Почвогрунт для рекультивации нарушенных территорий Российский патент 2024 года по МПК A01G24/17 A01G24/28 C05G3/00 C05F17/50 C05F11/00 

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

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.

Известен состав искусственной почвы (патент РФ №2301249). В качестве влагоемкого материала почва содержит торф любого типа и степени разложения, а в качестве биологически активного вещества - нетоксичный технический углерод древесного происхождения, причем соотношение торфа и технического углерода по объему составляет 40-60%. Недостатком указанного состава является то, что производство технического углерода - энергоемкий процесс, а его доля в продукте очень высока.

В аналогичном составе искусственной почвы (патент РФ №2301825) в качестве влагоемкого материала представлен сапропель, а в качестве биологически активного вещества - нетоксичный экологически чистый технический углерод древесного происхождения, причем содержание технического углерода по объему составляет 20-40%. Недостатком указанного состава является то, что производство такой искусственной почвы возможно только рядом с источниками сапропеля и техническим углеродом древесного происхождения.

Задачей и ожидаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является создание новой композиции почвогрунта на основе компоста из пищевых отходов для создания плодородного слоя на территориях с их отсутствием или на территориях, подвергшихся загрязнениям, препятствующим самовозобновлению растительности без проведения биоремемедиации - проливы нефти, пластовых вод и т.п.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются благодаря тому, что почвогрунт для рекультивации нарушенных территорий, содержащий компост, торф, природный суглинок и/или песок, согласно изобретению дополнительно содержит молотый доменный шлак, торф используют низинный с нейтральной реакцией, а компост получают аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов в смеси с древесной щепой в климатической камере под полупроницаемой мембраной, подгрохотная фракция после сепарации через сито 3-8 см, при этом полученный компост представляет смесь гумусированного органического вещества 35-50 мас.% и ферментированной фракции древесных отходов 50-65 мас.%, рН 7,5-8,0, при следующем соотношении компонентов, мас.%: компост - 50-60; минеральный компонент (суглинок, песок) - 25-35; торф низинный, имеющий рН, близкий к нейтральному - 5-25; молотый доменный шлак - 1.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, где представлено сравнение зеленой массы растений по сухому весу, г в зависимости от используемого почвогрунта.

Компост, полученный аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов в смеси с древесной щепой в «климатических» камерах под полупроницаемой мембраной, подгрохотная фракция после сепарации через сито 3-8 см, представляет смесь гумусированного органического вещества рН 7,5-8,0. Соотношение компонентов почвогрунта составляет: компост 50-60 мас.%, Минеральный компонент (суглинок, песок) 25-35 мас.%, торф 5-25%.

Компост представляет собой рыхлый продукт с запахом земли, в котором содержится не менее 1% азота, 0,6% фосфора, 0,3% калия, 0,5% кальция и до 60% органического вещества; рН компоста 7,5-8,0.

В качестве минеральной составляющей (суглинок, песок) 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.

В качестве добавки для обогащения грунта кальцием с пролонгированным действием используется молотый доменный шлак черной металлургии, с содержанием кальция 25-50% и содержанием нормируемых тяжелых металлов ниже предельно-допустимых концентраций по нормативам для почв. Фракция 0,1-1,0 мм.

Торф - низинный, имеющий нейтральную реакцию.

Смешивание осуществляется в грунтосмесительной установке или аналогичном серийно выпускаемом оборудовании, погрузчиком или ворошителем на специализированной площадке, обеспечивающих эффективное смешивание компонентов.

Преимущества заявленной технологии

Используемый для получения почвогрунта компост получен в результате переработки пищевых отходов и древесной щепы и опилок. При получении компоста в результате биотермических процессов с повышением температуры выше +65°С происходит гигиенизация и обеззараживание субстрата, происходит гибель потенциально опасных микроорганизмов и семян сорных растений. Компост состоит из двух основных фракций - гумусированное органическое вещество и ферментированные древесные остатки. Гумусированное органическое вещество содержит макро- и микроэлементы. Ферментированные древесные остатки обеспечивают рыхлость почвогрунта, активный воздушный и водный обмен, при этом являются водоудерживающим компонентом и источником органического вещества для микроорганизмов. В то же время ферментированные древесные остатки на поверхности до формирования растительного покрова препятствуют водной (дождевой) и ветровой эрозии.

Получаемый почвогрунт содержит не менее 5% органического вещества, без учета фракции ферментированных древесных отходов. Создаваемый плодородный слой способствует быстрому прорастанию трав, что обеспечивает формирование дернины, что обеспечивает устойчивость создаваемого почвенного покрова к ветровой и водной эрозии. Молотый доменный шлак используется в качестве источника кальция пролонгированного действия, его высвобождение происходит в течение длительного периода, что позволяет обеспечивать растительность кальцием, а также структурировать формирующийся почвенный покров. Используется для создания плодородного слоя на нарушенных территориях при биологической рекультивации. Обладает всеми функциями, необходимыми для создания растительного покрова - плодородием, и запасом питательных элементов, органического вещества для формирования устойчивого биогеоценоза. 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

1. Компост подвергается грохочению с использованием грохота. Подрешетная фракция, выделенная на сите грохота с размером ячейки 30-80 мм, является компостом. Компост представляет собой рыхлый продукт с запахом земли, в котором содержится не менее 1% азота, 0,6% фосфора, 0,3% калия, 0,5% кальция и до 60% органического вещества.

В качестве минеральной составляющей (суглинок, песок) 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.

Молотый доменный шлак черной металлургии, с содержанием кальция 25-50% и содержанием нормируемых тяжелых металлов ниже предельно-допустимых концентраций по нормативам для почв. Фракция 0,1-1,0 мм.

Торф - низинный, имеющий рН, близкий к нейтральному.

Смешивание осуществляется в грунтосмесительной установке или аналогичном серийно выпускаемом оборудовании, обеспечивающем эффективное смешивание компонентов. Соотношение компонентов почвогрунта составляет: компост 50-60 мас.%, суглинок 25-35 мас.%, торф 5-25%, молотый доменный шлак 1%. 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.

Исследование влияния заявленного состава почвогрунта в заявленном диапазоне компонентов проведено в вегетационном опыте в сравнении с выращиванием растений на серой лесной почве. Длительность - 21 день после появления всходов.

Для посева растений использовали почвогрунты со следующими характеристиками (табл. 1).

Во всех случаях растения на почвогрунтах росли в 2 и более раза лучше, чем на серой лесной почве (чертеж).

Смесь 1 - райграс - 55%, овсяница тростниковая - 20%, овсяница красная - 15%, мятлик луговой - 10%;

Смесь 2 - райграс - 80%, овсяница красная - 15%, овсяница красная измененная - 5%;

Смесь 3 - райграс - 20%, тимофеевка луговая - 25%, овсяница красная - 30%, овсяница луговая - 25%.

Все почвогрунты показали положительный эффект относительно почвы. Максимальные значения по биомассе получены для почвогрунта 1, с содержанием компсота 60%. Значимых отличий по биомассе травосмесей на вариантах почвогрунтов 2 и 3 не зафиксировано.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, лесовосстановления, сельскохозяйственной биотехнологии и экологии и может быть использовано для поддержания плодородия почв и восстановления или создания почвенного покрова на нарушенных территориях. Почвогрунт содержит компост, торф, минеральный компонент в виде суглинка и песка. Дополнительно почвогрунт содержит молотый доменный шлак. Торф используют низинный с нейтральной реакцией, а компост получают аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов в смеси с древесной щепой в климатической камере под полупроницаемой мембраной, подгрохотная фракция после сепарации через сито 3-8 см. При этом полученный компост представляет смесь гумусированного органического вещества 35-50 мас.% и ферментированной фракции древесных отходов 50-65 мас.%, рН 7,5-8,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%: компост - 50-60, минеральный компонент в виде суглинка и/или песка - 25-35, торф низинный, имеющий рН, близкий к нейтральному - 5-25, молотый доменный шлак - 1. Изобретение обеспечивает создание нового почвогрунта на основе компоста из пищевых отходов для создания плодородного слоя на территориях с их отсутствием или на территориях, подвергшихся загрязнениям, препятствующим самовозобновлению растительности без проведения биоремедиации. 1 ил., 1 табл.

Почвогрунт для рекультивации нарушенных территорий, содержащий компост, торф, минеральный компонент в виде суглинка и песка, отличающийся тем, что дополнительно содержит молотый доменный шлак, торф используют низинный с нейтральной реакцией, а компост получают аэробным биотермическим компостированием пищевых отходов в смеси с древесной щепой в климатической камере под полупроницаемой мембраной, подгрохотная фракция после сепарации через сито 3-8 см, при этом полученный компост представляет смесь гумусированного органического вещества 35-50 мас.% и ферментированной фракции древесных отходов 50-65 мас.%, рН 7,5-8,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

компост 50-60 минеральный компонент в виде суглинка и/или песка 25-35 торф низинный, имеющий рН, близкий к нейтральному 5-25 молотый доменный шлак 1