СОСТАВ ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ
COMPOSITION FOR SOIL RECLAMATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству в области рекультивации нарушенных земель с перспективой использования в целях благоустройства городских территорий.
Известен почвогрунт для рекультивации нарушенных земель (патент РФ №2490240, опубл. 20.08.2013 г.), содержащий торф и техногенные компоненты, отличающийся тем, что в качестве техногенных компонентов используются хвостовые отложения класса крупности -8+3 отходов обогащения кимберлитовых руд и обезвоженный активный ил станции биологической очистки промышленных стоков при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Хвостовые отложения
80-84
Обезвоженный активный ил
4-12
Торф
Остальное
Недостатком данного почвогрунта для рекультивации является то, что не учитывается химический состав и соответствующая экологическая опасность компонентов.
Также известен плодородный почвогрунт (патент РФ №2288907, опубл. 10.12.2006 г.), содержащий торф, песок и гумусосодержащий компонент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит древесные опилки, а в качестве гумусосодержащего компонента - биоорганическое удобрение, полученное путем аэробной ферментации смеси отходов животноводства и измельченных древесных отходов, содержащее азот, фосфор и калий в доступных для растений формах, имеющее зольность 7-7,5% и рН=5÷5,4, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Торф
25-30
Песок
50-60
Биоорганическое удобрение
2-5
Древесные опилки
Остальное
Недостатком данного состава является сложность его изготовления, обусловленная применением аэробной ферментации для получения гумусосодержащего компонента.
Известна искусственная почва (патент РФ №2032319, опубл. 10.04.1995 г.), которая содержит цеолит, нетоксичный гельобразующий растворимый в воде полимер в качестве влагоемких материалов, экстракт растительный, конденсированный травы (сена) люцерны биологически активное вещество (БАВ), азотофиксирующий компонент сине-зеленую водоросль Nostoc Linckia и сапропель, мас. %:
Цеолит
15-33
Полимер
10-23
Экстракт люцерны
5-10
Сине-зеленая водоросль Nostos Zinckia
0,03-0,06
Сапропель
Остальное
Недостатками данного состава почвы являются сложность технологии приготовления компонентов, использование полимера как искусственного продукта химической промышленности и повышенное содержание алюмосиликатов, представленных цеолитом.
Известен состав для рекультивации земель минерально-органической смесью на основе кварц-глауконитового песка (патент РФ №2193590, опубл. 27.11.2002 г.), которая в качестве минеральных компонентов содержит кварц-глауконитовый песок, а в качестве органической основы - сапропель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Кварц-глауконитовый песок
70-80
Сапропель
20-30
Недостатком данной минерально-органической смеси является возможность использования состава только для песчаных почв и недостаточная освещенность аспекта экологической опасности сапропелевой массы как полезного компонента смеси.
Известен грунт техногенный полученный путем термической обработки для рекультивации нарушенных земель (патент РФ №2520146, опубл. 20.06.2014 г.), принятый за прототип, полученный путем переработки отходов на установке для утилизации замазученных грунтов УЗГ-1МГЖ, содержащий, мас. %:
Термически обработанные отходы
30-40
Торф
20-35
Песок
20-50
при этом смесь компонентов содержит, масс. %: оксид ванадия - 32,5; углерод - 31,4; оксид алюминия - 7,5; оксид кремния - 7,5; оксид азота - 6,8; оксид железа - 5,3; водород - 4,4; оксид магния - 1,5; оксид марганца - 0,8; оксид свинца - 0,4; оксид хрома - 0,4; оксид цинка - 0,4; азот - 0,4 и сопутствующие примеси - 0,7.
Недостатками данного состава грунта являются повышенная сложность получения конечного продукта и низкая плодородность смеси на основе термически обработанных замазученных грунтов.
Техническим результатом изобретения является восстановление продуктивности нарушенных земель при проведении работ по рекультивации и утилизация доступного отхода с возможностью его полезного использования в условиях городской среды.
Технический результат достигается тем, что он дополнительно содержит семена многолетних морозостойких растений, в качестве которых используются клевер луговой или райграс пастбищный, а в качестве термически обработанных отходов используется зола сжигания осадка сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас. %:
зола сжигания осадка сточных вод
10,0-14,0
торф
43,0-81,0
песок
8,6-45,0
семена многолетних морозостойких растений
остальное.
Заявляемый состав для рекультивации почв включает в себя следующие компоненты.
Семена многолетних морозостойких растений, в качестве таких растений используются Клевер луговой или Райграс пастбищный.
Торф должен использоваться предпочтительно верховой, воздушно-сухой, соответствующий техническим параметрам по ГОСТ Р 51661.3 «Торф для улучшения почвы» (введ. 07.01.2000), ГОСТ Р 51661.4 «Торф нейтрализованный. Технические условия» (введ. 07.01.2001) или ГОСТ Р 52067 «Торф для производства питательных грунтов. Технические условия».
При выборе источника песка предпочтение отдается мелкозернистым фракциям речных песков.
При расчете состава смеси учитываются:
- химический состав отхода (содержание загрязняющих веществ, подлежащих нормированию, в первую очередь, тяжелых металлов);
- площадь рекультивируемой поверхности;
- требуемая масса смеси;
- соотношение компонентов торфяно-песчаной смеси в пропорции (50-90)%:(10-50)%.
Особенностью состава является то, что к использованию в целях рекультивации и/или благоустройства предлагается зола сжигания осадка сточных вод как отход городских канализационных очистных сооружений. На сжигание направляется сырой осадок с первичных отстойников и уплотненный биологический ил с илоуплотнителей очистных сооружений. Сжигание осадка происходит в печах с псевдоожиженным слоем кварцевого песка. Зола представляет собой коричневый тонкодисперсный порошок. При увлажнении зола становится пластичной и текучей. Размер частиц от 1 до 50
3
мкм. Основной состав золы включает оксид кремния, фосфаты железа и кальция, ряд силикатов металлов; тяжелые металлы сконцентрированы в более мелкой фракции. Насыпная плотность золы при транспортной влажности равна 0,68 г/см.
Первоначально было осуществлено взятие проб золы сжигания осадка сточных вод. В дальнейшем отход проверяется по существующим методикам на токсичность (химический состав и биотестирование).
Если отход относится к I-III классам опасности (от чрезвычайно опасных веществ до умеренно опасных веществ), отход не может использоваться в целях рекультивации и/или благоустройства и направляется на хранение в отвалы. Если отход соответствует IV-V классу опасности (малоопасный или практически неопасный), с учетом содержания в нем загрязняющих веществ, его смешивают с торфяно-песчаной смесью в рассчитанной пропорции (10-14)%:(90-86)% и семенами многолетних морозостойких трав на специальной площадке.
Отход имеет IV класс опасности и может быть использован в целях благоустройства городских территорий в качестве компонента удобрения II группы, например, для благоустройства дорожных откосов согласно ГОСТ Р 54651-2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия» (введ. 13.12.2011).
В соответствии с ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений» (введ. 10.01.2001) не допускается внесение осадков сточных вод в почву, если содержание вредных веществ в почве превышает 0,8 ПДК. Следовательно, внесение ОСВ возможно с условием расчета максимально допустимого количества. В соответствии с ГОСТ Р 54651-2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия» (введ. 13.12.2011) производился расчет допустимых доз внесения металлов в почву, исходя из их содержания в золе сжигания осадка сточных вод. Результаты расчетов приведен в таблице 3.
Состав поясняется следующими примерами:
Пример №1. Для рекультивации нарушенных земель на площади 10 м. кв. требуется 200 кг органоминеральной смеси на основе золы сжигания осадка сточных вод при этом соотношение торфяного и песчаного компонентов установлено как 3:2. С учетом содержания тяжелых металлов в компонентах смеси почвогрунт смешивается с семенами морозостойких трав и используется в целях благоустройства городских территорий в качестве компонента удобрения II группы.
Пример №2. Для рекультивации нарушенных земель на площади 15000 м. кв. требуется 310000 кг органоминеральной смеси на основе золы сжигания осадка сточных вод при соотношении торфяного и песчаного компонентов как 2:1. С учетом содержания тяжелых металлов в компонентах смеси почвогрунт смешивается с семенами морозостойких трав и используется в целях благоустройства городских территорий в качестве компонента удобрения II группы.
Эффективность предлагаемого состава доказана лабораторными испытаниями. В качестве тест-культуры выбраны растение-аккумулятор
тяжелых металлов Trifolium pratense семейства Fabaceae (Клевер луговой) и газонная трава Lolium регеппе семейства Роасеае (Райграс пастбищный). Данный вид клевера также является сидератом, что позволяет дополнительно укреплять и обогащать азотистыми соединениями почвогрунт. Райграс хорошо переносит температуры ниже минус 15°С без наличия снежного покрова, не требует частого полива и внесения дополнительных удобрений.
Торфяно-песчаная смесь используется следующего состава: торф верховой воздушно-сухой и песок речной мелкозернистый в пропорции 60%:40%. Смешивание осуществляется механическим способом, полученная смесь поставляется к площадке, предназначенной для рекультивации, автотранспортом. Состав наносится на разровненную и уплотненную поверхность сразу после схода снежного покрова весной (при переходе температур через +5°С). В дальнейшем производят регулярный полив посевов водой. Результаты эксперимента представлены в таблицах 4 и 5.
Использование отхода в качестве полезного компонента органоминеральной смеси способствует повышению плодородных свойств почвы, что подтверждается положительным воздействием на рост и развитие растений (на примере Lolium perenne и Trifolium pratense).