`     Obsah sborníku | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka

Využití různě zpracovaných kalů z ČOV v zemědělství

Ing. Pavel Růžek, CSc.

Ing. Helena Kusá

Ing. Gabriela Mühlbachová

VÚRV Praha - Ruzyně

1. ÚVOD

Stále se zvyšující produkce odpadních čistírenských kalů představuje zároveň i rostoucí požadavky na jejich likvidaci, jež se stává vážným ekologickým problémem u nás i v zahraničí. Zatímco ve většině států EU byla již přijata účinná legislativní opatření, která významně omezují skládkování kalů a určují podmínky jejich používání v zemědělství, u nás odpovídající legislativa dosud neexistuje a většina kalů je skládkována na nevyhovujících skládkách. Přitom naše zemědělství vzhledem k významnému poklesu spotřeby průmyslových i statkových hnojiv v posledních letech potřebuje alternativní zdroje minerálních a organických látek vyrovnávajících stále se prohlubující deficit těchto látek v půdě se všemi důsledky na vývoj půdní úrodnosti a kvantitu i kvalitu produkce pěstovaných rostlin.

Produkce kalu v ČR je v příštích letech odhadována na 220 až 340 kt sušiny za rok. Na základě získaných údajů jsou kaly v současné době v největší míře skládkovány (50-60 %), následuje jejich recyklace s převážným využitím v zemědělství (35-45 %) a spalování (5-10 %). Předpokládá se, že v průběhu nejbližších let se podíl skládkovaného kalu sníží na 40-45 %, a naopak vzroste recyklované (na 45-50 %) a spalované (na 10-15 %) množství. Tím bychom se přiblížili státům EU, kde je v následujících letech rovněž očekáváno snížení skládkovaného podílu (na 25-30 %), a nárůst recyklovaného (na 40-45 %) a spalovaného (na 25-30 %) kalu.

Možnosti používání kalů v zemědělství

Využití kalů k hnojení zemědělské půdy spočívá v přímé aplikaci stabilizovaných kalů nebo v použití kompostovaných forem, kde jsou kaly hlavní surovinou pro jejich výrobu a důležitým zdrojem živin.

1/ Přímá aplikace na půdu

Jedná se o dosud nejvíce používaný a nejlevnější způsob likvidace kalů. Na zemědělskou půdu mohou být použity pouze stabilizované kaly, které vyhovují maximálním povoleným obsahům sledovaných rizikových látek. Před uvažovanou aplikací kalu je nutné provést rozbor půd podle vyhl. 13/94 Sb., kde jsou stanoveny limity rizikových prvků pro půdy. Přímá aplikace kalu na půdu přináší značná hygienická a ekologická rizika. Vzhledem ke značné heterogenitě aplikovaného kalu může docházet k lokálním zdrojům infekce a akumulaci rizikových látek v půdě. Zejména na půdách s hodnotou pH < 6 a s nízkou sorpční schopností pak může snadno dojít ke kontaminaci rostlin. Od příštího roku bude přímá aplikace kalů na půdu významně omezena vyhláškou k zákonu č. 125/1997 Sb., o odpadech a připravovaným zákonem o hnojivech a jejich používání.

2/ Kompostování

Při kompostování kalů je nutné dodržet dosud platnou normu ČSN 465735 “Průmyslové komposty”. Vzhledem k neefektivní výrobě po ukončení státních dotací a problémům s odbytem kompostů je v současné době tento způsob recyklace kalů málo využíván. Širší uplatnění této technologie závisí na schválení novelizovaných předpisů pro ukládání odpadů a s tím souvisejícím zvýšením poplatků za jejich skládkování, a dále na zlepšení ekonomické situace zemědělců a jejich zájmem o vyrovnanou bilanci organických látek v půdě. Za perspektivní lze považovat způsob zpracování kalů společně s různými zemědělskými odpady v bioreaktorech s následnou výrobou organominerálních hnojiv. Řízený aerobní termofilní fermentační proces v bioreaktoru zabezpečuje hygienizaci vstupních materiálů a vzhledem k uzavřenému systému nemá nepříznivý vliv na okolní prostředí. Rychlokompost z bioreaktoru je nutné následně stabilizovat a pak slouží jako základní surovina pro výrobu organominerálních hnojiv, které jsou obohaceny o základní makroživiny, popř. mikroživiny a půdní sorbenty.

3/ Stabilizace kalů vápnem

V posledních letech se zejména v USA, ale i např. ve Francii a Belgii používá technologie tzv. biosolidizace kalů, kdy je odvodněný kal stabilizován vápnem a následně využíván k hnojení. Vzhledem k dosažené hodnotě pH konečného produktu, jež je zpravidla vyšší než 12 dochází během zpracování kalu k likvidaci patogenních mikroorganismů. Při stabilizaci kalu vápnem dochází ke snížení obsahu těžkých kovů v konečném produktu , který obsahuje v sušině zpravidla třikrát až čtyřikrát nižší hodnoty než původní surovina. Takto zpracovaný kal je velmi dobře aplikovatelný na půdu běžnými rozmetadly a nedochází k problémům, které jsou běžné při aplikaci jak neupravených kalů, tak i jemně mletých vápenatých hnojiv.

2. MATERIÁL A METODY

Ve VÚRV v Praze - Ruzyni na oddělení agrochemie byla v nádobových vegetačních pokusech s jílkem vytrvalým porovnávána agrochemická účinnost různě zpracovaných kalů z ČOV v Klášterci nad Ohří. Množství aplikovaných kalů odpovídala dávce 2 g dusíku na nádobu. Byly sledovány následující varianty: tekutý kal (sušina: 6,5 %, obsah N v čerstvé hmotě: 0,26 %), tuhý kal po odstředění ( 26,3 % suš., 0,84 % N), kompostovaný kal ( 23,5 % suš., 0,72 % N), tuhý kal stabilizovaný vápnem (59,2 % suš., 0,83 % N) a peletizovaný tuhý kal stabilizovaný vápnem (60 % suš., 0.64 % N). Kompostovaný kal byl připraven 4-týdenní termofilní fermentací tuhého a tekutého kalu se slámou v aerobním bioreaktoru. Připravené kaly byly důkladně promíchány s 5 kg suché zeminy (hlinitá hnědozem) a nasypány do Mitscherlichových nádob (v 6 opakováních). Po zasetí jílku vytrvalého (25 rostlin na nádobu) byly rostliny podle potřeby zalévány deionizovanou vodou. V průběhu pokusu byl odsáván půdní roztok pomocí zařízení RHIZON SMS na stanovení přijatelných živin, ve dvou sečích byl zjišťován výnos jílku, obsah celkového dusíku a nitrátů v rostlinách. Po první seči byly rovněž odebrány vzorky půd ke stanovení její nitrifikační a mineralizační schopnosti a obsahu přijatelných živin v půdě. Bazální nitrifikační schopnost (BNS) zachycuje aktuální mineralizační a nitrifikační schopnosti půdy, zjištěné při týdenní aerobní inkubaci zeminy ovlhčené na 60 % MVK při 26^o C v termostatu. Potenciální nitrifikační schopnost (PNS) zachycuje mineralizační a nitrifikační schopnost půdy po přidání lehce metabolizovatelného zdroje dusíku.

V modelovém pokusu v klimaboxu byl srovnáván vliv aplikace kalu z ČOV v Klášterci nad Ohří na obsah těžkých kovů v hlinito-písčité půdě a v rostlinách hořčice bílé. Byl použit kal upravený třemi způsoby: stabilizovaný odstředěný, kompostovaný a stabilizovaný přídavkem CaO. Do plastikových květníků bylo naváženo 600 g půdy ve čtyřech opakováních a byly přidány kaly ve dvou dávkách (120 a 240 mg N/kg). Obsah sledovaných prvků v použitých hnojivech je uveden v tab. 1. Po 30 dnech pokusu byl stanoven celkový obsah těžkých kovů v rostlinách i půdách a obsah přístupných forem těžkých kovů v půdách, extrahovatelných 0,01 M CaCl₂ a 0,005 M DTPA.

3. VÝSLEDKY

Výsledky z nádobových pokusů s jílkem jsou znázorněny na obrázcích 1, 2, 3 a 4. Vzhledem k omezenému rozsahu příspěvku nebylo možné zařadit více obrázků a tabulek, a proto uvádíme jen údaje, které zachycují základní rozdíly v působení použitých kalů ve srovnání s nehnojenou

kontrolou. Nejvyšší výnos jílku (obr. 1) byl dosažen u kalu stabilizovaného vápnem, kde po slabším počátečním růstu rostlin (přibližně první 3 týdny po vzejití) způsobeném zejména vyšší hodnotou pH, nastalo jeho zintenzivnění, jež se projevilo výrazně vyšším výnosem ve 2. seči. U peletizovaného kalu docházelo k pomalejšímu uvolňování živin, což ovlivnilo výnos jílku v 1. seči. Pozvolné uvolňování vápníku z peletizovaného kalu s vápnem je znázorněno na obr. 4. V případě kalů bez přídavku CaO bylo zjištěno nejrychlejší uvolňování rostlinami využitelných živin do půdního roztoku u tekutého kalu a naopak nejpomalejší u kompostované formy, což se projevilo i dosaženými výnosy jílku.

Při aplikaci kalu s přídavkem CaO bylo pozorováno významné zrychlení mineralizačních a nitrifikačních procesů v půdě a vyšší akumulace nitrátového dusíku v rostlinách (obr. 2 a 3). Zejména u peletizovaného kalu s CaO byla po první seči jílku zjištěna největší aktuální nitrifikační

schopnost půdy (BNS) a výrazně vyšší obsah nitrátů v půdě i rostlinách než u ostatních variant pokusu.

Výsledky modelového pokusu v klimaboxu jsou uvedeny v tabulkách 2 a 3. Podobně jako u nádobového pokusu byl u varianty kalu s přídavkem CaO nepříznivě ovlivněn počáteční růst rostlin, a to zejména u vyšší dávky hnojiva, což se vzhledem ke krátké době trvání pokusu (30 dnů) projevilo i nižším výnosem rostlin. Největší výnos suché hmoty hořčice byl zjištěn u vyšších přídavků kalu a kompostovaného kalu. Nejnižší obsahy těžkých kovů v půdách, extrahovaných DTPA, byly stanoveny při použití kalu stabilizovaného CaO. Při nižším obsahu tohoto hnojiva byly zjištěny i nejmenší obsahy těžkých kovů v rostlinách, dokonce nižší než u nehnojené kontroly. Vyšší obsahy těžkých kovů v rostlinách byly získány zpravidla u variant s horším výživným stavem půdy a slabším růstem rostlin.

Résumé :

THE UTILIZATION OF DIFFERENTLY TREATED SEWAGE SLUDGES FROM SEWAGE DISPOSAL PLANTS IN AGRICULTURE

The differently treated sewage sludges were used in pot experiments and in experiments in climabox: the liquid sludge (6.5 % of dry matter, 0.26% N in raw material), the sludge after centrifugation (26.3% of dry matter, 0.84% N), the composted sludge (23.5% of dry matter, 0.72% N), the sludge after centrifugation with CaO (59.2% of dry matter, 0.83% N) and pelletized sludge with CaO ( 60% of dry matter, 0.64% N). The aim of the experiments was to evaluate the agronomical efficiency of differently treated sewage sludges and the uptake of heavy metals from treated soils by the plants. The highest yield of ryegrass in pot experiments was found for the treatments using sludges treated with lime. The pathogen microorganisms were destroyed during the stabilization of sludges by lime and the content of heavy metals in the final product was lower. The transfer of heavy metals into the plants growed in climabox was limited after the application of sludge stabilized with lime. The lowest contents of heavy metals in plants were found in treatments with a good nutrition state and with the regular growth of plants.

Ing. Helena Kusá,

Ing. Gabriela Mü hlbachová

Výzkumný ústav rostlinné výroby

Drnovská 507, Praha 6

Tab.1 Obsah prvků v testovaných hnojivech - pokus v klimaboxu

Tab. 2 Obsah těžkých kovů v rostlinách a výnos suché hmoty po aplikaci kalů do půdy - pokus v klimaboxu

Tab. 3 Obsah těžkých kovů extrahovatelných 0,005M DTPA v půdách -- pokus v klimaboxu