Способ рекультивации отвальных пород Советский патент 1983 года по МПК A01B79/02 C09K17/00 

Изобретение относится к способам обработки почвы в частности к биологической рекультивации промышленных отвалов. Преимущественно изобретение предназначено для биологической рекультивации земель, нарушенных предприятиями угольной промышленности. Кроме того, способ может быть использован при окультуривании примитивных почв.

Известен способ рекультивещий золоотвалов и хвостохранилищ путем биологического закрепления их с использованиэм хозяйственно-ютовых сто:1нием

1ков

в данном способе поверхность золоотвалов разбивгиот на чеки, которые поочередно заполняют хозяйственнобытовыми стоками на глубину до 20- 30 см с последующей вспашкой после заполнения и подсыхания. Заполнение чеков хозяйственно-бытовыми стокгиии и последующую вспашку производят многократно (6-7 раз). После проведения этих работ золоотвалы засевают многолетними травгми или зерновыми и техническими культурами.

Недостатком известного способа является замедленный процесс почвообразования (окультуривания). Он обу

словлен тем, что в золоотвалы вводя-: только хозяйственно-бытовые стоки,, содержащие органические вещества и биогенные элементы, а они стимулируют жизнедеятельность не только микрофлоры, но и микроорганизмов-антагонистов.

Кроме того, при достаточном коли10честве органических и минеральных веществ процесс почвообразования будет замедленным ввиду незначительного содержания почвенных микр организмов в золоотвале.

Необходимо также учитывать, что

15 некоторые микроорганизмы, находящиеся в хозяйственно-бытовых стоках могут служить источником инфекции для человека, животных и растений.

Ближайшим решением технической

20 задачи является способ рекультивации отвальных пород, заключающийся в том, что насыпные отвальные породы сиижгиот и выравнивают с последующим планированием и формируют отдельными

25 участкг|ми : уклоиом до 1,5, располагая их поярусно 2.

На подготовленных участках проив- водят посадку плодовых и полив водой, затем высеивают сидераты, породу

30 окультуривают насыпнь1М внесением гумуса в течение 3-7 лет и сгитошным Гг1а15ажением почвенными микроорт-аиизмами, например азотбактерино.м, нитр ГИНОМ. Откосы участков закрепляют посев многолетних трав. Недостатком данного способа является длительный период почвообразования, а также его трудоемкость. Длительный период почвообразования обусловлен тем, что производят спло ное заражение почвенными микроорганизмами, выпускаемыми промышленностью, которые не адаптированы к условиям обвальных пород. Кроме того, из-за длительного вн сения гумуса происходит- уплотнение и затвердевание грунтов под нанесенным гумусовым слоем. Затвердевший слой непроницаем для растительных культур из-за отсутствия капиллярного водообращения, что также замедляет процесс почвообразования. . Цель изобретения - ускорение поч вообразования. Цель достигается за счет того, что в способе рекультивации отвальных пород путем их разравнивания, планировки, внесения удобрений, заражения микроорганизмами, посева многолетних растений и полива водой отвальные породы заражают комплекса предварительно адаптированных микро организмов в течение вегетационного периода растений первого года посев в три приема: во время прорастания семян заражают комплексом аьмонифицирующих и нитрифицирующих микроорганизмов, во время всходов - комплексом азотобактера с фосфатраство ряющими микроорганизмами и во время цветения - комплексом азотобактера с фосфатрастворяющими микроорганизмами, каждый раз в количестве 0,250,5 г сухого веса на 1 м2-рекультивируемой площади. в качестве комплекса аммонифицирующих и нитрофицирующих лкроорганизмов берут аммонифицирующие микроорганизмы Bacillus mycoides в количестве 0,1-0,2 г, нитрифицирующие Nitrosomonas europaca - 0,07-0,15 г и NiLrobacter Winogradskii - 0,08 0,15 г по сухому весу на 1 м рекул тивируемой площади. В качестве комплекса азотобакера с фосфатрастворяющими микроорганизмами берут Azotobacter chroococcum в количестве 0,1-0,3 г и фосфатрастворяющие микроорганизмы Bacillus megateriu n - 0,15-0,2 г по сухомувесу на 1 м рекультивируемой плоСпособ осуществляют следуюцим об разом. Отвал разравнивают, производят его планировку, Отваль ы породы, состоящие из подверженных окислению аргиллитов, .алевролитов и кварцевых песчаников с включениями пирита, содержащие повышенное количество железа (2,44 10,06%), алюминия (1,8 - 7,95%) с низким значением рН (2,45 - 3,56) формируют отдельными участками величиной 1-5 га. Сооружают сеть водопроводных труб с разбрызгивателями от водоприемников резервуаров. Резервуары заполняют водой, в которую вносят комплекс предварительно адаптированных микроорганизмов: нитрифицирующих и аммонифицирующих из расчета 0,25-0,5 г по сухому весу на 1 м рекультивируемой площади. В породу вносят отходы содового производства (содержание СаО, 1 кг на 1 м и удобрения в виде хозяйственно-бытового осадка с иловых площадок городских очистных сооружений 1,5 кг на 1 м с последующей вспашкой на глубину 20 см. Далее производят посадку семян многолетних растений: смесь злаковых и бобовых на глубину 1,5-2,5 см. Норма высева0,015 кг на 1 м. После посадки семян проводят обогащение рекультивируемого участка путем внесения предварительно адаптированных микроорганизмов (нитрифицирующих и аммонифицирующих) 0,25 - 0,5 г по сухому весу на 1 м рекультивируемой площади. Лдаптап.ию микроорганизмов осуществляют в следующей последовательности: микроорганизмы, выделенные из отвальных пород, выращивают на питательных средах путем многократного пересева, подвергают воздействию токсичных веществ, содержащихся в породе, вначале при малой концентрации (содержание железа - 2,44%, алюминия - 5,08%, величина рН - 3,5), затем постепенно увеличивают концентрацию токсичных веществ: железо до 10,06%, алюминий - до 14,22%, величину рН снижают до 2,45. Период адаптации длится 2 месяца. Адаптированные таким образом к высоким концентрациям токсичных веществ и низкой кислотности микроорганизмы вводят в породу с помощью разбрызгивателя. Полив растений производят до 60%-ного содержания влаги по отношению к полной влагоемкости почвы 1 раз в день. В период всходов проводят вторичное обогащение предварительно адаптированными микроорганизмами (азотобактером и фосфатрастворяющими ivшкpoopгaнизмaми) в количестве 0,250,50 г по сухому весу. Последний раз породу обогащают в период цветения растений адаптированными микроорганизмами (азотобактером и фосфатрастворяю№ ми MHKpoopraHHSMafiH) - 0,250,50 г по сухому весу на 1 рекультивируемой площади.

На следующий год на отвальной породе, необогащенной адаптированными микроорганизмами, наблюдается хороши рост растений.

На третий год производят посадку двухлетних саженцев (тэполь, береза, осина).

Пример . Проводят деляночные опыты в условиях токсичного породного отвала.

Разравнивают поверхность отвала. Площадь опытной делянки 2 . Делянки в один ярус. Для нейтрали уации токсичных свойств отвальной породы вносят отходы Ссщового производства (СаО и СаСО.) 1 кг на 1 м. (Расчет производят по гидролитической кислотности) . Удобрения вносят в виде хозяйственно-бытового осадка в количестве 1,5 кг на 1 м порохсы. Затем производят вспашку на глубину 20 см. После этого делают посев семян многолетних растений: бобовых и злаков. Норма высева травосемян - 0,015 кг на 1 м . Опыты повторяют четырехкратно. Первая серия опытов включала контрбльные участки без внесения адаптированных микроорганизмов. Вторая серия опытов включала рекультивируемые участки с введением комплекса адаптированных ликроорганизмов 0,25 г/м2-по сухому весу} -третья серия опытов включала рекультивируемые участки с введением комплекса адаптированных микроорганизмов 0,5 по сухому весу.

Данные представлены в таблице.

В опытных вариантах по сравнению с контрольным вариантом наблюдается повышение величины рН, снижение гидролитической кислотности, повышение

суммы обменных оснований, снижение валового содержания железа, алюминия, серы, углерода. Наблюдается процесс накопления гумуса. Увеличивается в породе количество подвижных калия и фосфора. Повышается содержание общего азота. Наилучший эффект был получен на рекультивированных участках с введением адаптн рованных микроорганизмов в количе0 стве 0,5 г/м по сухому весу.

Исследования показали, что на рекультивируемых участках создаются благоприятные условия для процессов нитрификации, мобилизации подвижных

5 фосфора и калия и питательных элементов, под влиянием деятельности микроорганизмов улучшаются агрохимические свойства рекультивируемой породы.

На 2-й год на рекультивируемых

0 участках внесение микроорганизмов в отвальные породы не производят. Наблюдается процесс почвообразования и задернение отвалов, после чего высеиваются саженцы деревьев.

5

Внесение в породу предварительно адаптированных микроорганизмов ускоряет процесс почвообразования, в результате чего не требуется окультуривания породы на 2-ой год рекультива0 ции.

Способ обеспечивает озеленение прилегаклдих местностей к шахтерским поселкам, оздоровление окружающей среды. Рекультивирование токсичных

5 породных отвалов осуществляют за

один год вместо 3-7 лет по ранее применяемому способу.

Экономия от применения данного способа составляет 0,9-1,8 тыс.руб.

0 на 1 га или 20-40% от общей суммы затрат на рекультивацию отвальных пород (в ценах 1977 г.).

i,,

I

О g

S Ш. к S 0)

as t Zr ч Я y s tn e; Ю

S a: ft-0 «o

« 0

as +

4

to о

О(воашш X ч a X ffl

ООКЯДН

5Di f 2 S о Формула изобротения 1.Способ рекультивации отвальных пород путем их разравнивания, планировки, внесения удобрений, заражения микроорганизмами, посева многолетних растений и полива водой, отличающийся тем, что, с целью ускорения почвообразования, отвальны породы заражают комплексами предвари тельно адаптированных микроорганизмо в течение вегетационного периода рас тений первого года посева в три приема: во время прорастания семян заражают комплексом аммонифицирующих и нитрифицирующих микроорганизмов, во время всходов - комплексом азотобактера с фосфатрастворяющими микроорганизмами, каждый раз в количестве 0,25-0,5 г сухого веса комплекса на 1 м рекультивируемой площади. 2.Способ по п. 1, отличаю щ- и и с я тем, что в качестве комплекса аьвионифицирующих и нитрифицирующих микроорг.лнизмов берут амг-гонифицирующие микрооргаии: мы Bacillus mycoides в количестве 0,1-0,2 г, нитрифицирующие - Nitrosomonas europaea 0,08-0,15 г и Nitrohacter Winogradskii - o,08-0,15 г no сухому весу на 1м рекультивируемой площади. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве комплекса азотобактера с фосфатрастворяющими микроорганизмами берут Azotobacter chroococum в количестве 0,1-0,3 г и фосфатрастворяющие микроорганизмы Bacillus mega.terium 0,15-0,2 г по сухому весу на 1 м рекультивируемой площади. Ир1очники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 515482, кл. А 01 В 79/00, 1974. 2.Авторскбе свидетельство СССР 494139, кл. А 01 В 79/02, 1974 (прототип).