Новиков А. Е., Бородычев В. В., Сухарев Ю. И. Почвенные влагосорбенты на основе илового шлама и алюмосиликатов: получение и свойства // Научная жизнь. 2020. Т. 15. Вып. 7. С. 888–896. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-7-888-896

Новиков Андрей Евгеньевич, д-р техн. наук, ст. науч. сотр., вр. и. о. директора, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия»: Россия, 400002, г. Волгоград, ул. им. Тимирязева, 9.

Бородычев Виктор Владимирович, академик РАН, д-р с.-х. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, гл. науч. сотр., директор, Волгоградский филиал ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова»: Россия, 400002, Волгоград, ул. им. Тимирязева, 9.

Сухарев Юрий Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры «Мелиорация и рекультивация земель», ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева»: Россия, 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.

Тел.: (499) 976-03-12

E-mail: meliorz@rgau-msha.ru

Одним из важных направлений в развитии сельских и городских территорий является использование экологических технологий в области водоотведения и водоснабжения. Из-за проблем дефицита органических удобрений и пресной воды вследствие роста водопотребления в промышленности и сельском хозяйстве, а также ее географической неравномерности распределения по регионам Мира задача использования илового шлама и осветленной воды, в том числе для мелиоративных нужд, полученных из очищенных сточных вод, является, несомненно, актуальной и фундаментальной. Для решения поставленной задачи разработана система обработки хозяйственно-бытовых сточных вод, включающая стадии механической, биологической и физико-химической очистки, а также обеззараживания. В основе данной технологии заложен метод ферментации биогенных загрязнений в биореакторах с использованием нитрифицирующих и денитрифицирующих организмов активного ила с получением стабилизированного (экологически безопасного) илового шлама – органическая компонента предлагаемого почвенного влагосорбента. Минеральная компонента почвенного влагосорбента представлена природными алюмосиликатами, а именно глауконитом, цеолитом и бентонитом. Композиция влагосорбента, состоящая по массе на 80–85% из илового шлама, 7,5–10% глауконита (или цеолита) и 7,5–10% бентонита, представляет комковатую структуру, обладающую сорбционными и ионообменными свойствами, содержащую в доступной форме макро- и микроэлементы питания растений. Его использование преимущественно при мелиорации малопродуктивных и деградированных почв, в том числе почв в условиях недостаточного увлажнения и высоких температур воздуха, способствует повышению устойчивости почвенных агрегатов разрушению при антропогенном воздействии (полевых работах, орошении), интенсификации микробиологической активности почвы, в том числе за счет сорбируемой из атмосферы и удерживаемой влаги.

Список литературы:

1. Мелихов В. В., Кружилин И. П., Дубенок Н. Н. [и др.]. Проектирование и расчет систем дождевания и капельного орошения сельскохозяйственных культур : метод. пособие / ВНИИОЗ. – Волгоград : ООО «СФЕРА», 2017. – 168 с.

2. Мелихов В. В., Зибаров А. А., Мелихова Н. П. [и др.]. Экологическое состояние орошаемых агроландшафтов локального мониторинга на Волго-Донском междуречье // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2018. – № 4(52). – С. 29–36.

3. Lee L. H., Wu T. Y., Shak K. P. Y. [et al.]. Teoh Sustainable approach to biotransform industrial sludge into organic fertilizer via vermicomposting: a mini-review // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. – 2018. – Vol. 93, iss. 4. – Pp. 925–935.

4. Melo W., Delarica D., Guedes A. [et al.]. Ten years of application of sewagesludge on tropical soil. A balance sheet on agricultural crops and environmental quality // Science of the Total Environment. – 2018. – Vol. 643. – Pp. 1493–1501.

5. Asadu C. O., Aneke N. G., Egbuna S. O. [et al.]. Comparative studies on the impact of biofertilizer produced from agrowastes using thermo-tolerant actinomycetes on the growth performance of Maize (Zea-mays) and Okro (Abelmoschusesculentus) // Environmental Technology and Innovation. – 2018. – Vol. 12. – Pp. 55–71.

6. Шуравилин А. В., Овчинников А. С., Бородычев В. В. [и др.]. Эффективное использование сточных вод и их осадка для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур : монография / ВГСХА. – Волгоград : ИПК Нива, 2009. – 636 с. 

7. Пындак В. И., Новиков А. Е., Степкина Ю. А. Решение проблем отходов и плодородия деградированных земель (на примере Нижнего Поволжья) // Научное обозрение. – 2013. – № 4. – С. 85–89.

8. Пат. 173774 Российская Федерация, МПК СО2F3/02. Устройство биологической очистки сточных вод / А. С. Овчинников, А. Е. Новиков, Е. А. Дугин, А. Д. Ахмедов. – Опубл. 2017.

9. Пындак В. И., Чернова Ю. А., Дугин Е. А. [и др.]. Модернизация и снижение энергоемкости станций очистки сточных вод // Ремонт. Восстановление. Модернизация. – 2016. – № 6. – С. 27–29.

10. Пындак В. И., Степкина Ю. А. Проблемы и перспективы биоинженерного машиностроения (на примере развития методов переработки стоков) // Проблемы машиностроения и автоматизации. – 2013. – № 4. – С. 44–47.

11. Novikov A., Poddubskiy A., Dugin E. [et al.]. Wastewater treatment and disposal of individual residential buildings in agriculture // 18th International Scientific Conference «Engineering for Rural Development» (Jelgava, Latvia, May 22–24, 2019): Proceedings. Vol. 18 / Latvia University of Life Sciences and Technologies, Faculty of Engineering. – Jelgava (Latvia), 2019. – Pp. 397–406.

12. Пындак В. И., Литвинов Е. А., Межевова А. С. Наноструктурированный осадок сточных вод – высокоэффективное удобрение-мелиорант // Агрохимический вестник. – 2016. – № 4. – С. 13–16.

13. Пат. 2529705 Российская Федерация, МПК C05D11/00. Удобрениемелиорант / В. И. Пындак, А. Е. Новиков. – Опубл. 2014.

14. Пындак В. И., Новиков А. Е. Природные мелиоранты на основе кремнеземов и глиноземов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2015. – № 2(38). – С. 73–76.

15. Межевова А. С. Нетрадиционные природные и техногенные удобрения-мелиоранты и их возможности // Вестник аграрной науки Дона. – 2016. – № 4(36). – С. 78–83.

SOIL MOISTURE SORBENTS BASED ON SILT SLUDGE AND ALUMINOSILICATES: PRODUCTION AND PROPERTIES

Novikov Andrey Evgen'evich, Dr. of Tech. Sci., Senior Researcher, Acting Director, All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russia.

Borodychev Viktor Vladimirovich, Member of the RAS, Dr. of Tech. Sci., Prof, Honored Scientist of the RF, Senior Staff Scientist, Director, All-Russia Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, Volgograd, Russia.

Sukharev Yuriy Ivanovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Depart. of Land Amelioration and Reclamation, Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia.

Keywords: soil moisture sorbents, silt sludge, sewage sludge, aluminosilicates, glauconite, zeolite, bentonite, productivity, environmental technologies.

Abstract. One of the important directions in the development of rural and urban areas is the use of environmental technologies in the field of wastewater disposal and water supply. Due to the problems of a shortage of organic fertilizers and fresh water due to an increase in water consumption in industry and agriculture, as well as its geographic uneven distribution in the regions of the world, the task of using sludge sludge and clarified water, including for melioration needs obtained from treated wastewater, is undoubtedly relevant and fundamental. To solve this problem, a system for the treatment of domestic wastewater has been developed, including the stages of mechanical, biological and physical-chemical treatment, as well as disinfection. This technology is based on the method of fermentation of biogenic contaminants in bioreactors using nitrifying and denitrifying organisms of activated sludge to obtain a stabilized (ecologically safe) silt sludge – an organic component of the proposed soil moisture sorbent. The mineral component of the soil moisture sorbent is represented by natural aluminosilicates, namely glauconite, zeolite and bentonite. The composition of the moisture sorbent, consisting of 80–85% by weight of sludge, 7.5–10% glauconite (or zeolite) and 7.5–10% bentonite, is a lumpy structure with sorption and ionexchange properties, containing in an accessible form macro – and microelements of plant nutrition. Its use mainly in the reclamation of unproductive and degraded soils, including soils under conditions of insufficient moisture and high air temperatures, contributes to an increase in the resistance of soil aggregates to destruction under anthropogenic impact (field work, irrigation), intensification of microbiological soil activity, including due to sorbed soil from the atmosphere and retained moisture.