Способ биоконверсии промышленных отходов Российский патент 2020 года по МПК C05F15/00 

Изобретение относится к области экологии и может найти применение при утилизации промышленных отходов с последующим использованием их в качестве удобрений.

Известен способ биоконверсии отходов промышленного производства, в котором смешивают их с торфом и птичьим пометом (патент №2549687, опубликован 27.04.2015, Бюл. №12, МПК: C05F 15/00, C05F 3/00, C05F 11/02).

Однако способ несколько усложнен тем, что конверсию осуществляют в течение 7 дней при температуре 37°С и на 8 день при температуре 55°С. При этом предлагаемую смесь подвергают скорости воздушного потока в течение 60 минут в каждые 8 суток и весь процесс осуществляют в биореакторе.

Известен также способ, в котором к отходам промышленности добавляют минеральные и органические удобрения в смеси с древесными отходами, растворяя их в спиртовой барде с последующим добавлением цеолитсодержащие глины. Предлагаемая смесь повышает урожайность сельскохозяйственных культур (патент №2671474, опубликован 31.10.2018, Бюл. №31, МПК: C05F 3/00).

Данный способ недостаточно эффективен, поскольку в состав приготовленного удобрения на основе отходов не используются биопрепараты и процесс биоконверсии замедляется.

Наиболее близким техническим решением является способ, где осуществляют переработку промышленных отходов - бурового шлама с дополнительным введением торфа, органического удобрения в виде жидкого навоза с последующим подсевом нефтетолерантных трав. Все три этапа проводятся последовательно, после чего осуществляют вспашку и осуществляют посадку кустарников или деревьев.

Проводимые процессы утилизации достаточно сложные. Кроме того, отходы нефтяных и газовых месторождений содержат остаточное количество токсических элементов, что усложняет биоконверсию экологически безопасного субстрата в начале возделывания при подсеве трав, сорбирующих нефть и их запашку. Запахиваемые травы - многолетние и своего полноценного развития и сорбционные свойства приобретают на следующий год. В способе постоянно осуществляют контроль над содержанием в субстрате токсических элементов и их ПДК тяжелых металлов, а также радионуклидов. Недостаток биопрепаратов в приготовленном субстрате замедляет процесс биоконверсии и численности микроорганизмов. Высеянные в смеси бобовые травы долголетнего клевера белого приживаются слабо, поскольку перед посевом их не инокулируют, что снижает процесс азотфиксации в таком сложном субстрате. Все эти этапы усложняют способ, и снижает его эффективность.

Технический результат заявленного объекта - упрощение способа и повышение его эффективности.

Техническое решение заключается в том, что в отличие от способа -прототипа молибденошеелитовые отходы в количестве 10-12 кг/га смешивают с цеолитсодержащей глиной Аланит и торфом в соотношении 1:1, причем торф предварительно насыщают 0,2% водным раствором биопрепарата Никфан в течение 8-10 часов и после внесения удобрения высевают азотфиксирующие культуры.

Способ осуществляется следующим образом.

Молибденошеелитовые отходы промышленности содержат: молибден 3-4%, медь 30-35%, железо 12-13% и сера 15-16%. Отходы получают в результате вольфрамового производства Владикавказского завода «Победит». Для их использования производят очистку от тяжелых металлов после чего, содержащие в нем элементы молибдена, меди, железа и серы стимулируют процесс азотфиксации бобовых - азотфиксирующих культур, высеваемых после внесения смеси удобрения. Добавка таких отходов к цеолитсодержащей глине Аланит улучшает минералогический состав, состоящий из кремния 49-52,7%; кальция 30-32%; железа 4-6%; марганца; серы; фосфора; калия; цинка (в пределах 0,1-0,9%) и другие микроэлементы. Реакция среды щелочная (рН-9,3), позволяющая снизить кислотность почвы. Как и все цеолиты, Аланит имеет слабую водоотдачу (3%), высокую теплоемкость (коэффициент 0,34) и высокую сорбционную способность, что имеет высокую значимость при совмещенном внесении с торфом, насыщенным биопрепаратом Никфан.

Применяемый торф представляет собой смесь продуктов неполного превращения остатков наземных и болотных растений горной зоны, и по химическому составу занимает промежуточное положение между растительным сырьем и твердыми горючими ископаемыми.

Состоит из восков, парафинов, смол и содержит парафиновые, терпеновые и ароматические углеводы, а также кислосодержащие соединения: спирты, кислоты, эфиры. Их содержание колеблется в пределах 1,2-17,7%. В углеводный комплекс торфа входят водорастворимые и легкогидролизуемые вещества в количестве от 6,9 до 63%. Торф содержит значительное количество гуминовых веществ и других соединений, способных активизировать или ингибировать разнообразные биологические процессы. В данном техническом решении, поглощая биопрепарат, в такой смеси усиливается процесс брожения и в результате происходит осахаривание и разложение растительных остатков торфа, с одновременным образованием многочисленных микроорганизмов, необходимых для восстановления почвенного плодородия. Обогащение состава эфирными маслами обеспечивает повышенное антимикробное действие. Учитывая высокие сорбционные свойства глины и торфа, предлагаемый субстрат может поглощать из почвы тяжелые металлы и радионуклиды.

Используемый биопрепарат Никфан содержит комплекс аминокислот, ферментов, фитогормонов, а также компоненты с включением гуминовых веществ. В предлагаемой концентрации способа (0.2%) достигается высокая эффективность в условиях брожения комплексного субстрата. Кроме того, Никфан - стимулятор всхожести высеянных бобовых культур, повышает их азотфиксирующую способность, накапливая в почве биологический азот, повышает продуктивность, фотосинтез и иммунитет растений. Для увеличения азотфиксации хорошим стимулятором является и содержащийся в отходе молибден. Вносимые с отходами удобрения, прошедшие стадию биоконверсии позволяют повысить плодородие почвы, снизить токсичность до определенных допустимых пределов, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур. В проведенных экспериментах продуктивность зернобобовых культур увеличивалась на 18-25%

Пример 1. Готовили субстрат для участка площадью 1 га. На ровной площадке расстилали полиэтиленовую пленку и помещали на ней 1 тонну влажного торфа и насыщали его водным раствором в количестве 10 л на 20 мл биопрепарата Никфан, смешивая со всей массой и покрывая ее пленкой для предотвращения потери влаги и наполнения торфа биологическими элементами. Спустя 8-10 часов к влажному субстрату добавляли 10 кг молибденошеелитовых отходов и 1 тонну цеолитсодержащей глины Аланит. Все ингредиенты перемешивали и вносили удобрения в почву (выщелоченный чернозем) После обработки почвы высевали бобовые азотфиксирующие культуры: однолетние виды клевера (инкарнатный александрийский и шабдар) или зернобобовые культуры (вику, горох, люпин и др.) Скошенную массу видов клевера в фазе бутонизации запахивали в почву, как сидерат, обогащая ее органическим веществом. На следующий год высевали зернобобовые культуры: люпин, вику, горох и др.

Пример 2. Способ осуществляли как в первом примере и в отличие от него, молибденошеелитовые отходы добавляли количестве 12 кг/га, а количество водного раствора брали 500 мл и 2,5 мл биопрепарата Никфан.

Результаты опытов сведены в таблицу 1.

Приведенные в таблице данные свидетельствуют, что предлагаемое удобрение из смесей цеолитсодержащей глины, торфа, насыщенного биопрепаратом в смеси с отходами промышленности, увеличивает плодородие почвы, снижает кислотность, обогащает ее биологическим азотом и полезными микроорганизмами. Способ позволяет снизить затраты и повысить эффективность за значительно короткий период.

Изобретение относится к области утилизации промышленных отходов с последующим использованием их в качестве удобрений. Способ заключается в том, что молибденшеелитовые отходы в количестве 10-12 кг/га смешивают с цеолитсодержащей глиной Аланит и торфом. Соотношение глины и торфа 1:1. Торф предварительно насыщают 0,2% водным раствором биопрепарата Никфан в течение 8-10 ч. После внесения приготовленного удобрения высевают азотфиксирующие культуры. Способ увеличивает плодородие почвы, снижает кислотность, обогащает ее биологическим азотом и полезными микроорганизмами. 1 табл.

Способ биоконверсии промышленных отходов, включающий утилизацию отходов, смешивание их с торфом, удобрениями, с последующим подсевом трав, которые запахивают в почву, отличающийся тем, что молибденшеелитовые отходы в количестве 10-12 кг/га смешивают с цеолитсодержащей глиной Аланит и торфом, взятыми в соотношении 1:1, причем торф предварительно насыщают 0,2% водным раствором биопрепарата Никфан в течение 8-10 ч и после внесения приготовленного удобрения высевают азотфиксирующие культуры.