Способ реконструкции техногенного песчаного грунта Российский патент 2020 года по МПК B09B3/00 A01B79/02 B09C1/00 

Предлагаемое изобретение относится к области экологической безопасности и может быть использовано для рекультивации техногенного грунта при восстановлении северных территорий, рекультивации территорий предприятий оборонного и химического профиля, производивших ранее высокотоксичные вещества, обустройстве неорганизованных полигонов захоронения промышленных отходов и других объектов накопленного в прошлом экологического ущерба.

Известен способ восстановления загрязненных почв путем механического удаления избытка загрязнителя с поверхности и снижение токсичности загрязненной почвы посевом сидеральных культур и многолетних трав (Патент RU №2243638, кл. А01В 79/02, 13/16, В09С 1/10, C02F 3/34, Бюл. №1,2005).

Недостатком этого способа является малый процент всхожести семян и невозможность полноценного развития растений на техногенном грунте. Так же предложенный способ не обеспечивает детоксикации удаляемых почв и скошенных трав, загрязненных токсичными веществами.

Известен способ рекультивации песчаных земель, который включает внесение извести и органических удобрений в обедненную гумусом почву, а также гребневание при предпосевной обработке (Патент RU №2244393, кл. А01В 79/02, Бюл. №2, 2005).

Недостатком предложенного способа является то, что предложенные агротехнические мероприятия недостаточны для рекультивации техногенных грунтов, не смотря на то, что они оказывают положительное влияние на всхожесть и рост растений.

Известен способ рекультивации нарушенных ландшафтов с помощью композиции, содержащей водный раствор поливинилового спирта и инициатора гелеобразования, а в качестве инициатора гелеобразования используют карбоксиметилцеллюлозу (Патент RU №2267513, кл. C09K 17/14, Бюл. №1, 2006). Композиция может дополнительно содержать семена многолетних трав, минеральные удобрения и гуматы.

Недостатком этого способа является то, что предложенная композиция позволяет только временно повысить противоэрозионный эффект, а не формирует потенциально плодородный слой земли для полноценного роста и развития растений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ применения бентонитовых составов в рекультивации техногенных песчаных субстратов на северных месторождениях (Ведомственный руководящий документ (ВРД) ОАО «ГАЗПРОМ» 39-1.13-058-2002), в котором для рекультивации земель предложено применять композицию под названием «Север», получаемую смешением бентонитового порошка со связывающими компонентами (натрий-карбоксиметилцеллюлоза, гумат калия, минеральные удобрения). Жидкие глинистые растворы, приготовленные из бентопорошков, полимеров и гуматов обладают свойствами пластичности, вязкости, набухания, адгезии, способны образовывать устойчивую рецептуру, прилипать к наклонным сыпучим песчаным поверхностям, образовывать пленку на поверхности рекультивируемых грунтов, а так же связывать, структурировать, кондиционировать песчаные субстраты, обеспечивать минеральное питание растительности, регулировать водно-воздушный режим, укреплять наклонные поверхности насыпей, оврагов, карьеров с применением одновременного посева семян многолетних злаковых трав.

Недостатком предложенного способа является получаемая по факту малая толщина (менее 100 мм) рекультивируемого слоя, а также возможность его растрескивания и деградации при отсутствии влаги. Способ не обеспечивает создание потенциально плодородного грунта толщиной не менее 300 мм для полноценного биологического восстановления рекультивируемого грунта.

Технической проблемой изобретения является необходимость создания наиболее надежного, экологически чистого и экономически эффективного способа рекультивации техногенных грунтов с созданием потенциально плодородного грунта толщиной не менее 300 мм для полноценного биологического восстановления рекультивируемого грунта, без использования завозного плодородного слоя земли.

Технический результат - повышение эффективности рекультивации техногенных сыпучих грунтов за счет формирования потенциально плодородного слоя грунта толщиной не менее 300 мм; обеспечение утилизации бурового шлама с повторным его использованием, что обеспечит экономию материалов и средств в процессе безотходного производства.

Проблема решается тем, что при реализации предлагаемого способа рекультивации техногенного песчаного грунта формирование потенциально плодородного грунта толщиной не менее 300 мм осуществляют путем внесения в рекультивируемый грунт органо-минерального мелиоранта в пропорции от 10:1 (примерно 45 кг мелиоранта на квадратный метр) до 15:1 (примерно 30 кг/м²) с тщательным перемешиванием, при этом, органо-минеральный мелиорант состоит из двух частей бурового шлама и одной части продукта биокомпостирования нефтяного шлама (НШ) и нефтезагрязненных грунтов (НГ), получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры. Предварительно биокомпостирование НШ и НГ, получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры проводят на специально подготовленном полигоне с периодическим (1 раз в 7-10 дней) перемешиванием компоста, увлажнением (до 5 литров на кв. м) и контролем содержания нефтепродуктов. Посадки многолетних травянистых растений в первый сезон регулярно поливают растворами солей гуминовых кислот с разведением концентрата в пропорции 1:200.

Способ рекультивации техногенного песчаного грунта заключается в формировании потенциально плодородного слоя грунта толщиной не менее 300 мм путем внесения в рекультивируемый грунт органо-минерального мелиоранта в пропорции от 10:1 (примерно 45 кг мелиоранта на квадратный метр) до 15:1 (примерно 30 кг/м²) с тщательным перемешиванием, при этом, органо-минеральный мелиорант состоит из двух частей бурового шлама и одной части продукта биокомпостирования нефтяного шлама (НШ) и нефте-загрязненных грунтов (НГ), получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры. Биокомпостирование НШ и НГ, получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры проводят на специально подготовленном полигоне с периодическим перемешиванием компоста, увлажнением и контролем содержания нефтепродуктов. При этом посадки многолетних травянистых растений в первый сезон регулярно поливают растворами солей гуминовых кислот с разведением концентрата в пропорции 1:200.

Способ осуществляют следующим образом.

На первом этапе осуществляется приготовление органо-минерального мелиоранта, состоящего из двух частей бурового шлама и одной части продукта биокомпостирования нефтяного шлама (НШ) и нефтезагрязненных грунтов (НГ), получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры. Получение продукта биокомпостирования НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры осуществляют на специально подготовленном полигоне с периодическим перемешиванием компоста, увлажнением и контролем содержания нефтепродуктов. На втором этапе органо-минеральный мелиорант (ОММ) вносят в техногенный грунт в пропорции от 10:1 (примерно 45 кг мелиоранта на квадратный метр) до 15:1 (примерно 30 кг/м²) путем тщательного перемешивания. На третьем этапе осуществляют засев многолетних травянистых растений, которые в первый сезон после посадки регулярно поливают растворами солей гуминовых кислот с разведением концентрата в пропорции 1:200.

Биокомпостирование НШ и НГ, получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры проводят на специально подготовленном полигоне с периодическим (1 раз в 7-10 дней) перемешиванием компоста, увлажнением (до 5 литров на кв. м) и контролем содержания нефтепродуктов.

Сравнительный анализ предложенного способа с прототипом приведен в таблице 1.

Предложенный способ иллюстрируется на конкретных примерах.

Пример. В качестве техногенного грунта выбран карьерный песок, который часто используется для отсыпки производственных площадок на Северных нефтегазовых месторождениях. Класс опасности песка (образец 1 в таблице 2) - 5. Образцы бурового шлама представляли собой объединенные пробы из пяти мест хранения (шламовых амбаров) длительностью не менее 20 лет и имели следующий состав: глина бентонитовая - 8%; сода кальцинированная - 0,25%; сода каустическая (NaOH) - 0,25%; карбоксиметилцеллюлоза - 0,5%; конденсированная сульфитспиртовая барда - 1%; смазочная добавка лубриозол - 1%; пеногаситель ПЭС (полиэтиленсилоксан) - 0,05-0,1%; хлористый калий - 7-7,5%; феррохромлигносульфонат - 0,5%; вода - 60%; остальное - выбуренная порода и абразив от износа бура - около 20%. Класс опасности бурового шлама - 4.

Далее 200 грамм бурового шлама тщательно перемешивали с 2 кг песка. У полученной смеси (образец 2) определялся класс опасности и биологическая активность. Биологическую активность модельной композиции определяли по ГОСТ 13038-84 «Метод определения всхожести». В качестве объекта были выбраны семена мягкой пшеницы. Контрольная среда в растильне - песок (образец 1) фракции 0,4-0,8 мм. Семена проращивали на песке влажностью 60%. Полученные результаты для образца 2 приведены в таблице 2.

Техногенный грунт и состав бурового шлама в образце 3 аналогичен образцу 2. При этом 200 грамм бурового шлама смешали со 100 г продукта биокомпостирования нефтяного шлама и нефтезагрязненных грунтов (ПБ). Продукт биокомпостирования был получен из нефтяного шлама и нефтезагрязненных грунтов при смешении с органическим структураторм 30% (опилками) и нефтеокисляющей микрофлоры (аборигенные нефтеокисляющие микроорганизмы в концентрации 10⁵-10⁶ КОЕ/г). Буровой шлам перешел из вязко-текучего состояния в сыпучий, полностью ушел запах. Полученный органо-минеральный мелиорант тщательно перемешали с 2 кг песка. Результаты по определению класса опасности и биологической активности представлены в таблице 2 (образец 3).

Образец 4 аналогичен образцу 2, только песка взято 3 кг. Результаты по образцу 4 - в таблице 2. Влажность образцов 3 и 4 поддерживали на уровне 60% путем добавления раствора солей гуминовых кислот при разбавлении концентрата 1:200.

Представленные в таблице 2 результаты свидетельствуют о положительном влиянии предложенного органо-минерального мелиоранта на биологическую активность испытуемых модельных техногенных грунтов. Таким образом, использование предложенного способа позволяет: 1) решить важную экологическую задачу - утилизировать буровой шлам, продукты биокомпостирования нефтяного шлама и нефтезагрязненных грунтов; 2) обеспечить рекультивацию техногенного песчаного грунта.

Изобретение относится к области экологической безопасности и рекультивации. Способ осуществляют путем внесения в рекультивируемый грунт органо-минерального мелиоранта в пропорции от 10:1 до 15:1 с перемешиванием. Органо-минеральный мелиорант состоит из двух частей бурового шлама и одной части продукта биокомпостирования нефтяного шлама (НШ) и нефтезагрязненных грунтов (НГ), получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры. Потенциально плодородный слой грунта формируют толщиной не менее 300 мм. Биокомпостирование проводят на полигоне с периодическим – 1 раз в 7-10 дней - перемешиванием компоста, увлажнением его до 5 л/м² и контролем содержания нефтепродуктов. Осуществляют засев многолетних травянистых растений, посадки которых в первый сезон регулярно поливают растворами солей гуминовых кислот с разведением концентрата в пропорции 1:200. Способ повышает эффективность рекультивации техногенных сыпучих грунтов за счет формирования потенциально плодородного слоя грунта толщиной не менее 300 мм и обеспечивает утилизацию бурового шлама с повторным его использованием. 2 табл., 1 пр.

Способ рекультивации техногенного песчаного грунта, который осуществляют путем внесения в рекультивируемый грунт органо-минерального мелиоранта в пропорции от 10:1 до 15:1 с перемешиванием, органо-минеральный мелиорант состоит из двух частей бурового шлама и одной части продукта биокомпостирования нефтяного шлама (НШ) и нефтезагрязненных грунтов (НГ), получаемого при смешении НШ, НГ, органического структуратора и нефтеокисляющей микрофлоры, отличающийся тем, что формируют потенциально плодородный слой грунта толщиной не менее 300 мм, биокомпостирование проводят на полигоне с периодическим – 1 раз в 7-10 дней - перемешиванием компоста, увлажнением его до 5 л/м² и контролем содержания нефтепродуктов, осуществляют засев многолетних травянистых растений, посадки которых в первый сезон регулярно поливают растворами солей гуминовых кислот с разведением концентрата в пропорции 1:200.