Почвогрунт для придорожных полос Российский патент 2024 года по МПК C05F11/00 A01G24/00 C09K17/00 

Изобретение относится к охране окружающей среды и экологии и может быть использовано для поддержания плодородия почв и восстановления или создания почвенного покрова на нарушенных территориях.

Для озеленения и укрепления придорожных полос и откосов и используются естественные почвы, торфогрунтовые смеси, торфопесчаные смеси и другие почвогрунты, основное требование к которым отсутствие семян сорной растительности, содержание органических веществ в грунте растительного слоя не должно быть менее 1,5% (ОДМ 218.2.078-2016 «Методические рекомендации по выбору конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования», ОДМ 218.2.064-2015 «Методы укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог засевом трав в различных климатических зонах»).

Известна искусственная почва (патент РФ №2301825)в которой в качестве влагоемкого материала искусственная почва содержит сапропель, а в качестве биологически активного вещества - нетоксичный экологически чистый технический углерод древесного происхождения, причем содержание технического углерода по объему составляет 20-40%.

Недостатком искусственной почвы является то, что пыль технического углерода может вызывать дискомфорт в верхних дыхательных путях за счет механического раздражения.

Известен способ получения почвогрунта из активного ила (патент РФ №2680579), который предполагает переработку активного ила за счет добавления навоза КРС, соломы, торфа и лузги подсолнечника, минерального удобрения, содержащего азот или их комбинации, а также кальцийсодержащей добавки - гипса. Недостатком является необходимость через 1,5 и 3 месяца контролировать микробиологические показатели и, в зависимости от результатов, добавлять в субстрат один или несколько компонентов, при этом требуется постоянное перемешивание каждые 3-10 дней.

Известен способ получения техногенного почвогрунта и техногенный почвогрунт (патент РФ №2497784). Недостатком указанного способа является высокая изменчивость концентраций поллютантов в объеме золошлаков и осадков сточных вод, что требует их тщательного контроля входного сырья и конечного продукта.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание на основе компостов из пищевых и илов (осадков сточных вод) и других органических отходов почвогрунтов для создания плодородного слоя на придорожных полосах при строительстве новых и реконструкции существующих.

Техническим результатом изобретения является получение почвогрунта с высокой эффективности озеленения и повышеной устойчивости откосов.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что почвогрунт для придорожных полос, содержащий компост, суглинок и торф, согласноизобретению дополнительно содержит полимерный компонент (гидроколлоид), а компост получают аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов и илов (осадков сточных вод) в смеси с древесной щепой в климатической камере под полупроницаемой мембраной, подгрохотная фракция после сепарации через сито 6-8 см, при этом полученный компост представляет смесь гумусированного органического вещества 40-50 мас. % и ферментированной фракции древесных отходов 50-60 мас. %, рН 7,5-8,0, при следующем соотношении компонентов, мас. %: суглинок 30, торф 5, полимерный компонент (гидроколлоид) 1, остальное компост.

Получаемый почвогрунт содержит не менее 5% органического вещества, азота, фосфора и калия не менее 0,5; 0,3 и 0,5% соответственно, рН водный 7,0-8,0.

Компост имеет следующие характеристики (% по сухой массе) органическое вещество не менее 30%, азот общий не менее 0,5%, фосфор не менее 0,3%, калий не менее 0,25%, рН компостов не менее 7,0-8,0.

Преимущества заявленной технологии:

1. Используемый для получения почвогрунта компост получен в результате переработки пищевых отходов, осадков сточных вод, древесной щепы и опилок. В результате биотермических процессов (температура более +70°С) при получении компоста отсутствуют потенциально опасные микроорганизмы, семена сорных растений. Компост состоит из двух основных фракций - гумусированное органическое вещество и ферментированные древесные остатки. Осадки сточных вод -возобновляемый ресурс органического вещества с высоким уровнем макро- и микроэлементов. Введение в состав компостируемой смеси осадка сточных вод повышает содержание азота в компостируемом субстрате, что обеспечивает более глубокую гумификацию органических отходов, а содержащиеся в осадках сточных вод повышенные концентрации фосфора и калия значительно повышают плодородие компоста и, как следствие, получаемого почвогрунта. Гумусированное органическое вещество содержит макро- и микроэлементы, обеспечивая его пролонгированное действие. Ферментированные древесные остатки обеспечивают рыхлость почвогрунта, активный воздушный и водный обмен, при этом являются водоудерживающим компонентом и источником органического углерода для микроорганизмов. В то же время ферментированные древесные остатки на поверхности до формирования растительного покрова препятствуют водной (дождевой) и ветровой эрозии.

2. Почвогрунт содержит не менее 5% органического вещества, без учета фракции ферментированных древесных отходов. Создаваемый плодородный слой способствует быстрому прорастанию трав, что обеспечивает формирование дернины и устойчивость создаваемого почвенного покрова к ветровой и водной эрозии.

3. Влагопоглащающий полимерный компонент (гидроколлоид) способностью аккумулировать воду более 200%. Обеспечивает стабильный уровень по обеспечиванию влагой прорастание семян и развитие растений.

4. Используется для создания плодородного слоя на откосах и территориях, прилегающих к дорожному полотну. Обладает всеми функциями, необходимыми для создания растительного покрова - плодородием, и запасом питательных элементов, органического вещества для формирования устойчивого травяного покрова. Пролонгированное действие по обеспечению растений макро- и микроэлементами до 3-5 лет. Оптимизирует водно-воздушный режим почвы. Способствует повышению устойчивости растений в период засухи. Создает оптимальные физические свойства создаваемого почвенного покрова - улучшается влагоемкость, пористость, воздухопроницаемость.

Технология получения почвогрунта.

Компост подвергается грохочению с использованием грохота. Подрешетная фракция, выделенная на сите грохота с размером ячейки 30-60 мм является компостом.

В качестве минеральной составляющей (суглинок) для приготовления почвогрунтов могут быть использованы грунты, получаемые как отходы при добыче строительных материалов и/или при организованной добыче (суглинки, супеси), а также вскрышные и вмещающие породы по пригодности их использованию для биологической рекультивации в зависимости от показателей химического и гранулометрического состава, рН более 5,5.

Смешивание осуществляется в грунтосмесительной установке или аналогичном серийно выпускаемом оборудовании, обеспечивающем эффективное смешивание компонентов. Соотношение компонентов почвогрунта составляет: суглинок 30 мас. %, торф 5% и полимерный компонент (гидроколлоид) 1%, остальное компост. Дозирование проводится из загрузочных бункеров.

Перед смешиванием компонентов на них может вносится россыпью расчетная смесь семян трав, в соответствии с задачами биологической рекультивации и природно-климатическими условиями. Почвогрунт имеет следующие характеристики:

рН (KCl) 6,5÷7,2 ед., водный 7,0÷8,0

Подвижные формы фосфора (P₂O₅) (метод Кирсанова) 300÷400 мг/кг (30-40 мг/100 г)

Подвижные формы калия (K₂O) (метод Кирсанова) 200÷400 мг/кг (20-40 мг/100 г)

Органическое вещество 5-20% сух. в-ва

Содержание фосфора и калия, которые нормируются по показателю «не менее», и их содержание с почвогрунтах с запасом. Для сравнения, обычный растительный грунт содержит 1-6% гумуса, фосфора менее 15-25 мг/кг почвы, калия менее 7-10 мг/кг почвы. Таким образом агрохимические показатели почвогрунта кратно превышают показатели обычного растительного грунта, что обеспечивает активные всходы и рост травяного покрова.

По гранулометрическому составу (по Качинскому) содержание частиц размером <0,01 мм - 18-25% сух. в-ва, соответствует легкосуглинистым почвам.

Так как часть почвогрунта производится из органических отходов, переработанных методом компостирования, имитирующем естественные процессы трансформации органики в природе, то содержание других макро- и микроэлементов (кальций, сера и др.) в компосте в достаточном количестве, которое выравнивается введением минеральной составляющей грунта.

Показатели экологической безопасности (содержание тяжелых металлов) имеют кратно меньшие значения относительно норм для почв, и их колебания не сказываются на качестве почвогрунта: содержание тяжелых металлов, ртути и мышьяка кратно меньше предельно допустимых показателей для естественных почв:

Массовая доля ртути 0,015 мг/кг (норма не более 2,0)

Массовая доля цинка 20 мг/кг (норма не более 220,0)

Массовая доля кадмия менее 0,5 мг/кг (норма не более 2,0)

Массовая доля свинца 5 мг/кг (норма не более 130)

Массовая доля никеля 6,0 мг/кг (норма не более 80)

Массовая доля меди 7 мг/кг (норма не более 132)

Массовая доля мышьяка 1,5 мг/кг (норма не более 10)

Также показано в опытных работах:

1. В отношении эффективности озеленения, более активная всхожесть трав, равномерное развитие травяного покрова, на участке сформирована крепкая корневая система дерна, практически отсутствует восхождение семян сорных растений. Высота растений на участке с использованием съемной почвы, выдержанной более года в бурте 20-12 см, на участке с внесением почвогрунта - 17-19 см.

2. Отсутствие эрозионных процессов.

3. Отсутствие сползания почвогрунта при толщине слоя в 12 см - обеспечена устойчивость откоса.

Результаты эксперимента позволяют говорить о высокой эффективности озеленения и как следствие о повышении устойчивости откосов с применением предложенного почвогрунта для придорожных полос, на основе компоста, полученного методом аэробного биотермического компостирования в климатической камере.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Почвогрунт для придорожных полос характеризуется тем, что содержит компост, суглинок и торф, причем дополнительно содержит полимерный компонент гидроколлоид, а компост получают аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов и осадков сточных вод в смеси с древесной щепой и опилками в климатической камере под полупроницаемой мембраной, подрешетную фракцию выделяют на сите грохота с размером ячейки 30-60 мм, при этом полученный компост представляет смесь гумусированного органического вещества 40-50 мас. % и ферментированной фракции древесных отходов 50-60 мас. %, рН 7,5-8,0, при следующем соотношении компонентов, мас. %: компост 64, суглинок 30, торф 5, полимерный компонент гидроколлоид 1. Изобретение позволяет получить почвогрунт с высокой эффективностью озеленения и повышенной устойчивостью откосов.

Почвогрунт для придорожных полос, характеризующийся тем, что содержит компост, суглинок и торф, причем дополнительно содержит полимерный компонент гидроколлоид, а компост получают аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов и осадков сточных вод в смеси с древесной щепой и опилками в климатической камере под полупроницаемой мембраной, подрешетную фракцию выделяют на сите грохота с размером ячейки 30-60 мм, при этом полученный компост представляет смесь гумусированного органического вещества 40-50 мас. % и ферментированной фракции древесных отходов 50-60 мас. %, рН 7,5-8,0, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

компост 64 суглинок 30 торф 5 полимерный компонент гидроколлоид 1