PL230230B1

PL230230B1 - Sposób wytwarzania warstwy rekultywacyjnej na składowisku odpadów powiertniczych

Info

Publication number: PL230230B1
Application number: PL413594A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Baran; Zygmunt Kwiatkowski; Lucjan Pawłowski; Artur Pawłowski; Małgorzata Pawłowska; Marian Wesołowski; Grażyna ŻUKOWSKA; Grażyna Żukowska
Original assignee: Grupa Azoty Zakl Azotowe Pulawy Spolka Akcyjna; Inst Nowych Syntez Chemicznych; Kruszywa Niemce Spolka Akcyjna; Lubelska Polt; Univ Przyrodniczy W Lublinie
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL413594A1

Abstract

Ujawniono sposób rekultywacji składowisk powiertniczych, który polega na wytworzeniu warstwy rekultywacyjnej o bardzo dobrych właściwościach biologicznych i glebotwórczych, zawierającej od 10 do 30% mas. osadu ściekowego, od 30 do 50% mas. piaszczystej i kwaśnej ziemi antropogenicznej oraz odpad wiertniczy. Mieszankę homogenizuje się w profilu do 50 cm z przeznaczeniem dla roślinności o płytkim ukorzenieniu i w profilu do 100 cm dla drzew i krzewów posiadających głęboki system korzeniowy. Sposób wykorzystuje się do rekultywacji składowisk odpadów powiertniczych, a także terenów objętych wpływem rozmaitych prac wiertniczych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rekultywacji składowiska odpadów powiertniczych powstających w szczególności w przemyśle wydobywczym, gdzie w znacznych ilościach powstają odpady wymagające zagospodarowania, polegającej na wprowadzeniu na powierzchnię odpadów powiertniczych mieszaniny tworzącej warstwę rekultywacyjną.

W pracach wiertniczych prowadzonych przy poszukiwaniu i eksploatacji przykładowo gazu z łupków, powstają duże ilości odpadów mineralnych określanych jako odpady wiertnicze, odpady powiertnicze (01 05 14), wymagające dalszego zagospodarowania. Powszechnym sposobem ich unieszkodliwiania jest deponowanie na składowiskach, które po zakończeniu eksploatacji winny być poddane rekultywacji, w tym wytworzeniu okrywy biologicznej.

Dotychczas podejmowane próby kształtowania właściwości tych odpadów pod potrzeby zagospodarowania przyrodniczego dokonywane były przy wykorzystaniu różnych materiałów. W opisie patentowym US 6419722 opisano metodę wg. której do mineralnych odpadów dodaje się do 99% odpadów celulozowych, od 0,01 do 10% związków wapnia, od 0,1 do 10% węgla aktywnego i od 0,05 do 5% azotanu amonu, siarczanu amonu lub azotanu wapnia. Mieszaninę tą poddaje się homogenizacji.

Mieszanina taka posiada właściwości zbliżone do właściwości gleb, ale znajduje ona ograniczone zastosowanie z uwagi na małą dostępność odpadowej celulozy. Również duży (do 5%) dodatek soli rozpuszczalnych stwarza zagrożenie zanieczyszczenia wód gruntowych jonami amonu i azotanami.

Z kolei w opisie patentowym US 5472475 przedstawiono metodę polegającą na mieszaniu piasku i bazaltu z odpadami celulozowymi z papieru, kompostowanymi odchodami ludzkimi lub zwierzęcymi, a także z odpadami z upraw zbóż, warzyw i owoców. Do mieszaniny tej dodaje się krzemian wapnia, żużel lub wapno palone i miesza z roztworem wodnym siarczanu lub azotanu amonu, węglem aktywnym lub równoważną ilością fosforanów. Metoda ta ze względu na skomplikowany skład generuje wysokie koszty przygotowawcze, a dodatek łatwo wymywanego siarczanu i azotanu amonu grozi zanieczyszczeniem wód gruntowych niepożądanymi jonami amonowymi i azotanami.

Inny sposób przedstawiono w opisie patentowym US 1871050, w którym zwilżoną pulpę papierową zastosowano wokół korzeni rośliny posadzonej na zdegradowanym gruncie.

W opisie patentowym USA 2881066 przedstawiono z kolei rozwiązanie polegające na mieszaniu nawozów azotowych i fosforowych z odpadami z drewna, które przejmowały substancji humusowych, przy czym w opisie patentowym 2946675 odpady z drewna zastąpiono kompostowanymi trocinami, podczas gdy w opisie patentowym US 3356481 zastosowano trociny surowe. Jednak metoda ta nie znalazła większego zastosowania ze względu na fakt, że odpady drewna są skutecznie wykorzystywane w energetyce, a dodatek rozpuszczalnych soli amonowych i fosforowych stanowi zagrożenie zanieczyszczenia wód gruntowych.

Stąd też poszukiwania rozwiązania skutecznego, optymalnego, a jednocześnie bezpiecznego sposobu rekultywacji składowisk po odpadach powiertniczych są ciągle prowadzone.

Sposób wytwarzania warstwy rekultywacyjnej na składowisku odpadów powiertniczych, według wynalazku polega na tym, że na powierzchnię składowanych odpadów powiertniczych wprowadza się zmieszane substraty, tworzące mieszaninę, która w przeliczeniu na suchą masę składa się z:

a) od 10 do 30% mas. komunalnych osadów ściekowych o pH w 1 mol KCI 6,6, o pojemności sorpcyjnej 31,9 cmol(+) kg¹, sumie kationów zasadowych 29,2 cmol(+) kg¹ i wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi 89%, zawartości węgla 199,8 g kg¹, przy stosunku Cog. do Nog. wynoszącym 7,2,

b) od 30% do 50% mas. piaszczystej i kwaśnej ziemi antropogenicznej, posiadającej niską pojemność sorpcyjną rzędu 5,3 cmol(+) kg¹ i zawartość kationów zasadowych rzędu 3,5 cmol(+) kg¹, o zawartości węgla 7,5 g kg¹ i azotu 0,8 g kg¹,

c) oraz z odpadów powiertniczych o pH 9,0 w 1 mol KCI, pojemności sorpcyjnej 50,0 cmol(+) kg-¹, sumie kationów zasadowych 49,0 cmol(+) kg¹ i wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi 99%, stanowiących uzupełnienie tej mieszaniny do 100% mas. suchej, a następnie mieszaninę poddaje się homogenizacji w profilu do 100 cm, korzystnie w warstwach: do 50 cm dla okrywy biologicznej dla roślin płytko się korzeniących np. mieszanki traw, a dla roślin o głębokim systemie korzeniowym takich jak drzewa i krzewy - do 100 cm.

PL 230 230 Β1

Zgodnie z wynalazkiem, optymalne właściwości gleby uzyskuje się, w mieszaninie zawierającej korzystnie 25% mas. osadu ściekowego, 40% mas. piaszczystej, kwaśnej ziemi antropogenicznej i 35% mas. odpadów powiertniczych.

Sposób rekultywacji składowanych odpadów wiertniczych, prowadzony zgodnie z wynalazkiem, rozwiązuje szereg problemów spotykanych przy wytwarzaniu warstwy rekultywacyjnej pod potrzeby rekultywacji biologicznej. Opisany bowiem sposób prowadzi do rekonstrukcji wierzchniej warstwy składowanych odpadów wiertniczych, której właściwości odpowiadają glebom dobrej jakości.

Sposób według wynalazku umożliwia wytworzenie warstwy rekultywacyjnej w oparciu o łatwo dostępne komponenty, bazujące na odpadach powiertniczych, osadzie ściekowym przykładowo pochodzącym z komunalnej oczyszczalni ścieków i ziemi antropogenicznej z wykopów, a odpowiedni dobór składu mieszaniny pozwala na optymalizację jej właściwości do poziomu gleb dobrej jakości. Prowadząc proces rekultywacji składowiska odpadów powiertniczych zgodnie z wynalazkiem, stwarza się odpowiednie warunki do wzrostu roślin o szerokim pokroju korzeniowym, wykorzystując w fazie rekultywacji biologicznej różnorodny materiał biologiczny. Kształtując podłoże zgodnie z wynalazkiem, optymalizuje się pojemność sorpcyjną gleby oraz odczyn mieszaniny. Wzrasta też zawartość węgla organicznego od 150 do 350%, azotu ogólnego: od 145 do 320%, fosforu przyswajalnego: od 94 do 215% i potasu przyswajalnego od 110 do 370%. Poprawie ulega również retencja wody, struktura gruzełkowata mieszaniny i jej właściwości wodno-powietrzne.

Prowadząc proces rekultywacji terenów zgodnie z wynalazkiem, optymalizuje się właściwości składowanych odpadów, stwarzając dobre warunki do wegetacji roślin nawet o głębokim systemie korzeniowym. Poszerza to dobór ich gatunków oraz możliwości zagospodarowania rekultywowanych składowisk, oraz stwarza dobre warunki do realizacji procesu glebotwórczego.

Przeprowadzone doświadczenia wegetacyjne wykazały, że skład warstwy rekultywacyjnej istotnie różnicował plonowanie roślin. Przykładowo, wprowadzając na powierzchnię składowanych odpadów powiertniczych mieszaninę, składającą się z:

a) 25% masy komunalnego osadu ściekowego o pH w 1 mol KCI 6,6, pojemności sorpcyjnej 31,9 cmol(+) kg¹, sumie kationów zasadowych 29,2 cmol(+) kg¹ i przy wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi 89%, o zawartości węgla 199,8 g kg¹, przy stosunku Cog. : Nog. 7,2, z

b) 40% masy piaszczystej, kwaśnej ziemi antropogenicznej o niskiej pojemności sorpcyjnej 5,3 cmol(+) kg¹ i zawartości kationów zasadowych 3,5 cmol(+) kg¹, oraz zawartości węgla 7,5 g kg¹ i azotu 0,8 g kg¹, oraz z c) 35% masy odpadów powiertniczych o pH 9,0 w 1 mol KCI, pojemności sorpcyjnej 50,0 cmol(+) kg¹, sumie kationów zasadowych 49,0 cmol(+) kg¹ i wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi 99%, uzyskano warstwę rekultywacyjną czynną biologicznie o bardzo dobrych właściwościach produkcyjnych, którą poddano homogenizacji. Wyrazem tego było 2,5-3 krotne zwiększenie plonu biomasy rośliny testowej (gorczyca biała), w porównaniu do nawożenia tej samej gleby standardową dawką (30 Mg ha¹) nawozu naturalnego - obornika.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania warstwy rekultywacyjnej na składowisku odpadów powiertniczych, zawierającej komunalne osady ściekowe i odpady powiertnicze, znamienny tym, że na powierzchnię składowanych odpadów powiertniczych wprowadza się zmieszane substraty tworzące mieszaninę, która w przeliczeniu na suchą masę składa się z:

a) od 10 do 30% mas. osadu ściekowego o pH w 1 mol KCI 6,6, o pojemności sorpcyjnej 31,9 cmol(+) kg¹, sumie kationów zasadowych 29,2 cmol(+) kg¹ i wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami zasadowymi 89%, zawartości węgla 199,8 g kg¹, przy stosunku Cog. : Nog. 7,2,

b) od 30% do 50% mas. piaszczystej i kwaśnej ziemi antropogenicznej, posiadającej niską pojemność sorpcyjną rzędu 5,3 cmol(+) kg¹ i zawartość kationów zasadowych rzędu 3,5 cmol(+) kg¹, o zawartości węgla 7,5 g kg¹ i azotu 0,8 g kg¹, uzupełniając powyższe do 100% mas. suchej mieszaniny oraz z

c) odpadów powiertniczych o pH 9,0 w 1 mol KCI, pojemności sorpcyjnej 50,0 cmol(+) kg¹, sumie kationów zasadowych 49,0 cmol(+) kg¹ i wysyceniu kompleksu sorpcyjnego kationami

PL 230 230 Β1 zasadowymi 99%, stanowiących uzupełnienie tej mieszaniny do 100% mas. suchej, przy czym mieszaninę tę poddaje się homogenizacji w profilu do 100 cm.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina zawiera 25% osadu ściekowego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina zawiera 40% piaszczystej, kwaśnej ziemi antropogenicznej.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że homogenizację mieszaniny dla roślinności o płytkim systemie korzeniowym prowadzi się w warstwie do 50 cm.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że homogenizację mieszaniny dla roślinności o głębokim ukorzenieniu prowadzi się w warstwie do głębokości 100 cm.