СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПЛОДОРОДНЫХ ЗЕМЕЛЬ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ БУРОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ В СТЕПНЫХ, ЛЕСОСТЕПНЫХ И ПОЛУПУСТЫННЫХ ЗОНАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности, к биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве.

Буровые сточные воды, образующиеся при строительстве скважин, состоят из нескольких компонентов. Это солевые растворы, нефтепродукты и взвешенные в воде твердые минеральные вещества. Солевой раствор содержит до 83,3 г на 1 л легкорастворимых солей, состав которых преимущественно представлен хлористым натрием. Нефтепродукты составляют 0,2-0,7 кг/м³, взвешенные в воде твердые минеральные вещества 0,2-0,4 кг/м³. Солевой раствор вызывает засоление и осолонцевание почв. Нефтепродукты подавляют микробиологическую и ферментативную активность почв. Твердые минеральные вещества существенного влияния на плодородие земель не оказывают.

Известен способ рекультивации земель в зоне буровых скважин [1] включающий спуск жидких отходов бурения в дренажную систему (траншею) с предварительным помещением в нее компоста, состоящего из смеси навоза, обработанного фосфогипсом и соломы. Однако данный способ не предусматривает использования технологии агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, не учитывается степень загрязнения буровыми сточными водами, начало работ по временам года, отсутствуют четкие технологические схемы проведения рекультивационных работ по этапам.

Технической задачей изобретения является очистка загрезненных земель за счет ускоренного биологического разложения нефтепродуктов и удаления избытка солей из корнеобитаемого слоя.

Поставленная техническая задача для рекультивации плодородных земель, загрезненных буровыми сточными водами в слабой степени 3 л/м² решается за счет того, что в известном способе биологической рекультивации плодородных земель, включающем внесение химмелиоранта (фосфогена) и органических удобрений (навоза) рекультивационные работы проводят поэтапно, в первый год проводят рыхление на глубину 12-15 см, через месяц после рыхления осуществляют чизелевание на 12-15 см, через месяц после чизелевания проводят вспашку на 25-27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5-0,7 м, химмелиорант вносят в сентябре с последующей вспашкой на глубину 18-20 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации производят посев солеустойчивых трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см, в третий год в апреле покровное боронование, органические удобрения вносят после боронования, после внесения удобрений осуществляют культивацию, после культивации проводят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав осуществляют запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25-27 см. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами в средней степени 15 л/м в способе, включающем внесение химмелиорантов (фосфогипса) и органических удобрений (навоза), рекультивационные работы проводят поэтапно, в первый год обрабатывают земли сорбентами и проводят рыхление земли на глубину 12-15 см, через месяц осуществляют чизелевание на 12-15 см, через месяц после чизелевания осуществляют вспашку на глубину 25- 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5-0,7 м, после рыхления проводят промывку дождеванием, затем вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на 25-27 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации производят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования наносят органические удобрения с последующей культивацией, после культивации производят посев солеустойчиво азот содержащих трав с последующими прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами в сильной степени 30 л/м в способе, включающем внесение химических мелиорантов (фосфогипса) и органических удобрений (навоза), рекультивационные работы проводят поэтапно. В первый год осуществляют обработку земель сорбентами, после обработки земель сорбентами осуществляют рыхление на глубину 12-15 см, через месяц после рыхления проводят чизелевание на глубину 12-15 см, через месяц после чизелевания осуществляют вспашку на глубину 25-27 см с последующим глубоким рыхлением, после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздам с последующим внесением химмелиорантов, после внесения химмелиорантов производят вспашку на глубину 25-27 см, после вспашки ежемесячно до ноября производят культивацию, во второй год в апреле проводят вспашку на глубину 25-27 см с последующим глубоким рыхлением, после рыхления осуществляют промывку дождеванием, после промывки вносят минеральные удобрения, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации производят посев солеустойчиво азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения, после внесения органических удобрений проводят культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см.

Данный способ поясняется технологическими схемами, выполненными в виде таблиц: табл. 1 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами в слабой степени -3 л/м²; табл. 2 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами в средней степени - 15 л/м²; табл. 3 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами в сильной степени - 30 л/м².

Способ осуществляется следующим образом.

Разлитые буровые сточные воды удаляют с поверхности земель техническими средствами и с помощью различных сорбентов. Немедленно после завершения технического этапа осуществляется биологическая рекультивация плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами. При загрязнении плодородных земель буровыми сточными водами в слабой степени 3 л/м² в первый календарный год проводят рыхление на глубину 12-15 см, после рыхления через месяц осуществляют чизелевание на 12-15 см. Чизелевание на глубину не менее 12 см и более 15 см не обеспечит оптимального улучшения воздушного режима почвы, восстановления микробиологических сообществ и условия существования почвенных животных. Через месяц после чизелевания производят вспашку на 25-27 см. Вспашка на глубину не менее 25 см не будет формировать поток, более 27 см не способствует сохранению и накоплению влаги после вспашки проводят глубокое рыхление на 0,5-0,7 м. Рыхление на глубину менее 0,5 м и более 0,7 м не будет способствовать оптимальному формированию своеобразного экрана для обратного подъема воды, влаги и солей по почвенным капиллярам, в сентябре вносят химмелиорант с последующей вспашкой на 18-20 см. После первого года мероприятий происходит почти полное разрушение тонкой пленки нефтепродуктов вследствие ее выветривания и испарения. Концентрация солей падает в 7-8 раз в горизонтах 0-20 см и 20-40 см, и в 3-5 раза в горизонтах 40-60 см, 60-80 см, 80-100 см. Во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений N 30 кг/га, P 60 кг/га, К 40 кг/га, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию с последующим посевом солеустойчивых культур и затем прикатывают посевы. В начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. Запахивание зеленой массы на сидерат менее 20 см и более 27 см снижает ее эффективность. После второго года мероприятий происходит удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя мощностью 1,0-1,5 м до слабой степени засоления. В третий год в апреле покровное боронование после боронования вносят органические удобрения (навоз) 40 т/га, после внесения удобрений проводят культивацию, затем посев солеустойчиво азотсодержащих трав, например, люцерны с нормой высева 16-20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. После третьего года мероприятий происходит практически полное удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя и нормализуется рост и созревание культурных растений.

При загрязнении плодородных земель буровыми сточными водами в средней степени 15 л/м² в первый календарный год после обработки земель сорбентом производят рыхление на глубину 12-15 см, рыхление на глубину менее 12 см и более 15 см, не обеспечит улучшения воздушного режима почвы, восстановления микробиологических сообществ и условий существования почвенных животных. После рыхления через месяц проводят чизеливание на 12-15 см. Чизеливание на глубину менее 12 см и более 15 см не обеспечит оптимального улучшения воздушного режима почвы, восстановления микробиологических сообществ и условия существования почвенных животных. Через месяц после чизеливания производят вспашку на глубину 25-27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5-0,7 м и после рыхления производят промывку дождеванием с последующим внесением химмелиорантов, после внесения химмеллиорантов производят вспашку на глубину 25- 27 см. После первого года мероприятий, так же как и при загрязнении буровыми сточными водами в слабой степени, происходит практически полное разрушение тонкой пленки нефтепродуктов вследствие ее выветривания и испарения. Концентрация солей падает в 7-8 раз в горизонтах 0-20 см, 20-40 см и в 3-5 раз в горизонтах 40-60 см, 60-80 см, 80-100 см. Во второй год в апреле проводят покровное боронование, затем внесение минеральных удобрений N 80 кг/га, P 60 кг/га, K 40 кг/га, после внесения удобрений проводят культивацию с последующим посевом солеустойчиво азотсодержащих культур, например, суданку с нормой высева 30 кг/га, затем прикатывают посевы с последующим запахиванием зеленой массы на сидерат на глубину 25-27 см. После второго года мероприятий происходит удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя мощностью 1,0-1,5 м до слабой степени засоления. В третий год в апреле проводят покровное боронование, затем вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, K 40 кг/га, после внесения удобрений проводят культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав, например, люцерны, с нормой высева 16-20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, после посева запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. После третьего года мероприятий происходит практически полное удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя и нормализуется рост и созревание культурных растений.

При загрязнении плодородных земель буровыми сточными водами в сильной степени 30 л/м² в первый год обрабатывают земли сорбентами, после обработки сорбентами рыхлят землю на глубину 12-15 см, через месяц проводят чизеливание на 12-15 см. Чизеливание на глубину менее 12 и более 15 см не обеспечит оптимального улучшения воздушного режима почвы, восстановления микробиологических сообществ и условий существования почвенных животных. Затем через месяц проводят вспашку на 25-27 см, после вспашки глубокое рыхление на 0,5-0,7 см после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздкам с нормой воды 3000 м³/га, после промывки вносят химмелиоранты, затем осуществляют вспашку на 25-27 см и ежемесячно до ноября культивацию. Во второй год в апреле проводят вспашку на глубину 25-27 см, после вспашки глубокое рыхление на 0,5-0,7 м и после рыхления осуществляют промывку дождеванием с нормой воды 1000 м³/га, затем вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, K 40 кг/га, затем проводят культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво - азотсодержащих культур, например, суданки с нормой высева семян 30 кг/га с последующим прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. В третий год в апреле проводят покровное боронование, затем вносят органические удобрения, навоз 40 т/га, после внесения удобрений проводят культивацию, затем осуществляют посев солеустойчиво азотсодержащих трав, например, люцерны с нормой высева семян 16-20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. После первого года мероприятий, так же как и после загрязнения буровыми сточными водами и средней степени, происходит практически полное разрушение тонкой пленки нефтепродуктов следствие как выветривания и испарения, после второго года мероприятий происходит удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя мощностью 1,0-1,5 м до слабой степени засоления. После третьего года мероприятий происходит практически полное удаление избытка солей из корнеобитаемого слоя и нормализуется рост и созревание культурных растений. Таким образом, определяется последовательность и сочетание агротехнических и фитомелиоративных операций, их протяженность по времени и по временам года в зависимости от степени загрязнения буровыми сточными водами плодородных земель, что обеспечивает одни и те же биохимические процессы и дает один и тот же положительный результат. Данный способ биологической рекультивации плодородных земель загрязненных буровыми сточными водами в степных, лесостепных и полупустынных зонах ускоряет биологическое разложение нефтепродуктов и способствует удалению избытка солей из корнеобитаемого слоя с последующим повышением плодородия земель.

Способ эффективен и надежен. Результаты испытаний способа в различных географических точках степной, лесостепной и полупустынной зон показали, что за трехлетний период происходит очищение загрязненных территорий и формирование устойчивого растительного покрова.

Применение: охрана окружающей среды, в частности биологическая рекультивация плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве. Сущность изобретения: для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в слабой степени - 3 л/м², средней - 15 л/м², сильной - 30 л/м² в способе биологической рекультивации плодородных земель, включая внесение химмелиорантов (фосфогибса) и органических удобрений (навоза), рекультивационные работы проводят поэтапно, в первый год и последующие два года агротехнические и фитомелиоративные операции проводят в определенной последовательности и сочетании с определенной протяженностью по времени и временам года и в зависимости от степени загрязнения неоднородных земель буровыми сточными водами. 2 з.п.ф-лы, 3 табл.

1. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами в степных, лесостепных и полупустынных зонах, включающий внесение химмелиорантов, например фосфогипса, и органических удобрений, например навоза, отличающийся тем, что рекультивацию проводят поэтапно, в первый год проводят рыхление на глубину 12 15 см, через месяц после рыхления осуществляют чизеливание на 12 15 см, через месяц после чизеливания проводят вспашку на 25 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5 0,7 м, химмелиоранты вносят в сентябре с последующей вспашкой на глубину 18 20 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации производят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, органические удобрения вносят после боронования, после внесения удобрений осуществляют культивацию, после культивации проводят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав осуществляют запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25 27 см. 2. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами, включающий внесение химмелиорантов, например фосфогипса, и органических удобрений, например навоза, отличающийся тем, что рекультивацию проводят поэтапно, в первый год обрабатывают земли сорбентами и проводят снегозадержание, затем рыхлят землю на глубину 12 15 см, через месяц осуществляют чизеливание на 12 15 см, через месяц после чизеливания осуществляют вспашку на глубину 25 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5 0,7 м, после рыхления проводят промывку дождеванием, затем вносят химмелиоранты с последующей вспашкой на глубину 25 27 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, после культивации производят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения с последующей культивацией, после культивации производят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см. 3. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных буровыми сточными водами, включающий внесение химмелиорантов, например фосфогипса, и органических удобрений, например навоза, рекультивацию проводят поэтапно, в первый год осуществляют обработку земель сорбентами, после обработки земель осуществляют рыхление на глубину 12 15 см, через месяц после рыхления проводят чизеливание на глубину 12 15 см, через месяц после чизеливания осуществляют вспашку на глубину 25 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздам с последующим внесением химмелиорантов, после внесения химмелиорантов производят вспашку на глубину 25 27 см, после вспашки ежемесячно до ноября производят культивацию, во второй год в апреле проводят вспашку на глубину 25 27 см с последующим глубоким рыхлением на 0,5 0,7 м, после рыхления осуществляют промывку дождеванием, после промывки вносят минеральные удобрения, после чего осуществляют культивацию, после культивации производят посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения, после внесения органических удобрений проводят культивацию, после культивации осуществляют посев солеустойчиво-азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см.