Способ рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата

Изображения

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации земель. В способе используют смешанный компост, полученный из коры ели, лиственницы и березы, который вносят на поверхность токсичных отходов в количестве от 25 до 30% общей массы. После укладки проводят перемешивание путем дискования для улучшения условий укоренения и выживания растений и обеспечения высокой биологической активности субстрата. Слой смешанного компоста, уложенный на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами переработки минерального сырья, дискуют на глубину 5-10 см и перемешивают с отходами, затем высевают семена бобово-злаковой травосмеси, при этом происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного их количества до неопасных пределов. Площадь для рекультивации токсичных отходов по периметру оконтуривают водопроницаемыми бортиками и дренажными канавками для ускорения сброса ливневых вод. Способ позволяет снизить негативное воздействие отходов переработки минерального сырья на объекты окружающей среды и обеспечить эффективную защиту окружающей среды от техногенного загрязнения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 4 пр.

Изобретение относится к способу рекультивации земельных площадей, занятых отходами обогащения, загрязненных токсичными веществами, а именно: тяжелыми металлами (ТМ).

Известен способ рекультивации почвы, загрязненной ксенобиотиками, в том числе тяжелыми металлами (Патент 3720383, Германия). По данному способу обрабатываемую почву снимают с загрязненного места и укладывают на проницаемые для жидкости и газов, отделенные от подстилающего грунта, основания. Затем подают воду и соответствующие микроорганизмы. Через обеззараживаемый грунт пропускают нагретый до 15-40°С, содержащий кислород газ, преимущественно воздух. С помощью непрерывной подачи внутрь почвы воды поддерживают оптимальные условия для жизни и размножения микроорганизмов с влажностью почвы 15-25% и температурой почвы преимущественно 40°С.

Однако недостатком его является то, что использование данного способа для рекультивации огромных площадей, нарушенных при добыче, не целесообразно ввиду больших как финансовых, так и материальных затрат.

Известен способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель, включающий планировку их поверхности, внесение угольных отходов перед вспашкой, посев семян растений (Патент РФ 2072756), инокуляцию которых проводят штаммом Azotobacter chroococcum Mut-1 B-35, Bacilus megaterium КС-1 В-135, при этом культуру берут в количестве 100-200 г/га по сухому весу. Этот способ позволяет свести до минимума затраты на восстановление нарушенных земель и способствует утилизации углеотходов.

Однако недостатком является то, что, несмотря на преимущества, этот способ не предназначен для рекультивации земель, занятых токсичными отходами, загрязненными тяжелыми металлами.

Наиболее близким к заявляемому является способ рекультивации (Патент РФ 2044434, А01В 79/02, C05F 11/00, 27.09.1995), сущность которого заключается в получении субстрата путем компостирования обезвоженного ила с измельченной древесной корой при массовом соотношении компонентов (0,5-1,5):1. При этом сначала укладывают слой опилок, а затем слой ила очистных сооружений. В органический субстрат вносят дополнительно дезинфицирующее вещество, например хлорную известь, а после укладки ила его обрабатывают аммиаком. Компост после укладки на рекультивируемую поверхность засыпают сверху слоем песка или почвы толщиной 5-10 см. Способ позволяет увеличить продуктивность культурного фитоценоза и одновременно улучшить санитарно-экологические свойства субстрата за счет изменений рецептур компостов.

Недостатком способа является: 1) низкая его эффективность из-за трудоемкости формирования плодородного слоя и низкой приживаемости растений на субстрате; 2) длительность процесса рекультивации нарушенных почв.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является снижение негативного воздействия отходов переработки минерального сырья на объекты окружающей среды и обеспечение высокоэффективной защиты объектов окружающей среды от техногенного загрязнения, обусловленного токсичными отходами переработки оловорудного сырья, складированными в хвостохранилище.

Поставленная задача достигается тем, что в способе рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата, в качестве компоста используют смешанный компост, полученный из коры ели, лиственницы и березы, с его внесением на поверхность токсичных отходов в количестве от 25 до 30% общей массы, а после укладки проводят перемешивание путем дискования для улучшения условий укоренения и выживания растений, что обеспечивает высокую биологическую активность субстрата;

уложенный на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами переработки минерального сырья слой смешанного компоста дискуют на глубину 5-10 см и производят перемешивание его с отходами и посев семян бобово-злаковой травосмеси, в результате чего происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного их количества до неопасных пределов;

площадь для рекультивации токсичных отходов, складированных в хвостохранилище, по периметру оконтуривают водопроницаемыми бортиками и дренажными канавками для ускорения сброса ливневых вод.

Решение данной задачи обусловлено новым техническим результатом, состоящим в высокой биологической активности субстрата и реализуется взаимодействием компонентов смешанного компоста: коры ели, лиственницы и березы. Кора способствует улучшению воздушно-физических свойств компоста и содержит энергетическое неразложившееся органическое вещество. Рыхление дисковой бороной поверхности хвостохранилища, на которую нанесен смешанный компост, способствует улучшению условий укоренения и выживания растений.

СУЩЕСТВЕННЫЕ ПРИЗНАКИ заявляемого технического решения: с целью получения субстрата для рекультивации поверхности хвостохранилища с токсичными отходами компостируют измельченную древесную кору.

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ: смешанный компост из коры разных видов деревьев вносится на поверхность хвостохранилища в количестве 30% от общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами хвостохранилища перемешивается путем дискования на глубину от 5 до 10 см.

Сущность изобретения поясняется чертеж.

На фиг.1 - фотография, на которой показан контроль, представленный отходами переработки минерального сырья. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси, компост из коры ели, лиственницы, березы не использовался.

На фиг 2 - фотография, на которой представлен вариант с внесением смешанного компоста в количестве 10% от общей массы. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

На фиг.3 - фотография, на которой представлен вариант с внесением смешанного компоста в количестве 20% от общей массы. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

На фиг.4 - фотография, на которой представлен вариант с внесением смешанного компоста в количестве от 25 до 30% от общей массы. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

Изобретение работает следующим образом. Компост из измельченной смешанной древесной коры ели, лиственницы и березы вносится на поверхность отходов в количестве от 25 до 30% общей массы, укладывается слоем на рекультивируемую поверхность, а затем дискуется на глубину 5-10 см. Оптимальная доза от 25 до 30% подбиралась опытным путем исходя из санитарно-экологических свойств субстрата и достижения наивысшей продуктивности создаваемого фитоценоза на поверхности хвостохранилища. Для этой цели был поставлен опыт в трех вариантах в одиннадцатикратной повторности: с внесением 10% смешанного компоста, 20% и от 25 до 30% его внесением (для посева семян использовались бобово-злаковая травосмесь (клевер, овсяница). Наилучшие результаты (по биомассе) получены в варианте с внесением смешанного субстрата в количестве от 25 до 30% под бобово-злаковую травосмесь (урожайность составила 218 ц/га). Как следует из экспериментальных данных, в варианте с внесением от 25 до 30% смешанного компоста содержится достаточное количество энергетических веществ коры (до 40% органического углерода) и питательных веществ, что способствует биологической переработке. Кроме этого, происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного количества тяжелых металлов до неопасных пределов. В вариантах с 10 и 20% внесением компоста не обеспечивается наилучший результат.

Эффективность способа иллюстрируется нижеследующим примером: эксперимент заложен в 3 вариантах, с одиннадцатикратной повторностью каждый: 1) с 10% внесением смешанного компоста; 2) с 20% внесением смешанного компоста; 3) от 25 до 30% внесением смешанного компоста. На поверхность отходов вносился слой смешанного компоста из коры ели, лиственницы и березы, затем он перемешивался вместе с отходами. В этот слой на глубину 1-1,5 см высевалась бобово-злаковая травосмесь, состоящая из овсяницы луговой (Festuca pratensis) и клевера белого при нормах высева соответственно 25 и 15 кг на га при 98% всхожести семян. Учет урожая проводился путем скашивания в фазе колошения злаковых. В качестве контроля использовались отходы переработки минерального сырья. Урожайность бобово-злаковой травосмеси была наибольшей в вариантах от 25 до 30% внесением смешанного компоста (218 ц/га). На контроле (отходы) всходы не появились, обнаружена плесень. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом является более эффективным, так как позволяет увеличить продуктивность культурного фитоценоза и одновременно улучшить санитарно-экологические свойства субстрата за счет изменений в нужных направлениях рецептур смешанного компостов из коры ели, лиственницы и березы.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».

Пример 1. Контроль - смешанный компост не использовался.

Пример 2. Смешанный компост из коры разных видов деревьев вносился на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами в количестве 10% от общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами хвостохранилища перемешивается путем дискования на глубину от 5 до 10 см. Состояние растений в этом варианте оказалось неудовлетворительным. Урожайность здесь составила 20 кг/га.

Пример 3. Смешанный компост из коры разных видов деревьев вносился на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами в количестве 20% от общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами хвостохранилища перемешивается путем дискования на глубину от 5 до 10 см. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным, но обнаружена большая изреженность посевов. Урожайность зеленой массы составила 108 ц/га.

Пример 4. Смешанный компост вносился на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами в количестве от 25 до 30% общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами перемешивался путем дискования на глубину от 5 до 10 см. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным. Урожайность зеленой массы (ц/га) оказалась наибольшей (по сравнению с другими вариантами) - 218 ц/га. Результаты эксперимента показали, что к концу первого года вегетации образовался слой из дернины и поверхность отходов покрылась сплошным густым травостоем.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает успешное решение проблемы снижения негативного воздействия токсичных отходов переработки оловорудного сырья на объекты окружающей среды и повышение эффективности рекультивации за счет использования смешанного компоста из коры ели, лиственницы и березы. Установлено благоприятное влияние компоста на формирование почвенный структуры, а также рост и развитие растений (бoбoвo-злаковой травосмеси).

Формула изобретения

1. Способ рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата, характеризующийся тем, что в качестве компоста используют смешанный компост, полученный из коры ели, лиственницы и березы, который вносят на поверхность токсичных отходов в количестве от 25 до 30% общей массы, а после укладки проводят перемешивание путем дискования для улучшения условий укоренения и выживания растений и обеспечения высокой биологической активности субстрата.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что уложенный на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами переработки минерального сырья слой смешанного компоста дискуют на глубину 5-10 см и производят перемешивание его с отходами и посев семян бобово-злаковой травосмеси, в результате чего происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного их количества до неопасных пределов.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что площадь для рекультивации токсичных отходов, складированных в хвостохранилище, по периметру оконтуривают водопроницаемыми бортиками и дренажными канавками для ускорения сброса ливневых вод.