточных вод в аэропонных технологиях выращивания растений представляет перспективный способ использования вторичных ресурсов без дополнительных затрат. К тому же, корневые выделения растений, в том числе картофеля, обладают антибактериальными свойствами, что может дополнительно улучшить качество применяемых сточных вод при использовании в аэропонных установках.
Исследования проводили во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной биотехнологии (ВНИИСБ) и в ЗАО «Роса» (МГУП «Мосводоканал»). Целью наших исследований являлась разработка технологии выращивания растений на очищенной сточной воде в условиях аэропоники. В процессе исследования картофель и декоративные растения выращивали на очищенной сточной воде и на контрольном питательном растворе, с применением разработанной во ВНИИСБ технологии выращивания декоративных растений и картофеля на аэропонных установках.
По методикам, применяемым ЗАО «Роса» (МГУП «Мосводоканал»), проводили мониторинг поступающей в установку воды: очищенной и контрольной (стандартный питательный раствор), а также воды, выгружаемой из установки, по следующим показателям: формы минерального азота, фосфаты, общий фосфор, взвешенные вещества, калий, кальций, магний, железо, медь, цинк, молибден, марганец, бор, сульфаты. Также определяли состав получаемой биомассы на очищенной воде и в контроле (на питательном растворе), исследовали бактериальную загрязненность (по ОКБ и ТКБ) очищенной воды при разном времени нахождения в установке. Помимо мониторинга воды по неорганическим соединениям и металлам проводили мониторинг бактериальной загрязненности очищенной воды при разном времени нахождения в установке. Определяли ОКБ (общие колиформные бактерии, КОЕ/100 мл), ТКБ (термотолерантные колиморфные бактерии, КОЕ/100 мл), общее микробное число при 22 и 37 0СКОЕ/1 мл (считается, что ОМЧ-37 — это вклад кишечных бактерий), а также определяли общее количество бактерий методом прямого счета.
По результатам мониторинга поступающей в установку воды, а также выгружаемой из установки контрольной воды (питательный раствор) можно сделать следующие выводы об изменении состава питательного раствора. Растение картофеля поглощает вещества избирательно. В начале вегетации азот аммонийных солей полностью выводится; магний, общий азот, железо, калий, кальций, медь на выходе в 2 раза меньше, чем на входе. Взвешенные вещества почти не выводятся из питательного раствора. Марганец, молибден, цинк, общий фосфор и фосфор фосфатов выводятся полностью или в значительной степени.
В конце вегетационного периода азот аммонийных солей и азот нитритов полностью выводятся растениями из состава питательного раствора. Азот аммонийных солей полностью поглощается растениями картофеля на всех стадиях развития растений. Железо, цинк, молибден, марганец, поглощаются из питательного раствора на всех стадиях развития растений.
Можно сделать следующие выводы об изменении состава питательного раствора: азот аммонийных солей, азот нитритов и марганец полностью поглощается растениями на всех стадиях их развития. Марганец на выходе практически не обнаруживается на всех стадиях развития растений. Фосфор фосфатов и общий фосфор на всех этапах развития растений поглощаются равномерно. Из раствора стабильно поглощаются калий и медь.
Очищенная вода после недельного цикла ее использования в установке очищалась от бактерий, значения всех показателей мониторинга в динамике уменьшались (ОКБ с 260 000 до 5, ТКБ с 77 000 до 0, ОМЧ при 22 0С с 120 000 до 1000, ОМЧ при 37 0С с 47 000до 530.
Таким образом, на очистных сооружениях можно реализовать проекты по выращиванию сельскохозяйственных культур на очищенной воде. С одной стороны, происходит очистка воды от избытка азота, калия и, особенно, фосфатов — загрязнителей природных водоемов, с другой стороны, организовывается выращивание декоративных растений и семенного картофеля. При выращивании картофеля происходит уменьшение бактериальной загрязненности воды, за счет антибактериальной активности корневых выделений растения. Применение аэропонных технологий экономически привлекательно для производства декоративных растений с целью озеленения населенных пунктов. В качестве питательных растворов можно широко использовать очищенную сточную воду.
В связи с этим выращивание растений на очищенной сточной воде в условиях аэропоники может являться новым витком промышленного развития аэропоники и повысит экономическую эффективность очистных сооружений.
