Торфо-диатомитовый мелиорант для рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами
PEAT-DIATOMITE AMELIORANT FOR RECLAMATION OF LANDS CONTAMINATED WITH OIL AND OIL PRODUCTS

Изобретение относится к области рекультивации и мелиорации земель и может быть использовано при рекультивации почв, загрязненных нефтью, нефтешламами и/или нефтепродуктами и восстановлению ее плодородия непосредственно на месте разлива загрязнителя, а также его использования в качестве сельскохозяйственного удобрения.
Известен сфагновый сорбционно-активный препарат содержащий нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф и органический активатор-природный полимер арабиногалактан при содержании компонентов, вес.%: нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф 99,9-99,5, природный полимер арабиногалактан 0,5-0,1 [RU 2307707, МПК B01J 20/24(2007.10), дата публикации 10.10.2007].
Недостатком препарата можно являться дорогостоящие составляющие препарата, такие как: нестерильный верховой сфагновый мох или верховой слаборазложившийся сфагновый торф.
Известен способ получения гидрофобного нефтесорбента [RU 2642566, МПК B01J 20/22(2018.01), B01J 20/10(2018.01), B01J 20/32(2018.01), дата публикации 25.01.2018], техническое решение которого заключается в том, что на диатомитовую крошку, предварительно обожженную при температуре 600-800°C распыляют силиконат натрия. После распыления силиконата натрия полученный продукт помещают в полиэтиленовый пакет, герметично закрывают и выдерживают от 17 до 24 часов до полного формирования гидрофобной пленки.
В качестве недостатка данного способа важно отметить низкую сорбционную емкость композиции до 833 г/кг, что повышенный удельный расход сорбента.
Известен способ получения композиции торфо-диатомитового мелиоранта для рекультивации земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами согласно которому в качестве сорбента и источника микроорганизмов используют верховой торф, для комплексного положительного воздействия на агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы используют диатомит, а в качестве источника макро- и микроэлементов - термообработанные при температуре 70°С в течение 40 мин осадки сточных вод. После того как все компоненты смешивают до получения гомогенной смеси пастообразной консистенции, ее подвергают гранулированию с получением гранул диаметром 0,5-3,0 мм, которые затем сушат при температуре не более 50°С до влажности 14-20% [RU 2718815, МПК B09C 1/08(2006.01), дата публикации 14.04.2020].
Изготовленный на основе этой композиции мелиорант обладает сложной и затратной технологией производства, что в итоге сказывается на стоимости мелиоранта, а также в составе мелиоранта содержатся осадки сточных вод, в которых высока вероятность содержания тяжелых металлов.
В качестве прототипа был выбран почвообразующий состав содержащий сапропель, верховой торф и добавки. В соответствии с изобретением в нем в объемном соотношении сапропель составляет 45%, верховой торф - 15%, в почвообразующий состав введен низовой торф в количестве 15%, а добавки выполнены в виде 19% глауконита, 4% диатомита, 2% осадков очистных сооружений химических предприятий. Технический результат изобретения - расширение области применения почвообразующего состава [RU 2416592, МПК C05F 11/02(2006.01), дата публикации 20.04.2011].
Основой данного субстрата является сапропель, и немалую долю занимает глаконит, что приводит к удорожанию субстрата. Кроме того, в составе присутствуют осадки очистных сооружений химических предприятий имеющих сложный и непостоянный состав, который без предварительной обработки может привезти к увеличению содержания тяжелых металлов в субстрате.
Целью изобретения является изготовление недорогого мелиоранта, способного к биологической деструкции нефтепродуктов и восстановлению плодородия почв. Мелиорант исключает снятие и транспортировку загрязненного грунта, потребность в его утилизации, а также минимизирует расходы предприятия, связанные с платежами за негативное воздействие на окружающую среду обеспечивая ее восстановление и способность к переработке загрязнителей сразу после их образования.
Для разработки торфо-диатомитового мелиоранта использовали следующие материалы:
1. Верховой торф, фракционированный (фракция 0-10). Влажность торфа от 50 до 75%, водородный показатель водной вытяжки (рН) 5,5 - 7,5. Степень разложения верхового торфа не превышает 25%, зольность - менее 5%. Основные неорганические соединения торфа: азот до 1,5%, фосфор, калий, кальций (в сумме) до 0,6% (N:P:K). Содержание гуминовых веществ в торфе составляет 7,4 - 7,9%.
2. Диатомит по ГОСТ Р 51641-2000 или ТУ 10-05031531-378-94, или ТУ 5761-001-59266087-2005. Диатомит увеличивает степень сорбции углеводородов за счет высокой пористости и представляет собой окаменелые остатки диатомовых водорослей, более чем на 90% состоит из кремнезема.
Исходное нерудное сырье, соответствует следующим параметрам (табл.1).
Таблица 1
Характеристика диатомита
Наименование показателя
Значение показателя
Содержание SiO<sub>2</sub>
Не менее 82%
Содержание А1<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
Не более 7%
Содержание Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Не более 4%
Влажность
Не более 8%
3. Сапропель (ТУ 0135-001-94744244-2007). Имеет следующие характеристики:
Таблица 2
Характеристики сапропеля
Наименование показателя
Значение показателя
1. Внешний вид, цвет
Однородная масса темно-бурого цвета
2. Массовая доля влаги, не более %
60
3. Кислотность (pHсол), не менее
8,1
4. Массовая доля органического вещества в пересчете на сухое вещество, % не менее
52
5. Зольность на сухое вещество, % не более
48
6. Массовая доля макроэлементов питания растений, % на абсолютно сухое вещество, не менее- азота общего- фосфора общего- калия общего
1,50,20,4
2
2
3
2
3
Сущность технического решения состоит в том, что в качестве сорбента и источника микроорганизмов используют торф, для комплексного положительного воздействия на агрохимические, агрофизические, и биологические свойства почвы используется диатомит, а в качестве источника макро и микроэлементов, сапропель. Композицию получают путем смешивания верхового торфа влажностью 50 - 75%, со степенью разложения не более 25% и зольностью не более 20% с диатомитом морского или озерного происхождения с содержанием основных компонентов: SiO - до 84%; FeO - не более 4%; AlO, MgO, CaO – до 8%, влажностью 55-60%, и с сапропелем, содержащим не менее 40% органического вещества; не менее 1,5% общего азота; не менее 0,2% общего фосфора; не менее 0,25% общего калия со средней влажностью не более 70% в соотношении компонентов, %: - торф - 60-80; сапропель - 15-38; диатомит - 2-5. Перемешанное сырье пропускается, через дробилку или измельчитель и измельчается до фракции 0-20 мм. Сушку полученной смеси осуществляют в естественных условиях путем рассыпки полученной смеси на сухой поверхности. Сушку заканчивают при достижении влажности смеси не более 30%.
Пример.
Торфо-диатомитовый мелиорант разработанный по приведенной выше технологии вносили на нефтезагрязненный техногенный грунт с различной степенью загрязнения (табл.3) на территории опытной базы Института горного дела УрО РАН (Свердловская обл., Сысертский район, с.Фомино) с высадкой семян озимой ржи и клевера. Производилась фотофиксация всхожести и роста семян в разные даты. Один из экспериментальных квадратов изображен на фигурах:
1 - 04.06.2020; 2 - 09.06.2020; 3 - 02.07.2020; 4 - 09.07.2020; 5 - 04.08.2020; 6 - 28.09.2020; 7 - 14.10.2020.
Таблица 3
Деструкция НП разными концентрациями торфо-диатомитового мелиоранта
№п/п
Внесение мелиоранта, пропорции составляющих Т/С/Д*
Начальная степень загрязнения, г/кг
Площадь загрязнения, м<sup>2</sup>
Динамика деструкции НП, г/кг
20.05.2020
20.06.2020
20.07.2020
20.08.2020
1
60/38/2
132
1
87,67
21,17
0,50
84,43
27,46
0,67
2
80/15/5
264
1
120,34
2,50
1,50
180,09
4,66
1,33
3
70/27/3
660
1
447,33
6,83
3,17
320,48
7,12
1,17
Т - торф; С - сапропель; Д - диатомит.
Для приготовления мелиоранта в смеситель подается торф 60-80 масс.%, затем сапропель 15-38 масс.% и во время перемешивания торфа с сапропелем постепенно добавляют диатомит 2-5 масс.%. Смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы. Готовый мелиорант вносят в загрязненную почву путем ее взрыхления на глубину проникновения нефтепродуктов, либо расфасовывают в специальную тару и транспортируют до места разлива нефти и нефтепродуктов.
Полученная композиция мелиоранта на основе торфа, сапропели и диатомита, изготовленной по приведенной выше технологии позволяет утилизировать отходы нефтегазодобывающих и транспортирующих предприятий, а также способность к переработке загрязнителей сразу после их образования.
Внедрение торфо-диатомитового мелиоранта позволяет сэкономить нефтедобывающим, прирабатывающим и транспортирующим нефть и нефтепродукты предприятиям на штрафных санкциях и в короткие сроки устранить нефтеразливы. Особенно выгодно использование мелиоранта в случае, если разлив загрязнителя происходит на торфяных почвах, т.к. для производства мелиоранта возможно использование торфа с участка разлива, что позволяет сэкономить на транспортировке сырья для производства мелиоранта.