способ рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата

Формула изобретения

1. Способ рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата, характеризующийся тем, что в качестве компоста используют смешанный компост, полученный из коры ели, лиственницы и березы, который вносят на поверхность токсичных отходов в количестве от 25 до 30% общей массы, а после укладки проводят перемешивание путем дискования для улучшения условий укоренения и выживания растений и обеспечения высокой биологической активности субстрата.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что уложенный на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами переработки минерального сырья слой смешанного компоста дискуют на глубину 5-10 см и производят перемешивание его с отходами и посев семян бобово-злаковой травосмеси, в результате чего происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного их количества до неопасных пределов.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что площадь для рекультивации токсичных отходов, складированных в хвостохранилище, по периметру оконтуривают водопроницаемыми бортиками и дренажными канавками для ускорения сброса ливневых вод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу рекультивации земельных площадей, занятых отходами обогащения, загрязненных токсичными веществами, а именно: тяжелыми металлами (ТМ).

Известен способ рекультивации почвы, загрязненной ксенобиотиками, в том числе тяжелыми металлами (Патент № 3720383, Германия). По данному способу обрабатываемую почву снимают с загрязненного места и укладывают на проницаемые для жидкости и газов, отделенные от подстилающего грунта, основания. Затем подают воду и соответствующие микроорганизмы. Через обеззараживаемый грунт пропускают нагретый до 15-40°С, содержащий кислород газ, преимущественно воздух. С помощью непрерывной подачи внутрь почвы воды поддерживают оптимальные условия для жизни и размножения микроорганизмов с влажностью почвы 15-25% и температурой почвы преимущественно 40°С.

Однако недостатком его является то, что использование данного способа для рекультивации огромных площадей, нарушенных при добыче, не целесообразно ввиду больших как финансовых, так и материальных затрат.

Известен способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель, включающий планировку их поверхности, внесение угольных отходов перед вспашкой, посев семян растений (Патент РФ № 2072756), инокуляцию которых проводят штаммом Azotobacter chroococcum Mut-1 B-35, Bacilus megaterium КС-1 В-135, при этом культуру берут в количестве 100-200 г/га по сухому весу. Этот способ позволяет свести до минимума затраты на восстановление нарушенных земель и способствует утилизации углеотходов.

Однако недостатком является то, что, несмотря на преимущества, этот способ не предназначен для рекультивации земель, занятых токсичными отходами, загрязненными тяжелыми металлами.

Наиболее близким к заявляемому является способ рекультивации (Патент РФ № 2044434, А01В 79/02, C05F 11/00, 27.09.1995), сущность которого заключается в получении субстрата путем компостирования обезвоженного ила с измельченной древесной корой при массовом соотношении компонентов (0,5-1,5):1. При этом сначала укладывают слой опилок, а затем слой ила очистных сооружений. В органический субстрат вносят дополнительно дезинфицирующее вещество, например хлорную известь, а после укладки ила его обрабатывают аммиаком. Компост после укладки на рекультивируемую поверхность засыпают сверху слоем песка или почвы толщиной 5-10 см. Способ позволяет увеличить продуктивность культурного фитоценоза и одновременно улучшить санитарно-экологические свойства субстрата за счет изменений рецептур компостов.

Недостатком способа является: 1) низкая его эффективность из-за трудоемкости формирования плодородного слоя и низкой приживаемости растений на субстрате; 2) длительность процесса рекультивации нарушенных почв.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является снижение негативного воздействия отходов переработки минерального сырья на объекты окружающей среды и обеспечение высокоэффективной защиты объектов окружающей среды от техногенного загрязнения, обусловленного токсичными отходами переработки оловорудного сырья, складированными в хвостохранилище.

Поставленная задача достигается тем, что в способе рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата, в качестве компоста используют смешанный компост, полученный из коры ели, лиственницы и березы, с его внесением на поверхность токсичных отходов в количестве от 25 до 30% общей массы, а после укладки проводят перемешивание путем дискования для улучшения условий укоренения и выживания растений, что обеспечивает высокую биологическую активность субстрата;

уложенный на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами переработки минерального сырья слой смешанного компоста дискуют на глубину 5-10 см и производят перемешивание его с отходами и посев семян бобово-злаковой травосмеси, в результате чего происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного их количества до неопасных пределов;

площадь для рекультивации токсичных отходов, складированных в хвостохранилище, по периметру оконтуривают водопроницаемыми бортиками и дренажными канавками для ускорения сброса ливневых вод.

Решение данной задачи обусловлено новым техническим результатом, состоящим в высокой биологической активности субстрата и реализуется взаимодействием компонентов смешанного компоста: коры ели, лиственницы и березы. Кора способствует улучшению воздушно-физических свойств компоста и содержит энергетическое неразложившееся органическое вещество. Рыхление дисковой бороной поверхности хвостохранилища, на которую нанесен смешанный компост, способствует улучшению условий укоренения и выживания растений.

СУЩЕСТВЕННЫЕ ПРИЗНАКИ заявляемого технического решения: с целью получения субстрата для рекультивации поверхности хвостохранилища с токсичными отходами компостируют измельченную древесную кору.

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ: смешанный компост из коры разных видов деревьев вносится на поверхность хвостохранилища в количестве 30% от общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами хвостохранилища перемешивается путем дискования на глубину от 5 до 10 см.

Сущность изобретения поясняется чертеж.

На фиг.1 - фотография, на которой показан контроль, представленный отходами переработки минерального сырья. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси, компост из коры ели, лиственницы, березы не использовался.

На фиг 2 - фотография, на которой представлен вариант с внесением смешанного компоста в количестве 10% от общей массы. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

На фиг.3 - фотография, на которой представлен вариант с внесением смешанного компоста в количестве 20% от общей массы. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

На фиг.4 - фотография, на которой представлен вариант с внесением смешанного компоста в количестве от 25 до 30% от общей массы. Произведен посев бобово-злаковой травосмеси.

Изобретение работает следующим образом. Компост из измельченной смешанной древесной коры ели, лиственницы и березы вносится на поверхность отходов в количестве от 25 до 30% общей массы, укладывается слоем на рекультивируемую поверхность, а затем дискуется на глубину 5-10 см. Оптимальная доза от 25 до 30% подбиралась опытным путем исходя из санитарно-экологических свойств субстрата и достижения наивысшей продуктивности создаваемого фитоценоза на поверхности хвостохранилища. Для этой цели был поставлен опыт в трех вариантах в одиннадцатикратной повторности: с внесением 10% смешанного компоста, 20% и от 25 до 30% его внесением (для посева семян использовались бобово-злаковая травосмесь (клевер, овсяница). Наилучшие результаты (по биомассе) получены в варианте с внесением смешанного субстрата в количестве от 25 до 30% под бобово-злаковую травосмесь (урожайность составила 218 ц/га). Как следует из экспериментальных данных, в варианте с внесением от 25 до 30% смешанного компоста содержится достаточное количество энергетических веществ коры (до 40% органического углерода) и питательных веществ, что способствует биологической переработке. Кроме этого, происходит связывание тяжелых металлов углеродом органического вещества и иммобилизация основного количества тяжелых металлов до неопасных пределов. В вариантах с 10 и 20% внесением компоста не обеспечивается наилучший результат.

Эффективность способа иллюстрируется нижеследующим примером: эксперимент заложен в 3 вариантах, с одиннадцатикратной повторностью каждый: 1) с 10% внесением смешанного компоста; 2) с 20% внесением смешанного компоста; 3) от 25 до 30% внесением смешанного компоста. На поверхность отходов вносился слой смешанного компоста из коры ели, лиственницы и березы, затем он перемешивался вместе с отходами. В этот слой на глубину 1-1,5 см высевалась бобово-злаковая травосмесь, состоящая из овсяницы луговой (Festuca pratensis) и клевера белого при нормах высева соответственно 25 и 15 кг на га при 98% всхожести семян. Учет урожая проводился путем скашивания в фазе колошения злаковых. В качестве контроля использовались отходы переработки минерального сырья. Урожайность бобово-злаковой травосмеси была наибольшей в вариантах от 25 до 30% внесением смешанного компоста (218 ц/га). На контроле (отходы) всходы не появились, обнаружена плесень. Предлагаемый способ по сравнению с прототипом является более эффективным, так как позволяет увеличить продуктивность культурного фитоценоза и одновременно улучшить санитарно-экологические свойства субстрата за счет изменений в нужных направлениях рецептур смешанного компостов из коры ели, лиственницы и березы.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения «новизна». При изучении других решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, выявлены не были и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «существенные отличия».

Пример 1. Контроль - смешанный компост не использовался.

Пример 2. Смешанный компост из коры разных видов деревьев вносился на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами в количестве 10% от общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами хвостохранилища перемешивается путем дискования на глубину от 5 до 10 см. Состояние растений в этом варианте оказалось неудовлетворительным. Урожайность здесь составила 20 кг/га.

Пример 3. Смешанный компост из коры разных видов деревьев вносился на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами в количестве 20% от общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами хвостохранилища перемешивается путем дискования на глубину от 5 до 10 см. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным, но обнаружена большая изреженность посевов. Урожайность зеленой массы составила 108 ц/га.

Пример 4. Смешанный компост вносился на поверхность хвостохранилища с токсичными отходами в количестве от 25 до 30% общей массы и после укладки на рекультивируемую поверхность компост вместе с отходами перемешивался путем дискования на глубину от 5 до 10 см. Состояние растений в этом варианте оказалось удовлетворительным. Урожайность зеленой массы (ц/га) оказалась наибольшей (по сравнению с другими вариантами) - 218 ц/га. Результаты эксперимента показали, что к концу первого года вегетации образовался слой из дернины и поверхность отходов покрылась сплошным густым травостоем.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает успешное решение проблемы снижения негативного воздействия токсичных отходов переработки оловорудного сырья на объекты окружающей среды и повышение эффективности рекультивации за счет использования смешанного компоста из коры ели, лиственницы и березы. Установлено благоприятное влияние компоста на формирование почвенный структуры, а также рост и развитие растений (бoбoвo-злаковой травосмеси).