Способ биологической рекультивации загрязненных земель карт шламонакопителей отходов химической промышленности

Изобретение относится к сельскому хозяйству и, в частности, к биологической рекультивации земель, загрязненных отходами химического производства. Изобретение способствует эффективной утилизации основного отхода производства фосфорных удобрений - фосфогипса, а также созданию защитных лесонасаждений на территории предприятий химической промышленности. Способ включает создание экранирующего слоя, в качестве которого используют отходы химической промышленности - нейтрализованный фосфогипс, который сушат до влажности 25-30% в течение 2,5-3 месяцев и разравнивают с уклоном осушенной поверхности не более 1,5 градусов. Затем наносят слоями одинаковой толщины 0,3-0,4 м потенциально плодородный грунт, например глинистый и сухой фосфогипс-мелиорант, перемешивают культиватором, разравнивают и уплотняют до 1,35-1,40 т/м. Далее наносят слои плодородной почвы и фосфогипса-мелиоранта толщиной, взятой в соотношении 4:1, перемешивают культиватором, разравнивают, уплотняют. Проводят дискование и боронование поверхности. Изготавливают лунки для посадки деревьев, в которые вносят смесь фосфогипса, почвы и навоза в соотношении, обеспечивающем требуемую рН смеси.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и, в частности, к биологической рекультивации нарушенных земель, загрязненных отходами химического производства и может быть использовано для создания защитных лесонасаждений, например лесопарков на территории предприятий химической промышленности.

Известен способ создания долговечных лесных культур на рекультивационных землях (заявка на изобретение 2002105893/12, дата публикации 10.03.2004), включающий бороздование почвы перпендикулярно господствующим ветрам, рядовую посадку быстрорастущих (тополь, ива) лесных культур и долгорастущих (ясень, дуб, акация, сосна) лесных культур, последующую вырубку быстрорастущих деревьев, оставляя их корневую систему для роста и развития поросли.

Известный способ не обеспечивает рекультивацию мест хранения фосфогипса прошлых лет, трудоемкий и энергетически затратный и не пригоден для создания лесопарков.

Известен способ рекультивации нарушенных земель (заявка на изобретение 2006142543/12, дата публикации 27.10.2008), который включает внесение на поверхность почвы отходов химических производств, в качестве которых используют шлам - отход содового завода в количестве 10-40 кг/м2. Затем проводят вспашку. После вспашки дополнительно вносят активный ил очистных сооружений химического завода в количестве 4-5 кг/м2 с последующим посевом семян растений. В качестве семян растений предпочтительно используют канареечник тростниковидный, клевер луговой, люцерну посевную и пырей ползучий. Способ позволяет создать устойчивый растительный покров на нарушенных землях, нейтрализовать токсичность земель и утилизировать отходы химических производств.

Также известен способ формирования рекультивационного слоя и создание лесных насаждений на хвостохранилищах (заявка на изобретение 2005122839/12, дата публикации 27.01.2007, прототип), который включает нанесение на их поверхность экранирующего слоя и на него слоя потенциально плодородных пород, затем проводят посадку саженцев, где в качестве мелиорантов, способствующих улучшению свойств субстрата, ускорению создания плодородного слоя, используют мергель или древесные опилки, или угольные отходы в количестве 10 т/га с последующим возделыванием бобово-злаковой травосмеси, не восприимчивой к вредным компонентам «хвостов» из овсянницы луговой или пырея ползучего и донника белого, полыни обыкновенной или красноножковой, или побегоносной, или критезиона гривастого и красного клевера, и посадок на сформировавшийся травяной покров устойчивых к повышенной токсичности «хвостов», древесных культур в виде защитных полос поперек направления господствующих ветров.

Недостатком указанных способов является недостаточная рекультивация почвы для создания лесопарков.

Техническим решением задачи является утилизация основного отхода химической промышленности при производстве фосфорных удобрений для обеспечения создания лесопарковой зоны на территории земель карт шламонакопителей с одновременным улучшением качества окружающей среды при снижении трудозатрат и энергоемкости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе биологической рекультивации загрязненных земель карт шламонакопителя отходов производства, включающем нанесение на поверхность земель экранирующего слоя и на него слоя потенциально плодородных пород, подготовку субстрата для посадки древесных растений, посадку саженцев деревьев и посев многолетних трав, согласно изобретению, в качестве экранирующего слоя используют отходы химической промышленности - нейтрализованный фосфогипс, который сушат до влажности 25-30% в течение 2,5-3 месяцев и разравнивают с уклоном осушенной поверхности не более 1,5 градусов, затем наносят слоями одинаковой толщины 0,3-0,4 м потенциально плодородный грунт, например глинистый и сухой фосфогипс-мелиорант, которые перемешивают культиватором, разравнивают и уплотняют до 1,35-1,40 т/м3; затем наносят слои плодородной почвы и фосфогипса-мелиоранта толщиной, взятой в соотношении 4:1, разравнивают, уплотняют; проводят дискование и боронование поверхности; изготавливают лунки для посадки деревьев, в которые вносят смесь фосфогипса, почвы и навоза в соотношении, обеспечивающем требуемую рН смеси.

Новизна заявленного предложения обусловлена тем, что утилизируются отходы предприятий химической промышленности способом биологической рекультивации земель карт шламонакопителей фосфогипса и созданием защитных лесонасаждений, например лесопарков, на территории предприятий химической промышленности, улучшающих состояние окружающей среды.

Заявленный способ воспроизводим, возможно его использование в сельском хозяйстве для улучшения качества почв и состояния окружающей среды, что соответствует критерию «промышленная применимость».

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое решение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Пример конкретного осуществления способа рекультивации нарушенных земель

Рекультивация карты шламонакопителя фосфогипса, площадью 0,8 га проводилась на территории предприятия ООО «ЕвроХим-Белореченские Минудобрения», г.Белореченска Краснодарского края.

Проведенные научно-исследовательским институтом по удобрениям и инсектофунгицидам им. проф. Я.В.Самойлова (ОАО «НИУИФ) работы показали, что фосфогипс может соответствовать отходам 5-го класса опасности при условии его нейтрализации известковым молоком до величины рН=6-7 (водная вытяжка 1:10) и для завершения процесса нейтрализации непродолжительной выдержки на отвале.

Чашу шламонакопителя отходов химического производства заполняют нейтрализованным фосфогипсом до отметки естественного рельефа местности, сушат до влажности 25-30% в течение 2,5-3 месяцев и разравнивают с уклоном осушенной поверхности не более 1,5 градусов; затем наносят слоями одинаковой толщины 0,3-0,4 м потенциально плодородный грунт, например глинистый и сухой фосфогипс-мелиорант, которые перемешивают культиватором, разравнивают и уплотняют до 1,35-1,40 т/м3; далее наносят слои плодородной почвы и фосфогипса-мелиоранта толщиной, взятой в соотношении 4:1, перемешивают культиватором, разравнивают, уплотняют.

Нейтрализованный фосфогипс, осушенный до влажности 25-30%, не дает пыления при транспортировке и обеспечивает снижение трудоемкости при работе с ним.

Одинаковая толщина слоев потенциально плодородного грунта и сухого фосфогипса-мелиоранта 0,3-0,4 м объясняется тем, что обеспечивается одинаковое соотношение компонентов и сохраняется влажность субстрата и, кроме того, толщина плодородного слоя 0,4 м дает возможность для развития корневой системы растений.

Затем проводят биологический этап рекультивации загрязненных земель, направленный на восстановление почвенного плодородия. Для этого проводят дискование и боронование поверхности рекультивируемых земель карт шламонакопителя, изготавливают лунки для посадки деревьев и вносят смесь фосфогипса, почвы и навоза в соотношении, обеспечивающем требуемую рН субстрата для посадки деревьев и соотношения в нем питательных веществ. Например, рН субстрата для роста дуба должна быть 4,5-7,0; каштана - 5,5-7,5. Субстрат для дуба и каштана должен содержать: фосфогипса - 40%; почвы - 50%; навоза - 10%. Применение удобрений в виде перегноя КРС проводилось с целью интенсификации жизнедеятельности микробных сообществ в субстрате, что, в свою очередь, способствовало усилению процессов восстановления плодородия земель.

Биологический этап рекультивации обеспечивает создание на рекультивируемых землях древесного покрова и сомкнутого травостоя, закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, предотвращение водной и ветровой эрозии почв.

Выбор древесных пород определялся с учетом местных почвенно-климатических условий и ландшафтно-геохимических характеристик. Для этого были выбраны саженцы каштана посевного (Castanea saliva) высотой 1-1,2 м и дуба красного (Quercus rubra) высотой 2,5-3,0 м. Всего было высажено 110 шт. дуба красного и 112 шт. каштана посевного. Затем был проведен посев бобово-злаковой травосмеси (донник желтый, люцерна хмелевидная, пырей ползучий, вейник наземный, клевер гибридный).

После посадки деревьев проводился уход за ними, который заключался в регулярном поливе и рыхлении. Каждому дереву был присвоен порядковый номер для того, чтобы в дальнейшем можно было наблюдать за адаптацией саженцев.

По результатам исследований за 2 года приживаемость древесных пород составила после 1 года - 92%.

Формула изобретения

Способ биологической рекультивации загрязненных земель карт шламонакопителей отходов химической промышленности, включающий нанесение на поверхность земель экранирующего слоя и на него слоя потенциально плодородных пород, подготовку субстрата для посадки древесных растений, посадку саженцев деревьев и посев многолетних трав, отличающийся тем, что в качестве экранирующего слоя используют отходы химической промышленности - нейтрализованный фосфогипс, который сушат до влажности 25-30% в течение 2,5-3 мес и разравнивают с уклоном осушенной поверхности не более 1,5°, затем наносят слоями одинаковой толщины 0,3-0,4 м потенциально плодородный грунт, например глинистый и сухой фосфогипс-мелиорант, перемешивают культиватором, разравнивают и уплотняют до 1,35-1,40 т/м3; далее наносят слои плодородной почвы и фосфогипса-мелиоранта толщиной, взятой в соотношении 4:1, перемешивают культиватором, разравнивают, уплотняют; проводят дискование, боронование поверхности и изготавливают лунки для посадки деревьев, в которые вносят смесь фосфогипса, почвы и навоза в соотношении, обеспечивающем требуемую рН смеси.

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.05.2012

Дата публикации: 27.03.2013