RU2389563C2 - Environment and method on waste treatment in mining - Google Patents
Environment and method on waste treatment in mining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389563C2 RU2389563C2 RU2004114215A RU2004114215A RU2389563C2 RU 2389563 C2 RU2389563 C2 RU 2389563C2 RU 2004114215 A RU2004114215 A RU 2004114215A RU 2004114215 A RU2004114215 A RU 2004114215A RU 2389563 C2 RU2389563 C2 RU 2389563C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood chips
- earthworms
- blade
- composting
- waste
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 66
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title abstract description 66
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 129
- 241001233061 earthworms Species 0.000 claims abstract description 74
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000002361 compost Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009264 composting Methods 0.000 claims description 65
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 54
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 31
- 241000243686 Eisenia fetida Species 0.000 claims description 20
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 19
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 18
- 241001495673 Cenchrus ciliaris Species 0.000 claims description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 11
- 241001245688 Eragrostis lehmanniana Species 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 241001518928 Eragrostis curvula Species 0.000 claims description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 38
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 109
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 32
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 30
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 20
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 18
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 17
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 17
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 12
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 12
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 9
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 244000052363 Cynodon dactylon Species 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 8
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 8
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 8
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 8
- 241000684512 Cynodon nlemfuensis Species 0.000 description 7
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 6
- 235000021073 macronutrients Nutrition 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000145724 Chloris gayana Species 0.000 description 5
- 240000007298 Megathyrsus maximus Species 0.000 description 5
- 241000361919 Metaphire sieboldi Species 0.000 description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 5
- 230000001850 reproductive effect Effects 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 244000078127 Eleusine coracana Species 0.000 description 4
- 235000007349 Eleusine coracana Nutrition 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 229910003110 Mg K Inorganic materials 0.000 description 4
- 231100000674 Phytotoxicity Toxicity 0.000 description 4
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 4
- 231100000704 bioconcentration Toxicity 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 4
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241001273256 Chloris virgata Species 0.000 description 3
- 229910017518 Cu Zn Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000542717 Digitaria eriantha Species 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 3
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 3
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 3
- -1 air pollution Substances 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- 238000003895 groundwater pollution Methods 0.000 description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000005457 pangola grass Nutrition 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 3
- 241000282813 Aepyceros melampus Species 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001527561 Bothriochloa insculpta Species 0.000 description 2
- 241000209120 Cenchrus Species 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000848017 Enneapogon cenchroides Species 0.000 description 2
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 2
- WXOMTJVVIMOXJL-BOBFKVMVSA-A O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)OS(=O)(=O)OC[C@H]1O[C@@H](O[C@]2(COS(=O)(=O)O[Al](O)O)O[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]2OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]1OS(=O)(=O)O[Al](O)O Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)O.O[Al](O)OS(=O)(=O)OC[C@H]1O[C@@H](O[C@]2(COS(=O)(=O)O[Al](O)O)O[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]2OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H](OS(=O)(=O)O[Al](O)O)[C@@H]1OS(=O)(=O)O[Al](O)O WXOMTJVVIMOXJL-BOBFKVMVSA-A 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000972149 Urochloa mosambicensis Species 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 231100000693 bioaccumulation Toxicity 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229940071106 ethylenediaminetetraacetate Drugs 0.000 description 2
- 230000002550 fecal effect Effects 0.000 description 2
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 description 2
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 2
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 description 2
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000006012 monoammonium phosphate Substances 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000003715 nutritional status Nutrition 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 231100000701 toxic element Toxicity 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 2
- RNAMYOYQYRYFQY-UHFFFAOYSA-N 2-(4,4-difluoropiperidin-1-yl)-6-methoxy-n-(1-propan-2-ylpiperidin-4-yl)-7-(3-pyrrolidin-1-ylpropoxy)quinazolin-4-amine Chemical compound N1=C(N2CCC(F)(F)CC2)N=C2C=C(OCCCN3CCCC3)C(OC)=CC2=C1NC1CCN(C(C)C)CC1 RNAMYOYQYRYFQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940093475 2-ethoxyethanol Drugs 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000380130 Ehrharta erecta Species 0.000 description 1
- 241000145759 Eragrostis echinochloidea Species 0.000 description 1
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 244000273294 Melinis repens Species 0.000 description 1
- 241000605159 Nitrobacter Species 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 241000605122 Nitrosomonas Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000107509 Urochloa brachyura Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- 239000012445 acidic reagent Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 238000003321 atomic absorption spectrophotometry Methods 0.000 description 1
- 229940127236 atypical antipsychotics Drugs 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical compound [Ca+2].OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001461 cytolytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000001463 effect on reproduction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 208000000509 infertility Diseases 0.000 description 1
- 231100000535 infertility Toxicity 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000010805 inorganic waste Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000001533 ligninolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 230000003050 macronutrient Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000005135 methemoglobinemia Diseases 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 1
- 239000011785 micronutrient Substances 0.000 description 1
- 235000013369 micronutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000208 phytotoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000000885 phytotoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- UPIXZLGONUBZLK-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt].[Pt] UPIXZLGONUBZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000001816 polyoxyethylene sorbitan tristearate Substances 0.000 description 1
- 231100000683 possible toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000004856 soil analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 238000005527 soil sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 229910052569 sulfide mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002426 superphosphate Substances 0.000 description 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 239000010876 untreated wood Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B1/00—Dumping solid waste
- B09B1/004—Covering of dumping sites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
- C05F17/05—Treatments involving invertebrates, e.g. worms, flies or maggots
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/30—Landfill technologies aiming to mitigate methane emissions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Insects & Arthropods (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к среде и способу, предназначенным для обработки отходов, образующихся при горных разработках.The present invention relates to a medium and method for treating waste generated during mining.
Уровень техникиState of the art
В результате деятельности человека, например, при горных разработках образуется большое количество отходов, которые создают экономические проблемы и проблемы защиты окружающей среды. Это происходит из-за необходимости использования больших площадей земли для размещения отходов, что приводит не только к значительным затратам, но также к загрязнению почвы, грунтовых вод и воздуха. В частности, при добыче платины, золота и других минералов происходит существенное воздействие на окружающую среду из-за образования значительных хвостовых отвалов. Хвостовые отвалы образуются из потоков шлама - отходов флотации, образующихся при обработке минералов, и представляют собой, по существу, биологически стерильную среду с ограниченной способностью удержания воды и с высоким процентным значением основной насыщенности. Отвалы также имеют, помимо прочего, высокие концентрации потенциально токсичных для окружающей среды тяжелых металлов, которые могут попадать в грунтовые воды.As a result of human activity, for example, during mining, a large amount of waste is generated, which creates economic problems and environmental protection problems. This is due to the need to use large areas of land for waste disposal, which leads not only to significant costs, but also to pollution of soil, groundwater and air. In particular, the extraction of platinum, gold and other minerals has a significant impact on the environment due to the formation of significant tailing dumps. Tailings dumps are formed from sludge streams - flotation waste generated during the processing of minerals, and are essentially a biologically sterile environment with limited water retention capacity and a high percentage of basic saturation. Dumps also have, among other things, high concentrations of potentially toxic heavy metals that can be released into groundwater.
Исследования, проведенные автором Walmsley (1987 г.), показали, что, хотя отвалы не засолены, они содержат большое количество марганца, железа и серы, которые могут быть фитотоксичными при высоких концентрациях. Отвалы при добыче платины, например, в основном состоят из песка (75%) и наносов (20%), при этом остальные 5% частиц представляют глину и незначительную органическую фракцию. Вышеуказанные факторы, по этой причине, затрудняют восстановление растительного покрова на отвалах до потенциального уровня, который имела эта земля до начала горных разработок, что приводит к загрязнению окружающей среды в данном районе. Кроме неорганических отходов, в результате добычи платины также образуются большие количества органических отходов, а именно, древесной щепы из древесины Saligna eucalyptus, а также отстой сточных вод. Хвостовые отвалы образуют целый диапазон факторов угрозы окружающей среде, включая загрязнение воздуха, образование пыли и загрязнение грунтовых вод, из-за физических и химических свойств отвалов, в то время как отходы в виде древесной щепы представляют опасность возникновения пожаров в жаркие и засушливые летние месяцы.Studies conducted by Walmsley (1987) showed that although the dumps are not saline, they contain large amounts of manganese, iron, and sulfur, which can be phytotoxic at high concentrations. Dumps in platinum mining, for example, are mainly composed of sand (75%) and sediment (20%), while the remaining 5% of the particles are clay and an insignificant organic fraction. The above factors, for this reason, make it difficult to restore vegetation on dumps to the potential level that this land had before mining began, which leads to environmental pollution in the area. In addition to inorganic waste, platinum mining also generates large amounts of organic waste, namely wood chips from Saligna eucalyptus wood, as well as sewage sludge. Landfills form a whole range of environmental hazards, including air pollution, dust and groundwater pollution, due to the physical and chemical properties of the heaps, while wood chip waste poses a fire hazard in the hot and dry summer months.
Древесная щепа образуется при добыче платины в результате проведения подземных взрывных работ, когда в шахте оставляют деревянные контрфорсы. В результате древесную щепу и руду совместно обрабатывают в ходе первоначального перемола и фаз (стадий) экстракции при обработке минерала. Фракцию древесной щепы отделяют как побочный продукт, используя способ просеивания, перед экстракцией платины. В результате взрывов древесная щепа имеет (приобретает) высокую концентрацию нитратов, которая достаточно высока, чтобы создавать проблемы для здоровья людей, приводя к метгемоглобинемии, в случае их выщелачивания в грунтовые воды (DWAF, 1996). В настоящее время древесную щепу выжигают, что приводит к существенному повышению эксплуатационных расходов.Wood chips are formed during the extraction of platinum as a result of underground blasting, when wooden buttresses are left in the mine. As a result, wood chips and ore are jointly processed during the initial grinding and extraction phases (stages) during mineral processing. The wood chips fraction is separated as a by-product using a screening method before platinum extraction. As a result of explosions, wood chips have (acquires) a high concentration of nitrates, which is high enough to create problems for human health, leading to methemoglobinemia if they are leached into groundwater (DWAF, 1996). Currently, wood chips are burned out, which leads to a significant increase in operating costs.
Таким образом, образование шлама, древесной щепы и сточных вод представляет проблему, связанную с необходимостью предпринимать специальные меры по защите окружающей среды.Thus, the formation of sludge, wood chips and wastewater is a problem associated with the need to take special measures to protect the environment.
Основная задача проектов восстановления отвалов состоит в возврате загрязненного участка в условия, в которых он находился до загрязнения, что часто включает восстановление растительности для стабилизации обрабатываемой почвы. Этот процесс является одновременно трудоемким и дорогостоящим ввиду недостатка потенциально плодородного верхнего слоя почвы, а также ввиду дефицита органического вещества, дисбаланса элементов и отсутствия достаточного количества питательных веществ в хвостовых отвалах. При попытке решить эти проблемы, верхний слой почвы ввозят из других районов (в которых затем требуется проводить восстановление почвы) или периодически обрабатывают неорганическими удобрениями, которые одновременно являются дорогостоящими и не обеспечивают устойчивое экологическое воздействие. Большую часть хвостовых отвалов в настоящее время восстанавливают путем выращивания на отвалах травы. Развитие жизнеспособного и устойчивого растительного покрова, однако, представляет проблему из-за бесплодия и фитотоксичности среды роста растительности.The main objective of the landfill restoration projects is to return the contaminated site to the conditions it was in before the contamination, which often involves restoring vegetation to stabilize the cultivated soil. This process is both time consuming and expensive due to the lack of a potentially fertile topsoil, as well as due to a deficiency of organic matter, an imbalance of elements and the lack of sufficient nutrients in tailing dumps. When trying to solve these problems, the topsoil is imported from other areas (in which soil restoration is then required) or periodically treated with inorganic fertilizers, which are both expensive and do not provide a sustainable environmental impact. Most tailing dumps are currently being restored by growing grass dumps. The development of a viable and sustainable vegetation cover, however, presents a problem due to infertility and phytotoxicity of the vegetation growth environment.
В американском патенте №6004069 описан способ образования субаэрального неорганического композитного покрытия на поверхности отвалов, материал которых содержит сульфиды и отходы горных разработок, содержащих сульфиды, включающий следующие этапы:In US patent No. 6004069 describes a method of forming a subaerial inorganic composite coating on the surface of dumps, the material of which contains sulfides and mining waste containing sulfides, comprising the following steps:
i) образование отвала из материала в виде твердых сульфидных частиц, включающего, по меньшей мере, один из группы, отвалы, содержащие сульфидный минерал, пустые породы, содержащие сульфиды, и материалы отходов горных разработок, содержащие сульфиды, причем указанный материал в виде твердых сульфидных частиц обладает низкой гидравлической проводимостью, указанный отвал содержит вершину и склон под углом больше 0,5 градусов по отношению к горизонтали;i) the formation of a dump from a material in the form of solid sulfide particles, including at least one of the group, dumps containing a sulfide mineral, waste rock containing sulfides, and mining waste materials containing sulfides, said material being in the form of solid sulfide particles has low hydraulic conductivity, the specified blade contains a peak and slope at an angle of more than 0.5 degrees with respect to the horizontal;
ii) нанесение первого слоя частиц поверх указанного отвала материала из твердых сульфидных частиц, причем указанный первый слой частиц содержит инертное мелко перемолотое вещество со средним размером частиц от 10 мкм и 200 мкм и гидравлическую проводимость больше чем 10-7 см/с, значение всасывания матрицы больше 4 см воды, причем указанный первый слой частиц наносят так, чтобы получить указанный первый слой частиц, расположенный на поверхности указанного отвала сульфидного материала по глубине, превышающей 4 см;ii) applying a first layer of particles on top of the specified solid sulfide particle material blade, wherein said first layer of particles contains an inert finely ground substance with an average particle size of 10 μm and 200 μm and a hydraulic conductivity of more than 10 −7 cm / s, the matrix suction value more than 4 cm of water, and the specified first layer of particles is applied so as to obtain the specified first layer of particles located on the surface of the specified dump sulfide material in depth greater than 4 cm;
iii) нанесение второго слоя частиц поверх указанного отвала материала сульфидных частиц, причем указанный второй слой частиц содержит инертное вещество в виде мелких гранул со средним размером частиц от 200 мкм до 5000 мкм, гидравлическую проводимость от 10-3 до 1 см/с, причем гидравлическая проводимость указанного второго слоя частиц, по меньшей мере, на порядок выше значения гидравлической проводимости указанного первого слоя частиц, и что касается значения всасывания матрицы, отношение значения всасывания матрицы указанного второго слоя частиц к значению всасывания матрицы указанного первого слоя частиц составляет меньше, чем 1:2, указанный второй слой частиц наносят так, что он располагается поверх указанного первого слоя частиц и имеет глубину, по меньшей мере, в 1,5 раза большую, чем значение всасывания матрицы, измеряемое в сантиметрах слоя воды, указанного второго слоя частиц; иiii) applying a second layer of particles on top of the specified blade material sulfide particles, and the specified second layer of particles contains an inert substance in the form of small granules with an average particle size of from 200 microns to 5000 microns, hydraulic conductivity from 10 -3 to 1 cm / s, and hydraulic the conductivity of said second layer of particles is at least an order of magnitude higher than the hydraulic conductivity of said first layer of particles, and as regards the absorption value of the matrix, the ratio of the absorption value of the matrix of said second layer is stits to the absorption value of the matrix of the specified first layer of particles is less than 1: 2, the specified second layer of particles is applied so that it is located on top of the specified first layer of particles and has a depth of at least 1.5 times greater than the absorption value matrices, measured in centimeters of a layer of water, said second layer of particles; and
iv) нанесение третьего слоя частиц поверх указанного отвала материала сульфидных частиц, причем указанный третий слой частиц содержит инертное вещество с крупными гранулами, средний размер которых больше 3 мм, и имеющее значение гидравлической проводимости, превышающее 1 см/с, причем указанный третий слой частиц наносят поверх указанного второго слоя частиц с глубиной, превышающей 6 см.iv) applying a third layer of particles on top of the specified sulphide particle material blade, said third layer of particles containing an inert substance with large granules, the average size of which is more than 3 mm, and having a hydraulic conductivity value greater than 1 cm / s, wherein said third layer of particles is applied on top of the specified second layer of particles with a depth exceeding 6 cm
Инертное, мелко перемолотое вещество, из которого состоит указанный первый слой частиц, выбирают из группы, состоящей из отходов окислительных установок, отходов перерабатывающих установок с низким содержанием сульфидов, десульфурированных отходов перерабатывающих установок, нейтрализованных отходов перерабатывающих установок, лесса, мелкого песка, песчаной глины, песчанистого суглинка, зольной пыли, осадочных пород, ледниковой валунной глины, мелко перемолотых материалов наносного происхождения и их смесей.The inert, finely ground material of which the first layer of particles is composed is selected from the group consisting of waste from oxidizing plants, waste from processing plants with a low sulfide content, desulfurized waste from processing plants, neutralized waste from processing plants, loess, fine sand, sand clay, sandy loam, fly ash, sedimentary rocks, glacial boulder clay, finely ground alluvial materials and mixtures thereof.
Инертное вещество в виде мелких гранул, из которого состоит указанный второй слой частиц, выбирают из группы, состоящей из гранулированного шлака, гранулированного десульфурированного шлака, десульфурированной пустой породы, мелкого гравия, мелко перемолотой пустой породы, песка и их смеси.The inert substance in the form of fine granules, of which the second layer of particles consists, is selected from the group consisting of granulated slag, granular desulfurized slag, desulfurized gangue, fine gravel, finely ground gangue, sand and a mixture thereof.
Инертное вещество в виде крупных гранул, из которого состоит указанный третий слой частиц, выбирают из группы, состоящей из дробленой пустой породы, щебня, дробленного известняка, гальки и грубых материалов естественного происхождения, дробленных материалов, получаемых в результате взрывных работ, и их смеси.The inert substance in the form of large granules, from which the specified third layer of particles consists, is selected from the group consisting of crushed gangue, crushed stone, crushed limestone, pebbles and coarse materials of natural origin, crushed materials resulting from blasting, and mixtures thereof.
Некоторые из недостатков описанного выше способа состоят в том, что в верхние слои не добавляют органическое вещество, и в том, что этот способ представляет собой относительно сложный и дорогостоящий процесс, включающий использование множества различных веществ и этапов. Таким образом, данный способ является коммерчески неприемлемым.Some of the disadvantages of the above method are that organic matter is not added to the upper layers, and that this method is a relatively complex and expensive process involving the use of many different substances and steps. Thus, this method is commercially unacceptable.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Таким образом, настоящее изобретение направлено на среду и способ, предназначенные для обработки отходов, с помощью которых могут быть устранены или, по меньшей мере, уменьшены, указанные выше проблемы и недостатки.Thus, the present invention is directed to an environment and a method for treating waste, by which the above problems and disadvantages can be eliminated or at least reduced.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ обработки массы отвала, получаемого в результате горных разработок, включающий этап внесения древесных частиц в массу отвала.In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a method for processing a pile of waste resulting from mining, comprising the step of adding wood particles to the pile.
Древесные частицы можно использовать в виде древесной щепы, получаемой из отходов древесины, которые могут представлять собой побочный продукт при проведении горных разработок, более конкретно, отходов древесины в форме деревянных подпорок, используемых при горных разработках, разрушенных при проведении взрывных работ.Wood particles can be used in the form of wood chips obtained from waste wood, which can be a by-product during mining, more specifically, waste wood in the form of wooden supports used in mining, destroyed during blasting.
Древесная щепа может быть предварительно обработана кислотой. В качестве кислоты можно, например, использовать азотную кислоту (HNO3).Wood chips can be pretreated with acid. As the acid, for example, nitric acid (HNO 3 ) can be used.
Щепа может быть нанесена на поверхность массы отвала, например, в виде покрытия.Wood chips can be applied to the surface of the mass of the blade, for example, in the form of a coating.
В одной предпочтительной форме выполнения способа, щепу вносят в массу отвала, например, закапывая ее механически и/или вручную в массу отвала.In one preferred embodiment of the method, the chips are introduced into the mass of the blade, for example by burying it mechanically and / or manually in the mass of the blade.
Щепу, предпочтительно, вносят в массу отвала до глубины приблизительно 30 см ниже внешней поверхности отвала.Chips are preferably introduced into the mass of the blade to a depth of approximately 30 cm below the outer surface of the blade.
Щепа может быть внесена в существующую массу отвала, уложенного в виде хвостового отвала, для восстановления растительного покрова на его поверхности.Wood chips can be added to the existing mass of a dump laid in the form of a tail dump to restore the vegetation cover on its surface.
Однако в одной из предпочтительных форм выполнения способа щепу вносят с промежутками в массу хвостового отвала во время его обработки.However, in one preferred embodiment of the method, the chips are introduced at intervals into the mass of the tail blade during processing.
Древесную щепу предпочтительно используют в пропорции 60-90 тонн на гектар поверхности хвостового отвала.Wood chips are preferably used in a proportion of 60-90 tons per hectare of tail pile surface.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, способ содержит дополнительный этап компостирования древесной щепы перед выполнением этапа внесения древесной щепы в массу отвала.In addition, in accordance with the present invention, the method comprises an additional step of composting wood chips before performing the step of adding wood chips to the mass of the blade.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, этап компостирования древесной щепы включает этап компостирования древесной щепы с использованием земляных червей.In addition, in accordance with the present invention, the step of composting wood chips includes the step of composting wood chips using earthworms.
Этап компостирования древесной щепы может включать дополнительный этап смешивания древесной щепы с другим источником органического материала.The composting step of wood chips may include an additional step of mixing the wood chips with another source of organic material.
Другой источник органического материала может содержать сточные воды.Another source of organic material may include wastewater.
Древесную щепу и сточные воды можно смешивать и оставлять их для формирования компоста, после чего в компост могут быть добавлены земляные черви и затем его выдерживают для формирования среды, компостированной с использованием земляных червей.Wood chips and wastewater can be mixed and left to form compost, after which earthworms can be added to the compost and then kept to form an environment composted using earthworms.
С этой целью можно использовать червей вида Eisenia fetida.For this purpose, worms of the species Eisenia fetida can be used.
Древесную щепу и сточные воды можно смешивать в соотношении 3:1 или 3:2, если количество последних не ограничено.Wood chips and waste water can be mixed in a ratio of 3: 1 or 3: 2, if the number of the latter is not limited.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен хвостовой отвал, обработанный с использованием вышеуказанного способа в соответствии с настоящим изобретением.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a tail blade processed using the above method in accordance with the present invention.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложена среда, предназначенная для обработки хвостовых отвалов, образующихся в результате горных разработок, содержащая компостированную смесь древесных частиц и другого источника органического материала.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a medium for treating tailing dumps resulting from mining, comprising a composted mixture of wood particles and another source of organic material.
Древесные частицы могут представлять собой древесную щепу, полученную из отходов древесины, представляющих собой побочный продукт при горных работах.Wood particles can be wood chips obtained from waste wood, which is a by-product of mining operations.
Древесная щепа может быть получена из деревянных шахтных подпорок, разрушенных при проведении взрывных работ.Wood chips can be obtained from wooden shaft supports destroyed during blasting.
В качестве другого источника органического материала можно использовать сточные воды.Wastewater can be used as another source of organic material.
Эту смесь можно дополнительно обработать путем компостирования с использованием земляных червей.This mixture can be further processed by composting using earthworms.
Среда может дополнительно включать определенным образом отобранные микроорганизмы.The medium may further include, in a certain way, selected microorganisms.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Настоящее изобретение будет описано ниже с использованием множества примеров, со ссылкой на прилагаемые чертежи и таблицы. Для упрощения понимания, в каждом примере приведено описание набора чертежей.The present invention will be described below using many examples, with reference to the accompanying drawings and tables. To simplify understanding, each example describes a set of drawings.
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Этот пример поясняется следующими чертежами, на которых:This example is illustrated by the following drawings, in which:
на фигуре 1.1 изображена схема последовательности выполнения операций способа в соответствии с настоящим изобретением; иfigure 1.1 shows a diagram of the sequence of operations of the method in accordance with the present invention; and
на фигуре 1.2 показан вид с торца хвостового отвала, представляющий траву, растущую на его склонах при восстановлении растительности на поверхности хвостового отвала.the figure 1.2 shows the end view of the tail dump, representing grass growing on its slopes when restoring vegetation on the surface of the tail dump.
Способ горных разработок, включающий способ обработки или восстановления растительности на хвостовом отвале шахты, в соответствии с настоящим изобретением, в общем, представлен в виде блок-схемы, изображающей последовательность выполнения операции, показанной на фигуре 1.1.A mining method, including a method for treating or restoring vegetation at a mine tailing dump, in accordance with the present invention, is generally presented in the form of a flowchart depicting the sequence of operations shown in figure 1.1.
Шахта может представлять собой, например, шахту 10 для добычи платины (Pt). Добытый продукт и отходы, включая частицы древесины в виде древесной щепы или кусочков древесины, представлены в блоке 12. Кусочки древесины, как хорошо известно, образуются в результате разрушения деревянных шахтных подпорок при выполнении взрывных работ в шахте. Эту смесь подают на стадии 14 флотационного разделения, где менее плотные древесные отходы отделяют известным способом от более плотных платины и шлама.The mine may be, for example,
Смесь платины и шлама на выходе 16 разделяют в блоке 20 с применением также хорошо известного способа. Платину восстанавливают в блоке 22, и оставшийся шлам перекачивают в блоке 24 в удаленное место для образования хвостового отвала 26 также, как хорошо известно в данной области техники.The mixture of platinum and sludge at the
Древесные отходы на выходе 18 этапа 14 флотационного разделения подвергают дроблению и прокатке в блоке 28, в результате чего получают древесную щепу 30.Wood waste at the
Было определено, что известные хвостовые отвалы содержат неприемлемо высокую концентрацию труднообрабатываемых водой элементов, которые выщелачиваются под действием дождевой воды и попадают в подземные водные ресурсы, создавая загрязнения этих водных ресурсов. В таблице 1.1 представлены элементарные фракции в образце древесной щепы и образце хвостового отвала, соответственно, которые являются водорастворимыми и могут вымываться, как описано выше, и содержание которых было определено с использованием известной процедуры экстракции.It was determined that the known tailing dumps contain an unacceptably high concentration of hard-to-handle water elements that leach out under the influence of rainwater and fall into the underground water resources, creating pollution of these water resources. Table 1.1 presents the elementary fractions in a sample of wood chips and a sample tail blade, respectively, which are water-soluble and can be washed as described above, and the content of which was determined using the well-known extraction procedure.
В таблице 1.2 представлены элементарные фракции, соответствующие фракциям, представленным в таблице 1.1, для смеси, в которой древесную щепу 30 добавляют в хвостовые отвалы 26, как показано на этапе 32 по фигуре 1.1.Table 1.2 presents the elementary fractions corresponding to the fractions presented in table 1.1 for a mixture in which
В результате проведенного анализа древесной щепы и хвостового отвала по отдельности, очевидно, что концентрации макроэлементов хвостовых отвалов содержат высокую концентрацию кальция (Са), магния (Mg), натрия (Na), сульфатов (SO4) и хлора (Cl). Высокое содержание SO4 в хвостовых отвалах свидетельствует о высокой вероятности образования кислоты с течением времени. Это подтверждается низкими концентрациями бикарбонатов (НСО3), остающихся в образце, что указывает на практически полное истощение буферной способности в образце хвостового отвала. Необходимость увеличения впитывающей способности также была определена, как по высоким значениям основной насыщенности 21,48%, так и по высокой электропроводности (ЕС), составляющей 2,09 мСм см-1, при этом, если предположить, что эти элементы в данный момент не входят в какие-либо соединения, они будут вынесены дождями из хвостового отвала в грунтовые воды. Из микроэлементов концентрации цинка (Zn) и марганца (Mn) превышают рекомендуемые нормативные значения, кроме того, потенциально токсичные тяжелые металлы (Al), никель (Ni), кобальт (Со) и мышьяк (As) также содержатся в высоких концентрациях в хвостовом отвале. В отличие от этого древесная щепа, хотя и имеет высокую концентрацию Al, представляет собой средство поглощения некоторых избыточных концентраций элементов.As a result of the analysis of wood chips and tailings separately, it is obvious that the concentrations of macro elements of tailings contain a high concentration of calcium (Ca), magnesium (Mg), sodium (Na), sulfates (SO 4 ) and chlorine (Cl). The high SO 4 content in tailings indicates a high likelihood of acid formation over time. This is confirmed by the low concentrations of bicarbonates (HCO 3 ) remaining in the sample, which indicates an almost complete depletion of the buffer capacity in the tail dump sample. The need to increase the absorbency was also determined, both by high values of the basic saturation of 21.48%, and by high electrical conductivity (EC) of 2.09 mS cm -1 , while assuming that these elements are not currently are included in any compounds, they will be carried out by rains from the tailing dump into groundwater. Of the trace elements, the concentrations of zinc (Zn) and manganese (Mn) exceed the recommended standard values, in addition, potentially toxic heavy metals (Al), nickel (Ni), cobalt (Co) and arsenic (As) are also found in high concentrations in the tailing dump . In contrast, wood chips, although it has a high concentration of Al, is a means of absorbing certain excess concentrations of elements.
Известно, что отрицательные поверхностные заряды, образующиеся на древесной щепе, притягивают и связывают определенные элементы, и результаты, представленные в таблице 1.2, очевидно указывают на тенденцию снижения концентраций Са, Mg, K, Na, SO4, Cl, Mn, Cu, Zn, Ni и Со при повышении пропорции вносимой древесной щепы. Снижение концентраций вышеуказанных элементов во фракциях, экстрагируемых водой, также очевидно отражается снижением электропроводности (ЕС) при внесении повышенных объемов древесной щепы. Вследствие этого, концентрация элементов, потенциально выщелачиваемых и выносимых в грунтовые воды, последовательно снижается, по мере увеличения пропорции вносимой древесной щепы.It is known that negative surface charges generated on wood chips attract and bind certain elements, and the results presented in Table 1.2 clearly indicate a tendency toward a decrease in the concentrations of Ca, Mg, K, Na, SO 4 , Cl, Mn, Cu, Zn , Ni and Co while increasing the proportion of introduced wood chips. A decrease in the concentrations of the above elements in the fractions extracted with water is also obviously reflected in a decrease in electrical conductivity (EC) with the introduction of increased volumes of wood chips. As a result of this, the concentration of elements potentially leached and discharged into groundwater gradually decreases as the proportion of introduced wood chips increases.
Было определено, что предварительная обработка древесной щепы 0,01% раствором азотной кислоты (HNO3) позволяет снизить пропорцию вносимой древесной щепы при сохранении эффективности снижения концентрации потенциально токсичных элементов.It was determined that preliminary processing of wood chips with a 0.01% solution of nitric acid (HNO 3 ) reduces the proportion of introduced wood chips while maintaining the effectiveness of reducing the concentration of potentially toxic elements.
Кроме того, как более подробно описано в Примере 5, приведенном ниже, предварительное компостирование древесной щепы с использованием земляных червей (с добавкой отстоя сточных вод или без нее) повышает объемную плотность материала, вносимого в хвостовые отвалы, и уменьшает период компостирования.In addition, as described in more detail in Example 5 below, pre-composting wood chips using earthworms (with or without sewage sludge) increases the bulk density of the material introduced into the tail dumps and reduces the composting period.
Кроме того, было определено, что пропорция вносимой древесной щепы от 60 тонн до 90 тонн на гектар поверхности хвостового отвала позволяет получить хорошие результаты.In addition, it was determined that the proportion of introduced wood chips from 60 tons to 90 tons per hectare of surface of the tail dump allows you to get good results.
Как показано на фигуре 1, 2, на которой представлен хвостовой отвал 26, древесная щепа, предварительно обработанная кислотой, должна быть внесена в хвостовой отвал 26 до уровня 34, который находится на глубине приблизительно 30 см ниже внешней поверхности 36 отвала. Древесную щепу, предпочтительно, вносят с промежутком на поверхности установившихся сторон отвала, по мере роста отвала с течением времени.As shown in figure 1, 2, which shows the
Предполагается, что отрицательные поверхностные заряды на частицах древесной щепы существенно увеличивают способность катионного обмена (СКО (СЕС)), что снижает вынос потенциально токсичных элементов в грунтовые воды.It is assumed that negative surface charges on particles of wood chips significantly increase the ability of cation exchange (CEC), which reduces the removal of potentially toxic elements to groundwater.
Растительный покров на хвостовых отвалах может быть дополнительно восстановлен, благодаря засеву семенами травы поверхности вышеуказанных сторон. Предусматривается, что при уровне нитратов, присутствующих на поверхности сторон 38 хвостового отвала, включая древесную щепу, для улучшения роста травы 40 потребуется меньшее количество неорганических удобрений или не потребуется вносить неорганические удобрения вообще.The vegetation cover on the tailing dumps can be additionally restored, thanks to the sowing by grass seeds of the surface of the above sides. It is envisaged that at the level of nitrates present on the surface of the
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
В этом примере делается ссылка на следующие прилагаемые чертежи, на которых:In this example, reference is made to the following accompanying drawings, in which:
на фигуре 2.1 показана схема обработки и воспроизводства растительного покрова при выполнении способа в соответствии с настоящим изобретением на платиновом шламе; иfigure 2.1 shows a diagram of the processing and reproduction of vegetation when performing the method in accordance with the present invention on platinum sludge; and
на фигуре 2.2 представлен график RDA (анализа избыточности), представляющий взаимозависимость между внесением древесной щепы (0, 5, 15 и 30 тонн га-1) и питательной способностью среды роста. Корреляция по отношению к окружающей среде видов растений для первой оси составляет 0,749.figure 2.2 presents a graph of RDA (analysis of redundancy), representing the interdependence between the introduction of wood chips (0, 5, 15 and 30 tons ha -1 ) and the nutrient capacity of the growth medium. The environmental correlation of plant species for the first axis is 0.749.
Оборудование участка для проведения экспериментаExperimental site equipment
Место для проведения эксперимента оборудовали на платиновых хвостовых отвалах, и оно состояло из участков размером 24×4 м2, на которых проводили мониторинг в течение полутора лет.The place for the experiment was equipped on platinum tail dumps, and it consisted of
Соответствующие схемы для различных групп обработки приведены на фигуре 2.1. Эксперимент включал проведение шести обработок с использованием трех участков восстановления растительности и четырех контрольных участков.Corresponding schemes for various processing groups are shown in figure 2.1. The experiment included six treatments using three plots of vegetation restoration and four control plots.
Обработки 1-3Processing 1-3
В первых трех обработках используют комбинацию существующей практики восстановления растительности на шахтах и внесения удобрений в соответствии с принятыми стандартами, но с повышенным внесением древесной щепы (обработка 1:5 тонн га-1; обработка 2:15 тонн га-1; обработка 3:30 тонн га-1). Смесь древесной щепы, обработанной цантатом, и необработанной древесной щепы используют в соотношении 1:1. При первых трех обработках вносят следующие удобрения:The first three treatments use a combination of existing practices for restoring vegetation in mines and fertilizing in accordance with accepted standards, but with increased application of wood chips (treatment 1: 5 tons ha -1 ; treatment 2:15 tons ha -1 ; treatment 3:30 tons ha -1 ). A mixture of wood chips treated with canthate and untreated wood chips is used in a 1: 1 ratio. In the first three treatments, the following fertilizers are applied:
При первых трех обработках растительный покров восстанавливают с использованием смеси поземных побегов и корневищ Cynodon dactylon и Cynodon nlemfuensis, собранных в непосредственной близости к хвостовому отвалу. Cynodon dactylon и Cynodon nlemfuensis насаживают в равных пропорциях по шесть рядов на участок.In the first three treatments, the vegetation cover is restored using a mixture of ground shoots and rhizomes of Cynodon dactylon and Cynodon nlemfuensis, collected in close proximity to the tail dump. Cynodon dactylon and Cynodon nlemfuensis are planted in equal proportions of six rows per plot.
Обработка 4Processing 4
Четвертая обработка состоит в окультуривании почвы с внесением 30 тонн га-1 древесной щепы и удобрений, как и при первых трех обработках. Растительный покров восстанавливают на участках с использованием смеси семян, включающей Cenchrus ciliaris (Molopo) в количестве 10 кг га-1, Chloris gayana в количестве 10 кг га-1, Eragrostis curvula (PUK E436) в количестве 5 кг га-1 и Eragrostis lehmanniana в количестве 5 кг га-1.The fourth treatment consists in cultivating the soil with the application of 30 tons ha -1 of wood chips and fertilizers, as in the first three treatments. The vegetation cover is restored on sites using a mixture of seeds, including Cenchrus ciliaris (Molopo) in an amount of 10 kg ha -1 , Chloris gayana in an amount of 10 kg ha -1 , Eragrostis curvula (PUK E436) in an amount of 5 kg ha -1 and Eragrostis lehmanniana in the amount of 5 kg ha -1 .
Обработка 5
Обработка 5 состоит в окультуривании почвы с внесением 30 тонн га-1 древесной щепы и удобрений, как и при предыдущей обработке. Смесь семян включает смесь из 5 разных видов трав первого засева, 5 разных видов многолетних трав и 3 видов потенциально ползучих трав (Таблица 2.1).
Обработка 6Processing 6
Обработка 6 состоит в окультуривании почвы с внесением 30 тонн га-1 древесной щепы. Химический анализ хвостовых отвалов (Таблица 2.5) используют для определения степени насыщенности удобрениями для обеспечения условий оптимального роста. Для улучшения питательного состояния среды роста вносят удобрение - моноаммонийфосфат (МАФ) в количестве 800 кг га-1. Растительность на участках восстанавливают с использованием смеси семян, аналогичной смеси, применяющейся при обработке 5 (Таблица 2.1).Processing 6 consists in cultivating the soil with the introduction of 30 tons ha -1 of wood chips. Chemical analysis of tailing dumps (Table 2.5) is used to determine the degree of saturation with fertilizers to ensure optimal growth conditions. To improve the nutritional state of the growth medium, fertilizer is applied - monoammonium phosphate (MAP) in the amount of 800 kg ha -1 . The vegetation at the sites is restored using a seed mixture similar to the mixture used in processing 5 (Table 2.1).
Материалы и способыMaterials and methods
Ботанические исследованияBotanical research
Мониторинг развития растительного покрова на участке часто отслеживают с использованием устройства мостовых точек, установленного на раме размером 1 м2. При этом определяют частоту встречаемости видов и основное покрытие видами, с использованием 125 точек м-2. В результате определяют биомассу травы на корню. Биомассу травы на корню, укоренившейся на квадрате размером 1 м2, срезают с использованием стригальных ножниц и сортируют по видам. Биомассу сушат при температуре 60°С в течение 48 часов и взвешивают.Monitoring of the development of vegetation on the site is often monitored using a bridge point device mounted on a 1 m 2 frame. In this case, the frequency of occurrence of species and the main coverage of species are determined using 125 points m -2 . As a result, the biomass of grass on the vine is determined. The biomass of grass on the root, rooted in a square of 1 m 2 , is cut using shearing shears and sorted by species. The biomass is dried at a temperature of 60 ° C for 48 hours and weighed.
Отбор образцов почвы и анализSoil sampling and analysis
Образцы почвы (приблизительно 500 г) отбирают с помощью почвенного бура. Части образца весом пятьдесят грамм используют для проведения количественного анализа для определения распределения размеров частиц, в соответствии с процедурами, одобренными Американским обществом по испытаниям и материалам (American Society for Testing and Materials, 1961 г.). Химический анализ образцов почвы проводят с использованием процедуры экстракции 1:2 (объем/объем), как описано в публикации Black (1965), для определения водорастворимой основной катионной фракции (Са, Mg, K и Na) и микроэлементов (Fe, Mn, Cu и Zn), а также тяжелых металлов (As, Se, Al, Cr, Co, Ni, Pb и Cd).Soil samples (approximately 500 g) are taken using a soil auger. Fifty gram portions of the sample are used for quantification to determine the particle size distribution according to procedures approved by the American Society for Testing and Materials, 1961. Chemical analysis of soil samples is carried out using a 1: 2 extraction procedure (volume / volume), as described in Black (1965), to determine the water-soluble basic cationic fraction (Ca, Mg, K and Na) and trace elements (Fe, Mn, Cu and Zn), as well as heavy metals (As, Se, Al, Cr, Co, Ni, Pb and Cd).
Содержание водорастворимых основных катионов (Са, Mg, K и Na), микроэлементов (Fe, Mn, Cu, Zn) и тяжелых металлов (As, Se, Al, Cr, Со, Ni, Pb и Cd) определяют с использованием количественного анализа, проводимого способом атомарной абсорбционной спектрофотометрии с помощью устройства Spectr. АА-250 (Varian, Австралия). Содержание анионов (F, Cl, NO3, PO4 и SO4) определяют с помощью количественно анализа с использованием ионного хроматографа (Metrohm 761, Швейцария). Для анализа используют 75 мл экстракта 1:2 почвы. Концентрацию аммония (NH4) определяют с помощью количественного анализа способом аммоний-селективного электрода, в соответствии с описанием Banwart и др. (1972). Содержание бикарбонатов (НСО3) в почве определяют с помощью потенциометрического титрования с конечной точкой рН 4,5, с использованием стандартного раствора HCl 0,005М (Skougstd и др., 1979). Концентрацию бора (В) определяют колориметрическим способом и использованием азометин-Н, как описано Barrett (1978), и спектрофотометра VEGA 400 при поглощении 420 нм.The content of water-soluble basic cations (Ca, Mg, K and Na), trace elements (Fe, Mn, Cu, Zn) and heavy metals (As, Se, Al, Cr, Co, Ni, Pb and Cd) are determined using quantitative analysis, carried out by atomic absorption spectrophotometry using a Spectr device. AA-250 (Varian, Australia). The content of anions (F, Cl, NO 3 , PO 4 and SO 4 ) is determined by quantitative analysis using an ion chromatograph (Metrohm 761, Switzerland). For analysis using 75 ml of extract 1: 2 soil. The concentration of ammonia (NH 4 ) is determined by quantitative analysis by the ammonium selective electrode method, as described by Banwart et al. (1972). The content of bicarbonates (HCO 3 ) in the soil is determined using potentiometric titration with an end point of pH 4.5, using a standard solution of HCl 0.005 M (Skougstd et al., 1979). The concentration of boron (B) is determined by the colorimetric method and using azomethine-N, as described by Barrett (1978), and a VEGA 400 spectrophotometer with an absorption of 420 nm.
Значение рН и электропроводности (ЕС) почвы определяют в экстракте 1:2 с использованием измерителя проводимости WTW LF92 при температуре 25°С.The pH and electrical conductivity (EC) of the soil is determined in the extract 1: 2 using a conductivity meter WTW LF92 at a temperature of 25 ° C.
Данные о растительности, содержании воды и химическом составе почвы анализируют с использованием компьютерной программы STATISTICA версия 6 (StatSoft, Inc. 2001). Влияние обработок и концентрации древесной щепы исследуют с использованием анализа избыточности - ReDundancy Analysis (RDA) RDA представляет способ константной линейной зависимости, а также прямого градиентного регрессионного анализа (Ter Braak, 1994). Преимущество использования этого способа в качестве инструмента анализа состоит в том, что он обеспечивает графическое представление результата взаимозависимости между переменными и соответствующими (релевантными) факторами окружающей среды. В качестве руководства по токсикологии используют эталонные тесты, в соответствии с рекомендациями Департамента энергии США (Efroymson и др. 1997).Data on vegetation, water content and soil chemistry are analyzed using the STATISTICA version 6 computer program (StatSoft, Inc. 2001). The effects of treatments and wood chip concentration are examined using redundancy analysis - ReDundancy Analysis (RDA) RDA provides a constant linear relationship method as well as direct gradient regression analysis (Ter Braak, 1994). The advantage of using this method as an analysis tool is that it provides a graphical representation of the result of the interdependence between variables and relevant (relevant) environmental factors. Reference tests are used as a guide to toxicology in accordance with the recommendations of the US Department of Energy (Efroymson et al. 1997).
Результатыresults
Состав растительного покроваThe composition of the vegetation
В Таблицах 2.2, 2.3 и 2.4 сведены значения частоты встречаемости разных видов растений, основного покрытия и биомассы, измеренные при шести обработках и на контрольных участках. В течение периода исследования были обнаружены четырнадцать видов травы. Наибольшее количество видов травы было определено после 5 и 6 обработки, при которых производили посев с использованием видовой смеси трав, представленных в Таблице 2.2. Смесь семян, используемая при обработке 4, позволила получить самое высокое суммарное основное покрытие (5,2%). Все другие обработки, включая контрольные участки, имели очень близкие значения основного покрытия (±3%). Суммарное количество биомассы на разных участках не существенно отличалось из-за высокой вариации корневой биомассы. Суммарное количество биомассы было наибольшим на участках, на которых проводили 6-ую обработку. Этот результат в основном был получен, благодаря жизнеспособности травы Cenchrus ciliaris.Tables 2.2, 2.3 and 2.4 summarize the values of the frequency of occurrence of different plant species, the main coating and biomass, measured with six treatments and in control plots. Fourteen species of grass were discovered during the study period. The largest number of grass species was determined after 5 and 6 treatments, in which sowing was carried out using a species mixture of herbs shown in Table 2.2. The mixture of seeds used in processing 4, allowed to obtain the highest total base coat (5.2%). All other treatments, including control plots, had very close base coat values (± 3%). The total amount of biomass in different areas did not differ significantly due to the high variation of root biomass. The total amount of biomass was the largest in the areas where the 6th treatment was carried out. This result was mainly obtained due to the viability of the herb Cenchrus ciliaris.
По частоте встречаемости, величине основного покрытия и биомассе, трава Cenchrus ciliaris разновидности Molopo оказалась самым успешным видом, произрастающим из семян. Удовлетворительные результаты также показали Cenchrus ciliaris разновидность Gayndah (обработка 6), Eragrostis lehmanniana (обработки 4-5) и Eragrostis curvula (обработка 4). Неожиданно Digitaria eriantha, которая обычно очень хорошо произрастает на участках восстановления растительного покрова (Mentis 2000), не проросла на экспериментальных участках. Вероятной причиной неудачного засева травы Digitaria eriantha были засушливые условия в начале эксперимента.In terms of frequency of occurrence, size of the main cover and biomass, the grass of Cenchrus ciliaris of the Molopo variety was the most successful species growing from seeds. Satisfactory results also showed the Cenchrus ciliaris species Gayndah (treatment 6), Eragrostis lehmanniana (treatments 4-5) and Eragrostis curvula (treatment 4). Suddenly, Digitaria eriantha, which usually grows very well in areas of vegetation restoration (Mentis 2000), has not sprouted in experimental sites. The likely cause of the unsuccessful planting of Digitaria eriantha grass was the dry conditions at the beginning of the experiment.
Химические свойства почвыChemical properties of soil
Из отвалов были взяты три образца для количественного анализа химического состава и для определения уровня внесения удобрений для обработки 6 (Таблица 2.5). Образцы два и три имели очень близкий химический состав, но концентрации питательных веществ в образце один были существенно выше, чем в двух предыдущих образцах. Это указывает на высокую изменчивость химического состава образцов. Экстракция водой 1:2 (Таблица 2.5) дополнительно показала, что фитотоксичность из-за присутствия тяжелых металлов может быть серьезной проблемой в необработанных отвалах. На рост растительности может влиять повышенная концентрация растворов Pb, Cr, Со, Se и в особенности As в почве (Efroymson, 1997).Three samples were taken from the dumps for quantitative analysis of the chemical composition and for determining the level of fertilizer application for treatment 6 (Table 2.5). Samples two and three had a very similar chemical composition, but the nutrient concentrations in sample one were significantly higher than in the previous two samples. This indicates a high variability in the chemical composition of the samples. Extraction with water 1: 2 (Table 2.5) additionally showed that phytotoxicity due to the presence of heavy metals can be a serious problem in untreated dumps. Vegetation growth can be affected by an increased concentration of solutions of Pb, Cr, Co, Se, and especially As in the soil (Efroymson, 1997).
Результаты процедуры экстракции водой 1:2 представлены в таблице 2.6, в виде концентрации элементов в растворе почвы, доступной для поглощения растениями в течение февраля 2002 года. В общем, концентрации макроэлементов (Са, Mg и K) были несколько ниже, чем предпочтительные концентрации для эффективного роста. Доступное количество фосфатов и нитратов в растворе почвы также было пониженным в результате усвоения растениями. Концентрация NO3 и PO4 была ограничивающим фактором для роста растений.The results of the extraction procedure with water 1: 2 are presented in table 2.6, in the form of the concentration of elements in the soil solution, available for absorption by plants during February 2002. In general, macronutrient concentrations (Ca, Mg, and K) were slightly lower than preferred concentrations for effective growth. The available amount of phosphates and nitrates in the soil solution was also reduced as a result of assimilation by plants. The concentration of NO 3 and PO 4 was a limiting factor for plant growth.
За исключением Cu, на данном уровне рН микроэлементы - питательные вещества потенциально не могут оказаться токсичными. Концентрация меди - Cu проявлялась до уровня 0,827 ммоль/дм3 (потенциальный уровень фитотоксичности в соответствии с публикацией Efroymson (1997) составляет 0,94 (ммоль/дм3).With the exception of Cu, micronutrients - nutrients cannot potentially be toxic at this pH level. The concentration of copper - Cu was manifested up to the level of 0.827 mmol / dm 3 (the potential level of phytotoxicity in accordance with Efroymson (1997) is 0.94 (mmol / dm 3 ).
рН среды роста оставался на щелочном уровне (среднее значение рН для всех обработок: 7,8±0,025). Низкое значение ЕС также подтверждает низкий питательный статус среды роста и дополнительно указывает, что засоленность не является проблемой. Скорость поглощения натрия СПН (SAR) также была ниже, чем рекомендуемое значение 1, что указывает на потенциальное отсутствие избытка соды в почве.The pH of the growth medium remained at the alkaline level (average pH for all treatments: 7.8 ± 0.025). A low EU value also confirms the low nutritional status of the growth environment and further indicates that salinity is not a problem. SAR sodium absorption rate (SAR) was also lower than the recommended value of 1, which indicates the potential absence of excess soda in the soil.
При сравнении Таблицы 2.5 с Таблицей 2.6 можно определить изменения в химических свойствах отвалов за время роста растительности и внесения древесной щепы. Концентрация всех макроэлементов в отвалах существенно снизилась. Концентрация сульфатов осталась относительно на том же уровне или незначительно уменьшилась на контрольных участках и на участках с низкой концентрацией древесной щепы. Концентрация сульфатов в растворе среды роста также существенно уменьшилась при обработке 6, что было нетипично по сравнению с другими обработками, в которых также использовали 30 тонн га-1 древесной щепы. Концентрация микроэлементов Fe, Mn и Cu увеличилась, что указывает на повышение растворимости этих элементов. Однако концентрации цинка и бора снизились. Значение рН раствора почвы осталось относительно на том же уровне 7,8. Электропроводность также существенно снизилась от среднего значения 2,267 мСм/см (необработанные отвалы) до 0,296 мСм/см в конце периода исследования.When comparing Table 2.5 with Table 2.6, you can determine the changes in the chemical properties of the dumps during the growth of vegetation and the introduction of wood chips. The concentration of all macronutrients in the dumps decreased significantly. The concentration of sulfates remained relatively unchanged or slightly decreased in control plots and in areas with a low concentration of wood chips. The concentration of sulfates in the solution of the growth medium also significantly decreased during treatment 6, which was atypical in comparison with other treatments in which 30 tons ha -1 of wood chips were also used. The concentration of trace elements Fe, Mn, and Cu increased, which indicates an increase in the solubility of these elements. However, zinc and boron concentrations decreased. The pH of the soil solution remained relatively at the same level of 7.8. The electrical conductivity also decreased significantly from an average of 2.267 mS / cm (untreated heaps) to 0.296 mS / cm at the end of the study period.
Для пояснения влияния вносимого количества древесной щепы на химический состав отвалов выполняли анализ избыточности - RDA, его результаты графически представлены на двумерном графике видов растений (химические переменные) в зависимости от количества внесения древесной щепы в качестве показателя (Фигура 2.2). Поскольку в ходе испытаний отслеживали только одну переменную, каноническая ось и ось классификации видов представлены на первой оси классификации. Химические переменные по видам коррелировали на 74,9% с уровнем внесения древесной щепы, в качестве параметра окружающей среды. Как показано на фигуре 2.2, из химических переменных лучше всего ассоциировались с градиентом внесения древесной щепы В, Р и Cu (положительная корреляция), а также рН (отрицательная корреляция). рН среды смещался в сторону кислот при увеличении пропорции вносимой древесной щепы, при этом концентрация В и в особенности Cu увеличивалась. Поскольку значения концентрации макроэлементов - питательных веществ (Са, Mn, K, Na, SO4) и электропроводность (ЕС) слабо ассоциировали с первой осью классификации, на эти переменные в меньшей степени влияло повышение количества вносимой древесной щепы. На Таблице 2.7 представлена матрица корреляции между химическими переменными характеристиками почвы. Засоленность среды роста, в основном, образовывалась, в частности, из-за сульфатов кальция, калия и магния. Кальций, магний и калий также сильно коррелировали. Натрий, однако, был лучше ассоциирован с хлоридом. Железо, марганец и медь коррелируют друг с другом. Единственная существенная отрицательная корреляция наблюдалась между железом и аммонием.To explain the effect of the introduced amount of wood chips on the chemical composition of the dumps, an RDA redundancy analysis was performed, its results are graphically presented on a two-dimensional graph of plant species (chemical variables) depending on the amount of wood chips applied as an indicator (Figure 2.2). Since only one variable was monitored during the tests, the canonical axis and the classification axis of species are presented on the first classification axis. Chemical variables by species correlated by 74.9% with the level of application of wood chips, as an environmental parameter. As shown in figure 2.2, of the chemical variables were best associated with the spreading gradient of wood chips B, P and Cu (positive correlation), as well as pH (negative correlation). The pH of the medium shifted towards acids with an increase in the proportion of introduced wood chips, while the concentration of B, and especially Cu, increased. Since the values of the concentration of macronutrients - nutrients (Ca, Mn, K, Na, SO 4 ) and electrical conductivity (EC) were weakly associated with the first axis of the classification, these variables were less affected by the increase in the amount of introduced wood chips. Table 2.7 shows the correlation matrix between the chemical variable characteristics of the soil. Salinity of the growth medium was mainly formed, in particular, due to sulfates of calcium, potassium, and magnesium. Calcium, magnesium and potassium also correlated strongly. Sodium, however, was better associated with chloride. Iron, manganese and copper correlate with each other. The only significant negative correlation was observed between iron and ammonium.
Выводы и рекомендацииConclusions and recommendations
По результатам восстановления растительного покрова большое количество видов, используемых, в частности, в самых разнообразных смесях, не проросли. Результаты доказали достаточность применения смеси семян трав Cenchrus ciliaris, Eragrostis lehmanniana, Panicum maximum и Eragrostis curvula. Трава Eleusine coracana оказалась наиболее успешным видом для первого высева. Возможное объяснение плохого произрастания дикорастущих видов травы состоит в малом уровне засева 1-2 кг/га. Семена (видов с большим уровнем засева) следует высевать в количестве не меньше 5 кг/га, для обеспечения успешного заселения. Ростки и побеги Cynodon dactylon и Cynodon nlemfuensis также можно высаживать через интервалы для контроля над эрозией. Использование Cynodon dactylon вместо Cynodon nlemfuensis является предпочтительным, поскольку этот вид является аборигенным в данном регионе и он более устойчив к засушливым условиям и более эффективно формирует покрытие. Результаты также показали, что смесь семян при обработке 4 была более успешной, чем смесь семян при обработках 5 и 6. При обработке 4 использовали меньшее количество видов, но были получены те же результаты, что и при использовании смеси семян при обработках 5 и 6. Обе смеси семян обеспечивали одинаковую величину покрытия, и основное покрытие при обработке 4 было более плотным, чем при обработках 5 и 6. В соответствии с результатами различные смеси семян также не влияют на производство биомассы. На биомассу в большей степени влияло представительство определенных видов (в данном случае Cenchrus ciliaris), чем общий состав смеси семян.According to the results of restoration of the vegetation cover, a large number of species used, in particular, in the most diverse mixtures, did not sprout. The results proved the sufficiency of using a mixture of grass seeds Cenchrus ciliaris, Eragrostis lehmanniana, Panicum maximum and Eragrostis curvula. Eleusine coracana was the most successful species for the first seeding. A possible explanation for the poor growth of wild grass species is a low level of seeding of 1-2 kg / ha. Seeds (species with a high level of sowing) should be sown in an amount of not less than 5 kg / ha, to ensure successful settlement. Sprouts and shoots of Cynodon dactylon and Cynodon nlemfuensis can also be planted at intervals to control erosion. The use of Cynodon dactylon instead of Cynodon nlemfuensis is preferred because this species is native to the region and is more resistant to arid conditions and more efficiently forms a coating. The results also showed that the seed mixture in treatment 4 was more successful than the seed mixture in
Химические условия роста на отвалах существенно улучшились в ходе эксперимента. Наибольшая проблема в отношении питательного статуса почвы на основе обработанного материала отстоя состояла в ее низком плодородии и возможной токсичности микроэлементов и тяжелых металлов, в особенности меди, хрома, селена и мышьяка. Несмотря на возможную фитотоксичность, энергия и жизнеспособность травы оказались удовлетворительными. После сравнения химического состава до обработки и после обработки отвалов оказалось, что отвалы легко поддаются выщелачиванию. Вероятно, с этим связана существенная проблема возможного загрязнения грунтовых вод.The chemical growth conditions at the dumps improved significantly during the experiment. The biggest problem regarding the nutritional status of the soil based on the treated sludge material was its low fertility and possible toxicity of trace elements and heavy metals, especially copper, chromium, selenium and arsenic. Despite the possible phytotoxicity, the energy and viability of the grass were satisfactory. After comparing the chemical composition before processing and after processing the dumps, it turned out that the dumps are easily leachable. This is probably due to a significant problem of possible groundwater pollution.
В результате высокого исходного значения концентрации нитратов, как в отвалах, так и в древесной щепе, предполагалось, что участки после обработки будут иметь повышенную концентрацию NO3, чего, однако, не произошло. Вероятное объяснение этого факта состоит в высокой мобильности NO3, которая приводит к выщелачиванию значительного количества NO3 и высокой скорости поглощения при вегетации, что объясняет энергичность вегетации (Mengel & Kirby, 1987). Дополнительное пояснение состоит в иммобилизации азота вследствие высокого значения отношения C/N, в результате чего некоторое количество неорганического азота фиксируется в форме органического азота находящимися в почве микроорганизмами (Tainton 2000).As a result of the high initial value of the concentration of nitrates, both in dumps and in wood chips, it was assumed that the areas after processing would have an increased concentration of NO 3 , which, however, did not happen. A likely explanation for this fact is the high mobility of NO 3 , which leads to the leaching of a significant amount of NO 3 and a high absorption rate during vegetation, which explains the vigor of vegetation (Mengel & Kirby, 1987). An additional explanation is the immobilization of nitrogen due to the high C / N ratio, as a result of which a certain amount of inorganic nitrogen is fixed in the form of organic nitrogen by soil microorganisms (Tainton 2000).
ПРИМЕР 3EXAMPLE 3
В этом примере делаются ссылки на следующие прилагаемые чертежи, на которых:In this example, reference is made to the following accompanying drawings, in which:
На фигуре 3.1 представлен график профилей температуры (°С) систем компостирования и компостирования с использованием земляных червей в течение первых 28 дней. Здесь: SS, отстой сточных вод; WC, древесная щепа; ЕМ, засев микроорганизмами; e/w, земляные черви;Figure 3.1 shows a graph of temperature profiles (° C) of composting and composting systems using earthworms during the first 28 days. Here: SS, sewage sludge; WC, wood chips; EM, inoculated with microorganisms; e / w, earthworms;
На фигуре 3.2 представлен график профилей СО2 (%) систем компостирования и компостирования с использованием земляных червей в течение первых 28 дней. Здесь: SS, отстой сточных вод; WC, древесная щепа; ЕМ, засев микроорганизмами; e/w, земляные черви; иFigure 3.2 shows a graph of the CO 2 profiles (%) of composting and composting systems using earthworms during the first 28 days. Here: SS, sewage sludge; WC, wood chips; EM, inoculated with microorganisms; e / w, earthworms; and
На фигуре 3.3 представлен график профилей О2 (%) систем компостирования и компостирования с использованием земляных червей в течение первых 28 дней. Здесь: SS, отстой сточных вод; WC, древесная щепа; ЕМ, засев микроорганизмами; e/w, земляные черви.Figure 3.3 shows a graph of the O 2 (%) profiles of composting and composting systems using earthworms during the first 28 days. Here: SS, sewage sludge; WC, wood chips; EM, inoculated with microorganisms; e / w, earthworms.
Материалы и способыMaterials and methods
Органические отходы, добавка земляных червей и засев микроорганизмамиOrganic waste, earthworm supplementation and microorganism inoculation
С платиновых шахт получают высушенные на воздухе образцы древесной щепы (WC) и отстоя сточных вод (SS). Используют следующие виды земляных червей (e/w) Eisenia fetida ("тигровый червь"), который является наземным червем и представляет вид, который потенциально можно использовать для компостирования отходов (Edwards и Bohlen, 1996). Питомник для размножения Е.Fetida, используемый в данном исследовании, содержат на навозе крупного рогатого скота при температуре ±25°С. Для целей настоящего исследования используют только половозрелых репродуктивноспособных червей. В экспериментах по засеву бактериями используют коммерчески поставляемый препарат микроорганизмов (ЕМ™), который состоит, преимущественно, из видов Pseudomonas, Lactobacillus и Saccharomyces spp.Platinum mines receive air-dried samples of wood chips (WC) and sewage sludge (SS). The following types of earthworms (e / w) Eisenia fetida ("tiger worm") are used, which is a groundworm and represents a species that can potentially be used for composting waste (Edwards and Bohlen, 1996). The breeding nursery E. Fetida, used in this study, is kept on cattle manure at a temperature of ± 25 ° С. For the purpose of this study, only sexually mature reproductive worms are used. In bacterial inoculation experiments, a commercially available microorganism preparation (EM ™) is used, which consists mainly of species Pseudomonas, Lactobacillus and Saccharomyces spp.
Эксперименты по компостированию и компостированию с использованием земляных червейEarthworm Composting and Composting Experiments
Используют смесь WC и SS в отношении 3:1 (сухой вес кг-1). Сухие ингредиенты смешивают и увлажняют дистиллированной водой до 70% (мас.) содержания влаги. Исследуют пять групп обработки с тремя повторами в каждой, обработки включают использование смесей WC+SS, WC+SS+EM, WC+SS+e/w, WC+SS+EM+e/w и WC. Субстрат помещают в пластмассовые емкости (60×40×30 см) и устанавливают в камеру искусственного климата (25°С), и компостируют в течение 28 дней. При обработке с использованием земляных червей после 28 дней компостирования вводят 100 половозрелых червей для предотвращения воздействия на червей возможных высоких температур в период исходной термофильной фазы компостирования.Use a mixture of WC and SS in a ratio of 3: 1 (dry weight kg -1 ). The dry ingredients are mixed and moistened with distilled water to 70% (wt.) Moisture content. Explore five treatment groups with three repetitions in each; treatments include the use of mixtures WC + SS, WC + SS + EM, WC + SS + e / w, WC + SS + EM + e / w and WC. The substrate is placed in plastic containers (60 × 40 × 30 cm) and installed in an artificial climate chamber (25 ° C), and composted for 28 days. When processing using earthworms after 28 days of composting, 100 sexually mature worms are introduced to prevent exposure of the worms to possible high temperatures during the initial thermophilic phase of composting.
Физические и химические параметрыPhysical and chemical parameters
Уровень CO2 и O2, а также температуру измеряют со дня 0 (относится ко времени расходного перемешивания отходов перед разложением) до дня 28 с использованием портативного анализатора CO2 и O2 (Gas Data PCO2). В случаях повышения уровня СО2 или снижения уровня O2 за пределы их уровней в воздухе, аэрацию увеличивают вручную для исключения этой тенденции.The level of CO 2 and O 2 , as well as the temperature, are measured from day 0 (refers to the time of expendable mixing of the waste before decomposition) to
В начале и в конце эксперимента определяют общее содержание твердого вещества (TS), содержание летучего твердого вещества (VS), содержание золы, распределение размера частиц, NH4 +, NO3 -, NO2 -, рН, суммарное и доступное в почве количество Р (Р-Bray 1), общее содержание органического углерода (СОУ (ТОС)), % лигнина и % целлюлозы.At the beginning and at the end of the experiment, the total solids (TS), volatile solids (VS) content, ash content, particle size distribution, NH 4 + , NO 3 - , NO 2 - , pH, total and available amount in the soil are determined P (P-Bray 1), total organic carbon (COA (TOC)),% lignin and% cellulose.
Содержание TS определяют как остаток при высушивании при температуре 80°С в течение 23 часов и содержание VS измеряют путем озоления высушенных образцов при температуре 550°С в течение 8,5 часов (АРНА и др., 1989). Распределение размеров частиц определяют просеиванием 100 г материала через набор из 4 сит с отверстиями 4,75, 4,00, 2,00 и 1,00 мм, соответственно. Размер частиц представлен с использованием средней геометрической величины и геометрического стандартного отклонения, как описано в публикации Ndegwa и Thompson (2001).The TS content is defined as the residue when dried at 80 ° C for 23 hours and the VS content is measured by ashing the dried samples at 550 ° C for 8.5 hours (APHA et al., 1989). The particle size distribution is determined by sieving 100 g of material through a set of 4 sieves with holes of 4.75, 4.00, 2.00 and 1.00 mm, respectively. Particle size is presented using geometric mean and geometric standard deviation, as described in Ndegwa and Thompson (2001).
Анионы NO3 -, NO2 - определяют с помощью капиллярного электрофореза (Waters Quanta 4000, Capillary Electrophoresis System, Waters, MA), как описано Heckenberg и др. (1989). Концентрацию NH4 + определяют с помощью количественного анализа с использованием аммоний-селективного электрода, как описано Banwart и др. (1972). Значения рН субстрата определяют в экстракте 1:2 с использованием калиброванного измерителя рН (Radiometer PHM 80, Копенгаген) при температуре 25°С, после 12-часового периода уравновешивания с периодическим перемешиванием.Anions NO 3 - , NO 2 - are determined by capillary electrophoresis (
Концентрацию Р[сумм] определяют колориметрически с использованием способа ванадомолибдата. Выполнение связано с отмериванием пипеткой 200 мл раствора образца в мерную колбу объемом 50 мл и с добавлением 10 мл реагента ванадомолибдата в колбу с разбавлением до объема деионизированной водой и перемешиванием. Через 10 минут концентрацию считывают с использованием колориметрической системы анализа с непрерывным потоком (Continuous Flow Analysis System, Skalar, Нидерланды).The concentration of P [sum] is determined colorimetrically using the vanadomolybdate method. The implementation involves pipetting out 200 ml of the sample solution into a 50 ml volumetric flask and adding 10 ml of the vanadomolybdate reagent to the flask, diluting to volume with deionized water and mixing. After 10 minutes, the concentration was read using a colorimetric continuous flow analysis system (Continuous Flow Analysis System, Skalar, Netherlands).
СОУ определяют в независимой лаборатории, используя способ Walkley-Black (Walkley and Black, 1934) и P-Bray 1 с использованием экстрагента Брея №1 (Bray and Kurtz, 1945).SDAs were determined in an independent laboratory using the Walkley-Black method (Walkley and Black, 1934) and P-
% НРВ, % лигнина и % целлюлозы% NRV,% lignin and% cellulose
% НРВ (NDF, нейтральное разрыхляющее волокно, то есть нерастворимая фракция растительных клеток), % лигнина и % целлюлозы определяют с использованием методики Rowland and Roberts (1999). Для определения НРВ образцы высушивают и перемалывают (<1 мм). Процент сухого материала определяют путем высушивания высушенных на воздухе образцов в течение 3 часов при температуре 105°С и затем определяют коэффициент коррекции сухого веса; то есть 100/%сухого.% NRF (NDF, neutral disintegrating fiber, i.e. insoluble fraction of plant cells),% lignin and% cellulose are determined using the method of Rowland and Roberts (1999). To determine the NRB, the samples are dried and ground (<1 mm). The percentage of dry material is determined by drying air-dried samples for 3 hours at a temperature of 105 ° C and then determine the coefficient of correction of dry weight; i.e. 100 / % dry .
Реагент состоит из навески из 18,61 г EDTA (этилендиаминтетраацетат) и 6,81 г Na2B4O7·10H2O, которые растворяют в 500 мл деионизированной воды, после чего добавляют 30 г лаурелсульфата натрия (SLS) и 10 мл 2-этоксиэтанола. 4,56 г безводного Na2HPO4 отдельно растворяют в воде, смешивают с первым раствором и, наконец, разбавляют до 1000 мл.The reagent consists of a sample of 18.61 g of EDTA (ethylenediaminetetraacetate) and 6.81 g of Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O, which are dissolved in 500 ml of deionized water, after which 30 g of sodium laurelsulfate (SLS) and 10 ml are added. 2-ethoxyethanol. 4.56 g of anhydrous Na 2 HPO 4 are separately dissolved in water, mixed with the first solution and finally diluted to 1000 ml.
0,5 г материала, высушенного на воздухе, помещают в коническую колбу объемом 250 мл и добавляют 100 мл нейтрального очищающего реагента. Раствор доводят до кипения и медленно кипятят в течение 1 часа. В горячем состоянии раствор фильтруют через предварительно взвешенный агломерат (№2), прикладывая небольшое разрежение. Остаток промывают 3×50 мл кипящей деионизированной воды и затем ацетоном до тех пор, пока цвет больше не удаляется, и прикладывают разрежение до тех пор, пока волокна не выглядят сухими. Волокна затем сушат в течение 2 часов при температуре 105°С, охлаждают до комнатной температуры в сушильной печи и взвешивают.0.5 g of air-dried material was placed in a 250 ml conical flask and 100 ml of neutral cleaning agent added. The solution was brought to a boil and slowly boiled for 1 hour. In the hot state, the solution is filtered through pre-weighed agglomerate (No. 2), applying a small vacuum. The residue is washed with 3 × 50 ml of boiling deionized water and then with acetone until the color is no longer removed, and a vacuum is applied until the fibers look dry. The fibers are then dried for 2 hours at a temperature of 105 ° C, cooled to room temperature in a drying oven and weighed.
Процент НРВ вычисляют по формуле:The percentage of NRV is calculated by the formula:
%HPB=100×коэффициент коррекции сухого веса×[(вес агломерата+вес волокон)-(вес агломерата)] % HPB = 100 × dry weight correction factor × [(agglomerate weight + fiber weight) - (agglomerate weight)]
/вес образца./ sample weight .
Для определения лигнина в качестве реагента используют 720 мл концентрированной серной кислоты, разбавленной 540 мл деионизированной воды до 72% (мас./объем). Агломерат наполовину заполняют охлажденным реагентом (15°С) H2SO4 и перемешивают до получения однородной пасты с помощью стеклянного стержня, при этом уровень жидкости поддерживают путем добавления H2SO4, по мере расхода кислоты. Через 3 часа кислоту отфильтровывают под действием вакуума и содержимое промывают горячей водой и ацетоном до тех пор, пока остаток не станет свободным от кислотного реагента. После этого агломерат сушат при температуре 105°С в течение 2 часов, охлаждают в сушильном шкафу и затем взвешивают. Затем его прокаливают при температуре 550°С, охлаждают в сушильном шкафу и повторно взвешивают. Процент лигнина затем вычисляют по уравнению:To determine lignin, 720 ml of concentrated sulfuric acid diluted with 540 ml of deionized water to 72% (w / v) is used as a reagent. The agglomerate is half-filled with a cooled reagent (15 ° С) H 2 SO 4 and mixed until a homogeneous paste is obtained using a glass rod, while the liquid level is maintained by adding H 2 SO 4 , as the acid is consumed. After 3 hours, the acid was filtered off under vacuum and the contents washed with hot water and acetone until the residue was free of acid reagent. After that, the agglomerate is dried at a temperature of 105 ° C for 2 hours, cooled in an oven and then weighed. Then it is calcined at a temperature of 550 ° C, cooled in an oven and re-weighed. The percentage of lignin is then calculated by the equation:
% Лигнина=(100×коэффициент коррекции сухого веса)×[(вес агломерата + лигнина + вес золы)]-/вес агломерата + вес золы)/вес образца.% Lignin = (100 × dry weight correction coefficient) × [(sinter weight + lignin + ash weight)] - / sinter weight + ash weight) / sample weight .
% Целлюлозы определяют путем вычитания значения % лигнина от значения % НРВ.% Cellulose is determined by subtracting the% lignin from the% NRV.
Микробный анализMicrobial analysis
Количество живых аэробных колониеобразующих единиц подсчитывают на пластине, как количество колониеобразующих единиц (КОЕ), присутствующих на 1 г образца, которые развились за 48 часов. Образцы подвергают культивированию при 25°С на среде Chromocult agar. Присутствие Е.coli и Salmonella определяют в независимой лаборатории с использованием способов, предписанных British Standards Institution (1998).The number of living aerobic colony forming units is calculated on the plate as the number of colony forming units (CFU) present per 1 g of sample that developed in 48 hours. Samples were cultured at 25 ° C. on Chromocult agar. The presence of E. coli and Salmonella is determined in an independent laboratory using methods prescribed by the British Standards Institution (1998).
Статистический анализ данныхStatistical Data Analysis
Данные в этом исследовании анализировали с использованием компьютерного программного пакета SigmaStat®, и все значения представлены как среднее значение ±SD (стандартное отклонение). Уровни вероятности, используемые для статистической значимости, составили Р<0,05, и для сравнения различных групп обработки использовали параметрические или непараметрические тесты.The data in this study was analyzed using the SigmaStat® computer software package, and all values are presented as mean ± SD (standard deviation). The probability levels used for statistical significance were P <0.05, and parametric or nonparametric tests were used to compare different treatment groups.
Результаты и обсуждениеResults and discussion
Профили температуры во время фазы компостирования (первые 28 дней) при различных обработках представлены на фигуре 3.1. Ни в одной из обработок температура не поднялась выше 33°С, что не соответствует требованиям ЕРА (Агентство по охране окружающей среды) PFRP (обработки для дополнительного уменьшения болезнетворных микроорганизмов), в соответствии с предписаниями US-EPA 40 CFR Part 503 (Hay, 19%). Хотя повышение температуры представляет только индикатор микробиологической активности (Jimenez и Garcia, 1991), наблюдаемые пониженные значения температуры представили собой результат высокого содержания влаги (70%) материала, а не недостатка микроорганизмов. Поэтому, возможно, что более высокие температуры могли рыть получены, если бы во время загрузки исходное содержание влаги материала было ниже. Низкие температуры, с другой стороны, могут помочь сохранить азот (N), в материале компоста, поскольку высокие температуры могут привести к высоким потерям N в форме NH3 на ранних этапах компостирования (Sanchez-Mondero и др., 2001).Temperature profiles during the composting phase (first 28 days) during various treatments are presented in figure 3.1. In none of the treatments did the temperature rise above 33 ° C, which does not meet the requirements of EPA (Environmental Protection Agency) PFRP (treatments to further reduce pathogens), in accordance with the requirements of US-
В виду низких температур и требований ЕРА было решено провести анализ на общее содержание форм coli Е.coli и Salmonella spp. в конечных продуктах. Присутствие бактерий-палочек часто используют как индикатор общего санитарного качества почвенной и водной среды, и они являются легко определяемыми (Hassen и др., 2001). Е.coli являются наиболее часто представленными бактериями в группе фекальных палочек Le Minor, 1984), и поэтому их можно использовать как индикатор наличия фекальных палочек. Присутствие сальмонеллы рассматривают как основную проблему гигиенического качества компоста (Hay, 1996) с учетом заболеваний, которые могут возникнуть в результате загрязнения.In view of the low temperatures and EPA requirements, it was decided to analyze the total content of E. coli and Salmonella spp coli forms. in final products. The presence of stick bacteria is often used as an indicator of the overall sanitary quality of soil and water, and they are easily identifiable (Hassen et al., 2001). E. coli are the most commonly represented bacteria in the group of fecal bacilli (Le Minor, 1984), and therefore they can be used as an indicator of the presence of fecal bacilli. The presence of salmonella is considered as the main problem of the hygienic quality of compost (Hay, 1996), taking into account diseases that may result from contamination.
Во всех продуктах Е.coli или Salmonella не были обнаружены, что означает, что конечные продукты в данном исследовании должны быть безопасными для общего распространения. Суммарное количество палочек было в диапазоне от 2430 до 2903 КОЕ.All E. coli or Salmonella products were not detected, which means that the final products in this study must be safe for general distribution. The total number of sticks was in the range from 2430 to 2903 CFU.
Процентное содержание CO2 и O2 в воздухе показано на фигурах 3.2 и 3.3, причем наибольшая активность наблюдается в течение первых 8 дней. Это соответствует повышению наблюдаемой температуры, что является нормой во время обычного процесса компостирования (Tuomela и др., 2000). Параметры питательных веществ (СОУ, Р[сумм], P-Bray 1, NH4, NO2 и NO3) для различных обработок в момент загрузки представлены в Таблице 3.1, и на момент загрузки не наблюдалось существенных различий (Р>0,05), в измеряемых параметрах между обработками, включающими использование SS. Среднее процентное изменение этих параметров после компостирования и компостирования с использованием земляных червей представлено в Таблице 3.2. При этом не наблюдается существенного различия (Р>0,05) в среднем процентном изменении СОУ в различных группах. Это может происходить, вследствие того, что температура при обработке не превышает 33°С, и потери углерода в форме CO2 из систем минимальны.The percentage of CO 2 and O 2 in the air is shown in figures 3.2 and 3.3, with the highest activity observed during the first 8 days. This corresponds to an increase in the observed temperature, which is the norm during the normal composting process (Tuomela et al., 2000). The parameters of nutrients (СОУ, Р [sum] , P-
Все обработки, включающие использование SS, показали существенное увеличение общего содержания Р в диапазоне от 78,60->100%. Хотя при всех обработках значение Р-Bray 1 повысилось, только в группах SS+WC и SS+WC+EM это увеличение было статистически значимым (Р<0,05). Авторы Ghosh и др. (1999) определили, что органические отходы, компостированные с использованием земляных червей, выделяют большее количество Р-Bray 1. Они приписали это тому, что земляные черви используют Р, в качестве питательного вещества в своих телах для синтеза и освобождения остающегося Р в минерализованной форме, и пришли к выводу, что Компостирование с использованием земляных червей может быть эффективным способом производства лучшей Р подкормки, из органических отходов. Этот результат отличается от других исследований, в которых содержание растворимого Р снижается после компостирования (Vuorinen и Saharinen, 1997) и компостирования с использованием земляных червей (Ndegwa и Thompson, 2001).All treatments, including the use of SS, showed a significant increase in the total P content in the range from 78.60-> 100%. Although the value of P-
Концентрация N в компостируемых материалах отходов представляет один из наиболее важных факторов исследования при определении их агрономической ценности, при этом содержание NH4 и NO3 является наиболее интересным, поскольку эти соединения могут непосредственно усваиваться корневыми системами растений (Sanchez-Mondero и др., 2001). Содержание NH4 при всех обработках, включающих использование SS, показало значимое снижение (Р<0,05) в диапазоне от 92,57 ->100%, в то время как обработка с использованием WC показала его увеличение более чем на 100% с действительным конечным значением 1,77±0,80 ммоль л-1. Содержание NO2 показало значимое повышение (Р<0,05) при всех обработках, включающих SS, и не значимое (Р>0,05) изменение наблюдалось при обработке с использованием WC. В соответствии с публикацией Sanchez-Mondero и др. (2001) присутствие NО2 в компостируемом материале представляет собой очевидный указатель на анаэробные условия во время компостирования. Такие условия могут формироваться из-за высокого содержания влаги в материале, что приводит к развитию анаэробной микросреды. Все группы обработки показали значимое увеличение (Р<0,05) NO3, превышающее 100%. Это можно объяснить тем фактом, что во время компостирования образование азотсодержащих соединений происходит следующим образом:The concentration of N in composted waste materials is one of the most important research factors in determining their agronomic value, while the content of NH 4 and NO 3 is most interesting, since these compounds can be directly absorbed by plant root systems (Sanchez-Mondero et al., 2001) . The NH 4 content in all treatments involving the use of SS showed a significant decrease (P <0.05) in the range from 92.57 -> 100%, while treatment using WC showed an increase of more than 100% with the actual the final value of 1.77 ± 0.80 mmol l -1 . The NO 2 content showed a significant increase (P <0.05) for all treatments, including SS, and a non-significant (P> 0.05) change was observed when processing using WC. According to a publication by Sanchez-Mondero et al. (2001), the presence of NO 2 in a compostable material is an obvious indication of anaerobic conditions during composting. Such conditions can be formed due to the high moisture content in the material, which leads to the development of anaerobic microenvironment. All treatment groups showed a significant increase (P <0.05) NO 3 in excess of 100%. This can be explained by the fact that during composting the formation of nitrogen-containing compounds occurs as follows:
2NH4 ++3O2→NO2 -+4Н++2H2O (Nitrosomonas spp.)2NH 4 + + 3O 2 → NO 2 - + 4H + + 2H 2 O (Nitrosomonas spp.)
2NO2 -+O2→2NO3 - (Nitrobacter spp.)2NO 2 - + O 2 → 2NO 3 - (Nitrobacter spp.)
Однако существуют различия между различными видами обработки со следующими диапазонами значимости (Р<0,05); SS+WC+e/w и SS+WC+EM+e/w>SS+WC и SS+WC+EM>WC.However, there are differences between different types of processing with the following ranges of significance (P <0.05); SS + WC + e / w and SS + WC + EM + e / w> SS + WC and SS + WC + EM> WC.
В конце исследования концентрация NO3 была выше, чем концентрация NH4, что указывает на правильный ход процесса компостирования (Finstein и Miller, 1985). Кроме того, отношение NH4:NO3 (Таблица 3.2) было ниже 0,16, что указывает на созревание компоста (Zucconi и de Bertoldi, 1987), во всех обработках его значение находилось в диапазоне от 0,011 до 0,0016, за исключением обработки с использованием WC (0,27). При этом не было значимых различий (Р>0,05) между значениями этого отношения при обработках, включающих SS, что указывает на то, что отсутствует какое-либо различие в развитии азотсодержащих продуктов между компостированием, засевом микроорганизмов и компостированием с использованием земляных червей.At the end of the study, the concentration of NO 3 was higher than the concentration of NH 4 , which indicates the correct course of the composting process (Finstein and Miller, 1985). In addition, the NH 4 : NO 3 ratio (Table 3.2) was below 0.16, which indicates compost ripening (Zucconi and de Bertoldi, 1987), in all treatments its value was in the range from 0.011 to 0.0016, except processing using WC (0.27). At the same time, there were no significant differences (P> 0.05) between the values of this ratio in treatments involving SS, which indicates that there is no difference in the development of nitrogen-containing products between composting, sowing of microorganisms and composting using earthworms.
Значения физических параметров (TS, VS, Ash, %HPB, % лигнина и % целлюлозы) и рН при различных обработках в начале эксперимента показаны в Таблице 3.3, без существенных отличий (Р>0,05) между различными группами. Средние процентные изменения этих параметров после завершения компостирования и компостирования с использованием земляных червей представлены в Таблице 3.4, при этом не наблюдаются значимые изменения (Р>0,05) при обработке с применением WC. Через 112 дней компостирования и компостирования с использованием земляных червей, значение рН для WC показало уменьшение на 5,75% (Р>0,05), в то время как при обработке с отстоем сточных вод его значение показало увеличение в диапазоне от 13,67 до 26,47%, причем все эти значения были статистически значимыми (Р<0,05). Это соответствует основной тенденции изменения рН в ходе компостирования, когда исходное уменьшение наблюдается из-за формирования органических кислот, после чего его значение повышается в результате высвобождения аммония (Tuomela и др., 2000). Содержание TS и золы показало общее увеличение, и значение VS и лигнина - общее уменьшение, но только при обработке компостированием с использованием земляных червей эти изменения были статистически достоверные (Р<0,05).The physical parameters (TS, VS, Ash,% HPB,% lignin and% cellulose) and pH for various treatments at the beginning of the experiment are shown in Table 3.3, without significant differences (P> 0.05) between different groups. The average percentage changes in these parameters after composting and composting using earthworms are presented in Table 3.4, with no significant changes (P> 0.05) when processing using WC. After 112 days of composting and composting using earthworms, the pH value for WC showed a decrease of 5.75% (P> 0.05), while when processing with sewage sludge, its value showed an increase in the range of 13.67 up to 26.47%, and all these values were statistically significant (P <0.05). This corresponds to the main tendency of pH change during composting, when the initial decrease is observed due to the formation of organic acids, after which its value increases as a result of the release of ammonium (Tuomela et al., 2000). The content of TS and ash showed a general increase, and the value of VS and lignin showed a general decrease, but only when composted using earthworms were these changes statistically significant (P <0.05).
В соответствии с Neuhauser и др. (1988), увеличение содержания золы и снижение VS представляют собой показатели стабилизации компостируемых материалов. Увеличение TS, вероятно, происходит вследствие того, что материал, который подвергают компостированию с использованием земляных червей, физически разрушается, и поэтому увеличивается его плотность, а также, благодаря тому факту, что содержание влаги (как функция TS) материала существенно ниже. Также наблюдается уменьшение объема материала, хотя для этого показателя не были получены количественные характеристики. Такое уменьшение объема и снижение содержания влаги способствуют снижению затрат на обработку и транспортировку.According to Neuhauser et al. (1988), an increase in ash content and a decrease in VS are indicators of stabilization of compostable materials. The increase in TS is probably due to the fact that the material that is composted using earthworms is physically destroyed, and therefore its density increases, and also due to the fact that the moisture content (as a function of TS) of the material is significantly lower. A decrease in the volume of material is also observed, although quantitative characteristics have not been obtained for this indicator. Such a decrease in volume and a decrease in moisture content contribute to lower processing and transportation costs.
Процентное содержание % НРВ и % целлюлозы достоверно уменьшилось (Р<0,05) во всех обработках, содержащих SS, без значимого различия (Р>0,05) между различными обработками. Деградация целлюлозы коррелирует с микробиомассой (Entry and Bachman, 1995), целлюлоза также может использоваться поверхностными земляными червями, в качестве прямого источника пищи (Zhang и др., 2000). Пищеварительные каналы земляных червей, однако, снижают биомассу микробов в почве (Zhang и др., 2000), что может объяснить, почему степень разрушения целлюлозы при обработках без земляных червей была незначительно выше, хотя и статистически недостоверно (Р>0,05). Достоверное снижение (Р<0,05) % лигнина наблюдали только в двух обработках при компостировании с использованием земляных червей. Это может происходить вследствие того, что разрушение лигнина регулируется толщиной материала (Tuomela и др., 2000), и земляные черви едят, размалывают и переваривают органические отходы, преобразуя их в гораздо более мелкие материалы (Aranda и др., 1999).The percentage of% NRB and% cellulose significantly decreased (P <0.05) in all treatments containing SS, without a significant difference (P> 0.05) between different treatments. Cellulose degradation correlates with microbiomass (Entry and Bachman, 1995); cellulose can also be used by surface earthworms as a direct food source (Zhang et al., 2000). The digestive channels of earthworms, however, reduce the biomass of microbes in the soil (Zhang et al., 2000), which may explain why the degree of cellulose destruction during treatments without earthworms was slightly higher, although it was statistically unreliable (P> 0.05). A significant decrease (P <0.05)% of lignin was observed in only two treatments with composting using earthworms. This may be due to the fact that the destruction of lignin is regulated by the thickness of the material (Tuomela et al., 2000), and earthworms eat, grind and digest organic waste, transforming them into much smaller materials (Aranda et al., 1999).
Entry и Bachman (1995) также сделали вывод, что деградация целлюлозы, а не лигнина коррелирует с биомассой микроорганизмов, в то время как Faure и Deschamps (1991) нашли, что засев органических отходов целлюлозолитическими и лигнинолитическими бактериями не оказывает влияния на деградацию. Кроме того, земляные черви могут потреблять материал с высоким содержанием лигнина, в результате чего поддерживается устойчивый размер популяции (Senpati и др., 1999).Entry and Bachman (1995) also concluded that cellulose degradation rather than lignin correlates with the biomass of microorganisms, while Faure and Deschamps (1991) found that inoculation of organic waste by cellulolytic and ligninolytic bacteria does not affect degradation. In addition, earthworms can consume material with a high lignin content, resulting in a stable population size (Senpati et al., 1999).
Результаты анализа размеров частиц приведены в Таблице 3.5, где он выражен как среднее геометрическое значение размера и геометрическое стандартное отклонение, а также как процентное изменение. Обработка компостированием с использованием земляных червей с засевом ЕМ приводит к наибольшему уменьшению размера частиц, после чего следует обработка компостированием с использованием земляных червей без засева микроорганизмами. Эти две группы также показали меньшую гетерогенность, которая выразилась в большем значении наблюдавшегося геометрического стандартного отклонения. Такое, возможно, происходит из-за присутствия биологически неактивного материала, например, пластика (побочные продукты взрывчатых веществ, используемых при горных разработках), присутствующего в древесной щепе.The particle size analysis results are shown in Table 3.5, where it is expressed as the geometric mean of the size and geometric standard deviation, as well as the percentage change. Composting using earthworms with EM sowing results in the largest reduction in particle size, followed by composting using earthworms without sowing microorganisms. These two groups also showed less heterogeneity, which resulted in a larger value of the observed geometric standard deviation. This is possibly due to the presence of a biologically inactive material, such as plastic (by-products of explosives used in mining), present in wood chips.
Таким образом, можно сделать вывод, что древесная щепа и отстой сточных вод, обработанные в промышленных масштабах способом компостирования с использованием земляных червей, обладают лучшими качествами по сравнению с материалами, просто прошедшими обработку компостированием, в виду уменьшения содержания TS и VS, и увеличения содержания золы. Также было показано, что только обработка компостированием с использованием земляных червей показала достоверное уменьшение содержания лигнина и что добавка микробного посева не повышает скорость разрушения материала.Thus, we can conclude that wood chips and sewage sludge, treated on an industrial scale by composting using earthworms, have better qualities compared to materials that simply underwent composting, in view of the decrease in TS and VS, and increase in the content ashes. It was also shown that only composting using earthworms showed a significant decrease in the lignin content and that the addition of microbial culture does not increase the rate of destruction of the material.
ПРИМЕР 4EXAMPLE 4
В этом примере делается ссылка на следующие прилагаемые чертежи, на которых:In this example, reference is made to the following accompanying drawings, in which:
на фигуре 4 представлен график среднего значения массы тела (г) ± SD земляных червей (Е.fetida) через 84 дня (n=150). *Достоверно отличающиеся (Р<0,05). (SS - отстой сточных вод; WC - древесная щепа; ЕМ - засев микроорганизмами).4 is a graph of mean body weight (g) ± SD of earthworms (E. fetida) after 84 days (n = 150). * Significantly different (P <0.05). (SS - sewage sludge; WC - wood chips; EM - sowing by microorganisms).
Материалы и способыMaterials and methods
Высушенные на воздухе образцы древесной щепы (WC) и отстоя сточных вод SS снова получали с платиновых шахт.Air dried wood chips (WC) and SS wastewater sludge were again obtained from platinum mines.
Снова использованы земляные черви (e/w) вида Е.fetida ("тигровый червь"). Для засева в экспериментах используют коммерчески поставляемый препарат микроорганизмов (ЕМ™), который в основном состоит из видов бактерий Pseudomonas, Lactobacillus и Saccharomyces, ssp.Again used earthworms (e / w) of the species E. fetida ("tiger worm"). For seeding in experiments, a commercially available microorganism preparation (EM ™) is used, which mainly consists of the bacterial species Pseudomonas, Lactobacillus and Saccharomyces, ssp.
Используемые субстратыSubstrates Used
Используют смесь WC и SS в отношении 3:1 (сухая масса кг-1). Сухие ингредиенты смешивают и увлажняют дистиллированной водой до 70% (мас.) содержания влаги. Исследуют две группы обработки с тремя повторами в каждой, обработки включают применение смесей WC+SS и WC+SS+EM. Субстрат помещают в пластмассовые емкости (60×40×30 см) и устанавливают в камеру искусственного климата (25°С), и компостируют в течение 28 дней. После 28 дней компостирования вводят 100 половозрелых червей. Задержку ввода червей используют для исключения воздействия на червей возможных высоких температур во время исходной термофильной фазы компостирования.Use a mixture of WC and SS in a ratio of 3: 1 (dry weight kg -1 ). The dry ingredients are mixed and moistened with distilled water to 70% (wt.) Moisture content. Two treatment groups with three repetitions in each are examined; treatments include the use of mixtures WC + SS and WC + SS + EM. The substrate is placed in plastic containers (60 × 40 × 30 cm) and installed in an artificial climate chamber (25 ° C), and composted for 28 days. After 28 days of composting, 100 sexually mature worms are introduced. The worm entry delay is used to exclude the effect of possible high temperatures on the worms during the initial thermophilic phase of composting.
Рост и ход воспроизводстваGrowth and reproduction
Каждые 14 дней в течение 94 дней, после периода компостирования 28 дней, определяют биомассу земляных червей и содержание влаги в отслеживаемых субстратах. Биомассу определяют путем выемки 50 червей из каждого контейнера, с их промывкой в дистиллированной воде и сушкой на бумажных полотенцах. Затем червей взвешивают в заполненной водой взвешивающей лодочке, используя весы Sartorius. Это предотвращает обезвоживание червей, которое влияет на их вес.Every 14 days for 94 days, after a composting period of 28 days, the biomass of earthworms and the moisture content of the monitored substrates are determined. Biomass is determined by removing 50 worms from each container, washing them in distilled water and drying on paper towels. The worms are then weighed in a water-filled weighing boat using a Sartorius scale. This prevents the worms from being dehydrated, which affects their weight.
Жизнеспособность коконов определяют путем случайной выборки 72 коконов из каждого контейнера и помещения их во множество тарелочек, наполненных дистиллированной водой. Воду в тарелочках заменяют каждый третий день для предотвращения роста бактерий, что может отрицательно повлиять на результаты. Количество вылупившихся коконов и количество вылуплений на кокон записывают в течение четырех недель.The viability of the cocoons is determined by randomly selecting 72 cocoons from each container and placing them in many plates filled with distilled water. Water in trays is replaced every third day to prevent the growth of bacteria, which can adversely affect the results. The number of hatched cocoons and the number of hatchings per cocoon are recorded for four weeks.
Анализ содержания тяжелых металловHeavy metal analysis
Перед экспериментом и по его окончании из субстрата изымают девять земляных червей на группу. После этого червей помещают на влажную фильтровальную бумагу в чашки Петри на период 24 часа, для очищения содержимого их кишечника. Это производят для исключения искажения результатов в отношении действительного содержания тяжелого металла в тканях червя из-за наличия тяжелых металлов в содержимом кишечника. После этого периода в 24 часа червей промывают в дистиллированной воде, высушивают на бумажных полотенцах и убивают замораживанием. Их по отдельности взвешивают и замораживают (-74°С) в многогранных пробирках для проведения анализа на наличие тяжелых металлов на последующих этапах. Образцы субстрата также отбирают, помещают в полиэтиленовые пакеты и охлаждают до проведения анализа на содержание тяжелых металлов. Образцы червей и компоста настаивают, как предписано в публикации Katz и Jennis (1983). Образцы по отдельности высушивают и перемалывают, после чего их сжигают при температуре 550°С. После этого их индивидуально помещают в пробирки и добавляют 10 мл азотной кислоты (HNO3) с концентрацией 55%. Образцы оставляют на ночь при комнатной температуре для начала процесса настаивания. На следующий день образцы нагревают до температуры 40-60°С в течение двух часов и затем до температуры 120-130°С в течение часа, после чего их оставляют охлаждаться. Затем добавляют 1 мл перхлорной кислоты (НСlO) с концентрацией 70%, и эту смесь повторно нагревают до температуры 120 - 130°С в течение часа. После остывания образцов добавляют 5 мл дистиллированной воды. Образцы затем повторно нагревают до температуры 120-130°С, пока выделяется пар. После окончательного остывания образцов проводят их микрофильтрацию.Nine earthworms per group are removed from the substrate before and after the experiment. After this, the worms are placed on wet filter paper in Petri dishes for a period of 24 hours, to cleanse the contents of their intestines. This is done to avoid distortion of the results with respect to the actual content of heavy metal in the tissues of the worm due to the presence of heavy metals in the contents of the intestine. After this period, at 24 hours, the worms are washed in distilled water, dried on paper towels and killed by freezing. They are individually weighed and frozen (-74 ° C) in multifaceted tubes to analyze for the presence of heavy metals in subsequent steps. Substrate samples are also taken, placed in plastic bags and cooled until analysis for the content of heavy metals. Samples of worms and compost insist, as prescribed by Katz and Jennis (1983). The samples are individually dried and ground, after which they are burned at a temperature of 550 ° C. After that, they are individually placed in test tubes and add 10 ml of nitric acid (HNO 3 ) with a concentration of 55%. Samples are left overnight at room temperature to begin the infusion process. The next day, the samples are heated to a temperature of 40-60 ° C for two hours and then to a temperature of 120-130 ° C for an hour, after which they are left to cool. Then add 1 ml of perchloric acid (HclO) with a concentration of 70%, and this mixture is reheated to a temperature of 120-130 ° C for one hour. After cooling the samples add 5 ml of distilled water. The samples are then reheated to a temperature of 120-130 ° C until steam is released. After the final cooling of the samples, they are microfiltered.
Растворы фильтруют через фильтровальную бумагу Whatman №6 в мерные колбы объемом 20 см3, с использованием держателей микрофильтров Sartorius и пластиковых шприцов. Отфильтрованный раствор разбавляют дистиллированной водой до 20 см3. Проводят микрофильтрацию этих растворов объемом 20 см через фильтровальную бумагу Sartorius Cellulose Nitrate 0,45 мкм в поливиниловые контейнеры и подвергают анализу с использованием плазменной спектроскопии с индуктивной связью (ICP-AES) для определения наличия различных металлов.The solutions are filtered through Whatman No. 6 filter paper into 20 cm 3 volumetric flasks using Sartorius microfilter holders and plastic syringes. The filtered solution is diluted with distilled water to 20 cm 3 . Microfiltrate these solutions with a volume of 20 cm through 0.45 μm Sartorius Cellulose Nitrate filter paper into polyvinyl containers and analyze using inductively coupled plasma spectroscopy (ICP-AES) to determine the presence of various metals.
Статистический анализ данныхStatistical Data Analysis
Данные в этом исследовании анализируют с использованием компьютерного программного пакета SigmaStat®, и все значения представляют как среднее значение ± SD (стандартное отклонение). Уровни вероятности, используемые для статистической значимости, составляют Р<0,05, и параметрические или непараметрические тесты используют для сравнения групп.The data in this study is analyzed using the SigmaStat® computer software package, and all values are presented as mean ± SD (standard deviation). The probability levels used for statistical significance are P <0.05, and parametric or nonparametric tests are used to compare groups.
Результатыresults
Ни на одном из этапов исследования не наблюдались случаи смертности, и средние значения изменения биомассы Е.fetida представлены на фигуре 4. Перед введением в смесь для обработки средняя биомасса земляных червей при обработке SS+WC составляла 0,44±0,01 г и 0,43±0,02 г при обработке SS+WC+EM. Между этими двумя значениями не наблюдалось значимых (достоверных) различий (Р>0,05). На 14 день среднее значение биомассы земляных червей достигло максимального значения 0,81±0,02 г и 0,77±0,02 г в группах SS+WC и SS+WC+EM соответственно, так что оба этих значения значимо (Р<0,05) превышали исходное значение биомассы. С 14 до 84 дня средняя биомасса уменьшилась до 0,49±0,03 г в SS+WC и 0,51±0,01 г в SS+WC+EM, достоверной разницей (Р<0,05) между двумя значениями. Оба эти значения были значимо (Р<0,05) выше, чем исходное значение биомассы.No mortality cases were observed at any of the stages of the study, and the average values of the change in the biomass of E. fetida are presented in Figure 4. Before introducing into the mixture for processing the average biomass of earthworms when processing SS + WC was 0.44 ± 0.01 g and 0 , 43 ± 0.02 g when processing SS + WC + EM. No significant (significant) differences were observed between these two values (P> 0.05). On
Среднее вылупление коконов, производимых в группе SS+WC, составило 46,8±2,4% (n=216), что было существенно ниже чем 68,0±2,8% (n=216) в группе SS+WC+EM. Среднее количество вылуплений на кокон составило 2,7±0,1 для SS+WC и 3,0±0,2 для SS+WC+EM группы, при этом не наблюдалось достоверного различия (Р>0,05) между двумя значениями.The average hatching of cocoons produced in the SS + WC group was 46.8 ± 2.4% (n = 216), which was significantly lower than 68.0 ± 2.8% (n = 216) in the SS + WC + group EM. The average number of hatchings per cocoon was 2.7 ± 0.1 for SS + WC and 3.0 ± 0.2 for SS + WC + EM groups, and there was no significant difference (P> 0.05) between the two values.
Содержание тяжелых металлов в двух смесях субстрата для Al, As, Cu и Ni приведено в Таблице 4.1, и было определено, что для выбранных металлов отсутствуют значимые различия (Р>0,05). Исходные и конечные дозовые нагрузки тяжелых металлов, проявившиеся в тканях земляных червей, представлены в Таблице 4.2. Первоначально не наблюдалось статистического различия (Р>0,05) между концентрациями тяжелых металлов в тканях земляных червей в двух группах. После окончания эксперимента содержание тяжелых металлов в тканях земляных червей при использовании SS+WC было существенно выше (Р<0,05), чем в начале для всех тяжелых металлов, по которым производили измерение, за исключением As, содержание которого было ниже предела чувствительности 0,05 мкг·г-1. В тканях земляных червей, которых использовали в группе SS+WS+ЕМ, содержание тяжелых металлов через 84 дня значимо не изменилось (Р>0,05). Показатель биоконцентрации (ПБК (BCF)) для различных тяжелых металлов в тканях земляных червей после 84 дней периода компостирования с использованием земляных червей показан в Таблице 4.3. Очевидно, что ПБК земляных червей в группе SS+WC был практически вдвое выше, чем в группах SS+WC+EM для Al, Cu и Ni.The content of heavy metals in two mixtures of the substrate for Al, As, Cu, and Ni is given in Table 4.1, and it was determined that for the selected metals there were no significant differences (P> 0.05). The initial and final dose loads of heavy metals, manifested in the tissues of earthworms, are presented in Table 4.2. Initially, there was no statistical difference (P> 0.05) between the concentrations of heavy metals in the tissues of earthworms in the two groups. After the experiment, the content of heavy metals in the tissues of earthworms using SS + WC was significantly higher (P <0.05) than at the beginning for all heavy metals that were measured, with the exception of As, the content of which was below the sensitivity limit 0 05 mcg g -1 . In the tissues of earthworms, which were used in the SS + WS + EM group, the content of heavy metals did not significantly change after 84 days (P> 0.05). The bioconcentration index (BCF) for various heavy metals in earthworm tissues after 84 days of the composting period using earthworms is shown in Table 4.3. Obviously, the earth worm PBC in the SS + WC group was almost twice as high as in the SS + WC + EM groups for Al, Cu, and Ni.
ОбсуждениеDiscussion
Из этих результатов (фигура 4 и Таблиц 4.1-4.3) очевидно, что земляные черви в обеих группах обработки подвергаются воздействию смеси загрязнителей, помимо прочего, Al, Cu и Ni. Это затрудняет оценку влияния токсических веществ, так как действительный риск организма определяли по наличию этих токсических веществ. Влияние Cu (Spurgeon и Hopkin, 1995; Van Gestel и др., 1991) и Ni (Lock и Janssen, 2002; Scott-Fordsmand и др., 1998) на рост и воспроизводство хорошо документированы, но в настоящее время доступно незначительное количество информации о влиянии алюминия, или такие данные отсутствует вообще. Кроме того, отсутствует литература по воздействию этих металлов в смесях, на червей Е.fetida. Что касается вреда, который эти металлы могут оказывать в программах восстановления растительного покрова, Al, Cu и Ni представляют большую опасность, чем диапазоны, предложенные DWAF (1996) для использования в сельском хозяйстве. Это следует учитывать при выборе видов растений, используемых при восстановлении растительного покрова, а также при отслеживании количества этих металлов, просачивающегося в грунтовые воды.From these results (Figure 4 and Tables 4.1-4.3) it is obvious that earthworms in both treatment groups are exposed to a mixture of pollutants, among other things, Al, Cu and Ni. This makes it difficult to assess the effect of toxic substances, since the actual risk of the organism was determined by the presence of these toxic substances. The effects of Cu (Spurgeon and Hopkin, 1995; Van Gestel et al., 1991) and Ni (Lock and Janssen, 2002; Scott-Fordsmand et al., 1998) on growth and reproduction are well documented, but little information is currently available. about the effect of aluminum, or no such data at all. In addition, there is no literature on the effects of these metals in mixtures on E. fetida worms. Regarding the harm that these metals can cause in land cover restoration programs, Al, Cu and Ni are more dangerous than the ranges proposed by DWAF (1996) for use in agriculture. This should be taken into account when choosing the types of plants used to restore the vegetation cover, as well as when tracking the amount of these metals that seep into the groundwater.
Данные по росту сравнивали с проведенными ранее исследованиями, где было определено, что черви Е.fetida достигают среднего значения биомассы ± 0,45 г при оптимальных условиях (Reinecke и др., 1992). Тот факт, что средняя "биомасса червей в группах SS+WC была значимо ниже (Р<0,05), чем показанная при обработках SS+WC+EM, может оказывать непосредственное влияние на биологическую доступность тяжелых металлов в этих субстратах. Однако обе группы показали снижение биомассы после 14 дней (фигура 4), что можно связать с наличием повышенных концентраций тяжелых металлов. Поэтому рост можно рассматривать как чувствительный параметр при оценке влияния Al, Cu и Ni для Е. fetida. Это соответствует результатам проведенных ранее исследований по влиянию Cu в форме CuNO3 на рост (Reinecke и Reinecke, 1996), в результате которых определили, что отрицательное влияние на рост Е.fetida сказывается при концентрациях 200 мкг г-1.Growth data were compared with previous studies where it was determined that E. fetida worms reached an average biomass of ± 0.45 g under optimal conditions (Reinecke et al., 1992). The fact that the average "biomass of worms in the SS + WC groups was significantly lower (P <0.05) than that shown for SS + WC + EM treatments can directly affect the bioavailability of heavy metals in these substrates. However, both groups showed a decrease in biomass after 14 days (Figure 4), which can be attributed to the presence of elevated concentrations of heavy metals. Therefore, growth can be considered as a sensitive parameter in assessing the effects of Al, Cu and Ni for E. fetida. This is consistent with the results of previous studies on the effect of Cu in the form of CuNO 3 on growth (Reinecke and Reinecke, 1996), as a result of which it was determined that a negative effect on the growth of E. fetida affects at concentrations of 200 μg g -1 .
Таким образом, в отношении роста как конечной точки, можно сделать вывод, что компостирование древесной щепы и отстоя сточных вод с использованием земляных червей Е.fetida является экономически приемлемым. С учетом того факта, что земляные черви в смеси, содержащей засев микроорганизмами, развивались лучше, при выборе среднего значения биомассы, в качестве конечной точки, можно ожидать, что при этом можно получить лучшие результаты для полномасштабных технологий компостирования с использованием земляных червей.Thus, regarding growth as an endpoint, it can be concluded that composting wood chips and sewage sludge using earthworms of E. fetida is economically acceptable. Considering the fact that earthworms in a mixture containing microorganism inoculation developed better, by choosing the average biomass as the endpoint, it can be expected that better results can be obtained for full-scale composting technologies using earthworms.
Среднее значение вылупляемости, которое можно рассматривать как конечную точку для репродуктивного развития, было достоверно выше (Р<0,05) для группы SS+WC+EM, чем для группы SS+WC, хотя при этом не было различия (Р>0,05) в среднем количестве вылупляемости между этими видами обработки.The average hatching value, which can be considered as the endpoint for reproductive development, was significantly higher (P <0.05) for the SS + WC + EM group than for the SS + WC group, although there was no difference (P> 0, 05) the average number of hatching between these types of processing.
Venter и Reinecke (1988) сделали вывод, что среднее увеличение вылупляемости коконов, производимых Е.fetida, составило 73%, и что каждый кокон производил в среднем 2,7 вылупившихся личинок. Уровень вылупляемости 68% червей в смеси SS+WC+EM был предпочтительным при сравнении со значением 73%, установленным Venter и Reinecke (1988), хотя вылупляемость коконов при использовании смеси SS+WC была значительно ниже, на уровне 45%. Данные, относящиеся к вылупляемости в субстрате SS+WC, с высокими концентрациями Ni (551 мкг·г-1) и Cu (315 мкг·г-1), соответствовали результатам авторов предыдущих исследований. Lock и Janssen (2002) отмечают, что ЕС50 для Ni, полученное на основе производства коконов, составляет 362 мкг·г-1, a Spurgeon и Hopkin (1995) нашли, что воспроизводство земляных червей существенно снижается при загрязнении почвы медью. Reinecke и Reinecke (1996) определили, что Е.fetida не производят коконы при концентрации Cu 200 мкг·г-1. Увеличение вылупляемости поэтому представляет собой гораздо более чувствительный параметр, чем рост, при оценке потенциала использования Е.fetida при компостировании древесной щепы или отстоя сточных вод с использованием земляных червей.Venter and Reinecke (1988) concluded that the average hatchability of cocoons produced by E. fetida was 73%, and that each cocoon produced an average of 2.7 hatched larvae. A hatching level of 68% of the worms in the SS + WC + EM mixture was preferable when compared with the 73% value set by Venter and Reinecke (1988), although the hatching rate of cocoons using the SS + WC mixture was significantly lower, at 45%. Data related to hatching in the SS + WC substrate with high concentrations of Ni (551 μg · g -1 ) and Cu (315 μg · g -1 ) were consistent with the results of the authors of previous studies. Lock and Janssen (2002) note that EC 50 for Ni, based on cocoon production, is 362 μg · g -1 , while Spurgeon and Hopkin (1995) found that the reproduction of earthworms is significantly reduced when copper is contaminated with soil. Reinecke and Reinecke (1996) determined that E. fetida did not produce cocoons at a Cu concentration of 200 μg · g -1 . An increase in hatchability is therefore a much more sensitive parameter than growth when assessing the potential for using E. fetida in composting wood chips or sewage sludge using earthworms.
Тот факт, что увеличение вылупляемости в группах, засеянных микроорганизмами, было выше, вероятно можно связать с тем, что Ni и Cu, которые оказывают отрицательное влияние на воспроизводство, в этом случае в меньшей степени доступны для земляных червей. Микроорганизмы позволяют активно (биоаккумуляция) и пассивно (биосорбция) концентрировать металлы (Unz и Shuttleworth, 1996). Экспериментально было показано, что Saccharomyces (Simmons и др., 1995) и Pseudomonas (Churchill и др., 1995), причем оба эти вида присутствовали в засеве, проявляют широкие изменения в биосорбции металлов. Это может объяснить разногласия, наблюдающиеся в данных роста и репродуктивности между двумя группами. Этот факт можно проверить по уровню дозовой нагрузки тяжелыми металлами, определенными в тканях земляных червей, когда черви в субстрате, содержащем засев микроорганизмами, имели существенно более низкие (Р<0,05) уровни Al, Cu и Ni, что также отражалось на вычисляемых значениях ПБК.The fact that the increase in hatchability in groups seeded with microorganisms was higher can probably be related to the fact that Ni and Cu, which have a negative effect on reproduction, are less accessible to earthworms in this case. Microorganisms allow active (bioaccumulation) and passive (biosorption) concentration of metals (Unz and Shuttleworth, 1996). It was experimentally shown that Saccharomyces (Simmons et al., 1995) and Pseudomonas (Churchill et al., 1995), both of which were present in seeding, show wide changes in metal biosorption. This may explain the differences in growth and reproductive data between the two groups. This fact can be verified by the level of dose loading with heavy metals determined in the tissues of earthworms, when the worms in the substrate containing microorganism inoculated had significantly lower (P <0.05) levels of Al, Cu, and Ni, which also reflected in the calculated values PBC.
Выводыfindings
Можно сделать вывод, что рост червей вида Е.fetida не замедляется при использовании его для компостирования с использованием земляных червей получаемой промышленно древесной щепы и отстоя сточных вод, или при добавлении засева микроорганизмами. Репродуктивное развитие земляных червей в группах обработки SS+WS снижалось, и наблюдалась биоконцентрация Al, Cu и Ni в их тканях. Земляные черви в группе обработки с добавлением засева микроорганизмами, в отличие от этого, не проявляли биоконцентрацию тяжелых металлов в своих тканях и имели существенно более высокое репродуктивное развитие, чем в группах обработки без засева микроорганизмами. Это указывает на то, что микроорганизмы, представленные в засеве, делают тяжелые металлы, присутствующие в смесях древесной щепы и в отстое сточных вод, недоступными в результате их биосорбции и бионакопления.It can be concluded that the growth of worms of the species E. fetida does not slow down when used for composting using earthworms from industrially produced wood chips and sewage sludge, or when microorganism inoculates it. The reproductive development of earthworms in the treatment groups SS + WS decreased, and bioconcentration of Al, Cu, and Ni was observed in their tissues. Earthworms in the treatment group with the addition of inoculation with microorganisms, in contrast, did not show bioconcentration of heavy metals in their tissues and had a significantly higher reproductive development than in the treatment groups without inoculation of microorganisms. This indicates that the microorganisms present in the sowing make heavy metals present in mixtures of wood chips and sludge sewage, inaccessible as a result of their biosorption and bioaccumulation.
Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее экономически реальный способ биоконвертирования древесной щепы и отстоя сточных вод с использованием червей Е.fetida представляет способ с добавлением засева микроорганизмами.Thus, we can conclude that the most economically feasible method of bioconverting wood chips and sewage sludge using E.fetida worms is a method with the addition of seeding by microorganisms.
ПРИМЕР 5EXAMPLE 5
В этом примере делается ссылка на следующие прилагаемые чертежи, на которых:In this example, reference is made to the following accompanying drawings, in which:
на фигуре 5 показан вид в перспективе вала для компостирования, и компостирования с использованием земляных червей среды для обработки массы отходов горных разработок, в соответствии с настоящим изобретением.figure 5 shows a perspective view of a shaft for composting, and composting using earthworms medium for processing the mass of waste mining, in accordance with the present invention.
По результатам экспериментальных исследований был сделан вывод, что для успешного компостирования древесной щепы (WC) и отстоя сточных вод (SS), требуется использовать их в соотношении 3:1 при смешивании и проводить процесс компостирования/компостирования с использованием червей в течение 4-6 месяцев.According to the results of experimental studies, it was concluded that for successful composting of wood chips (WC) and sewage sludge (SS), it is necessary to use them in a ratio of 3: 1 when mixing and to carry out the composting / composting process using worms for 4-6 months .
В коммерческом варианте способа в соответствии с настоящим изобретением первый этап состоит в компостировании смеси WC и SS в течение 30 дней с построением вала, пример которого показан на фигуре 5. После этого материал покрывают сеткой (для предотвращения истребления червей птицами) и производят компостирование с использованием земляных червей (Eisenia fetida) в течение 4-5 месяцев при соотношении 25 г червей на кг материала.In the commercial embodiment of the method in accordance with the present invention, the first step is to compost the WC and SS mixture for 30 days with the construction of a shaft, an example of which is shown in figure 5. After that, the material is covered with a net (to prevent the extermination of worms by birds) and composted using earthworms (Eisenia fetida) for 4-5 months with a ratio of 25 g of worms per kg of material.
Оптимальные размеры вала были определены, как 2 тонны смеси компоста на метр длины при высоте 1 м и ширине 2 м, как показано на фигуре 5. Это подразумевает использование 50 кг земляных червей на каждый вал.The optimal shaft dimensions were determined as 2 tons of compost mixture per meter length at a height of 1 m and a width of 2 m, as shown in Figure 5. This implies the use of 50 kg of earthworms per shaft.
Полученную компостную среду и среду, компостированную с использованием земляных червей, затем смешивают с отходами, как описано выше в Примерах 1 и 2.The compost medium obtained and the earth composted using earthworms are then mixed with the waste, as described above in Examples 1 and 2.
Было определено, что среда компостирования и среда компостирования с использованием земляных червей, в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой предпочтительную альтернативу и/или дополнение использованию верхнего слоя почвы для улучшения почвы, а также для обработки отходов древесной щепы и отстоя сточных вод, которые представляют собой основные источники органического углерода и азота и являются значимыми источниками питательных веществ и органического вещества при биопереработке в соответствии с настоящим изобретением. Древесная щепа, кроме того, является предпочтительной для использования в качестве источника органического вещества, применяемого для окультуривания почвы в ходе восстановления растительного покрова, и это является основным доводом в пользу введения древесной щепы для улучшения катионного обмена, в результате чего снижается насыщенность основаниями и улучшается способность шлама поглощать избыточные соли. Древесная щепа также улучшает физические свойства среды роста, благодаря повышению способности удержания воды. Органический материал также стимулирует биологическую активность, что является существенным для восстановления питательной среды.It has been determined that a composting environment and an earthworm composting environment, in accordance with the present invention, are a preferred alternative and / or addition to using a topsoil to improve soil, as well as to treat wood chips waste and sewage sludge that represent are the main sources of organic carbon and nitrogen and are significant sources of nutrients and organic matter in bioprocessing in accordance with this image eteniem. Wood chips are also preferred for use as a source of organic matter used to cultivate the soil during restoration of the vegetation cover, and this is the main argument in favor of introducing wood chips to improve cation exchange, which decreases base saturation and improves the ability sludge to absorb excess salts. Wood chips also improve the physical properties of the growth medium by increasing the ability to retain water. Organic material also stimulates biological activity, which is essential for restoring the nutrient medium.
Другое преимущество настоящего способа состоит в том, что отходы, получаемые при горных разработках в шахтах, такие как шлам, древесная щепа и сточные воды, используют для восстановления отвалов и для снижения загрязнения почвы, грунтовых вод и воздуха.Another advantage of the present method is that mining waste in mines, such as sludge, wood chips and wastewater, is used to recover dumps and to reduce soil, groundwater and air pollution.
Следует понимать, что в отношении состава и способа в соответствии с настоящим изобретением, возможны различные вариации в деталях при обработке отвалов, образующихся при горных разработках, без отхода от объема прилагаемой формулы изобретения.It should be understood that in relation to the composition and method in accordance with the present invention, various variations are possible in the details when processing dumps formed during mining, without departing from the scope of the attached claims.
ПРИЛОЖЕНИЕ А: ТАБЛИЦЫAPPENDIX A: TABLES
День 0 относится ко времени исходного перемешивания отходов перед их разложениемEM, inoculated with microorganisms; e / w earthworms; SS, sewage sludge; WC, wood chips
Day 0 refers to the initial mixing time of the waste before decomposition.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ZA200108361 | 2001-10-11 | ||
ZA2001/8361 | 2001-10-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004114215A RU2004114215A (en) | 2005-10-27 |
RU2389563C2 true RU2389563C2 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=25589339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114215A RU2389563C2 (en) | 2001-10-11 | 2002-10-11 | Environment and method on waste treatment in mining |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100430159C (en) |
AU (1) | AU2002335151B2 (en) |
HK (1) | HK1072395A1 (en) |
RU (1) | RU2389563C2 (en) |
WO (1) | WO2003045594A1 (en) |
ZA (1) | ZA200402219B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102701826B (en) * | 2012-06-16 | 2014-10-22 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | Method for stacking tailings for reclamation |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB468388A (en) * | 1935-02-13 | 1937-07-02 | Ig Farbenindustrie Ag | Improvements in the production of cellulose |
GB2219617B (en) * | 1988-06-09 | 1992-08-19 | David William Blowes | Treatment of mine tailings |
US5090843A (en) * | 1991-02-15 | 1992-02-25 | Grigsby Charles O | Chemical seal for waste disposal cover systems |
US6004069A (en) * | 1997-05-29 | 1999-12-21 | Falconbridge Limited | Method for capping mine waste and tailing deposits |
AUPP904699A0 (en) * | 1999-03-05 | 1999-03-25 | Managed Science Pty Ltd | Organic waste recycling device |
-
2002
- 2002-10-11 CN CNB028225767A patent/CN100430159C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-11 AU AU2002335151A patent/AU2002335151B2/en not_active Ceased
- 2002-10-11 RU RU2004114215A patent/RU2389563C2/en not_active IP Right Cessation
- 2002-10-11 WO PCT/ZA2002/000155 patent/WO2003045594A1/en not_active Application Discontinuation
-
2004
- 2004-03-19 ZA ZA2004/02219A patent/ZA200402219B/en unknown
-
2005
- 2005-07-12 HK HK05105924A patent/HK1072395A1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПЕТРОВ А.К. Технология деревообрабатывающих производств. - М.: Лесная промышленность, 1974, с.64. Технологические схемы формирования плоских отвалов с профилактикой самовозгорания. - Киев: Макеевка, 1980, с.22. ДРИЖЕНКО А.Ю. Восстановление земель при горных работах. - М.: Недра, 1985, с.80-81. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100430159C (en) | 2008-11-05 |
RU2004114215A (en) | 2005-10-27 |
AU2002335151A1 (en) | 2003-06-10 |
ZA200402219B (en) | 2005-04-26 |
WO2003045594A1 (en) | 2003-06-05 |
HK1072395A1 (en) | 2005-08-26 |
CN1585677A (en) | 2005-02-23 |
AU2002335151B2 (en) | 2007-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Khan et al. | Fertilizers and their contaminants in soils, surface and groundwater | |
Ram et al. | Fly ash for soil amelioration: a review on the influence of ash blending with inorganic and organic amendments | |
Yunusa et al. | Fly-ash: an exploitable resource for management of Australian agricultural soils | |
Wong et al. | Use of waste gypsum in the revegetation on red mud deposits: a greenhouse study | |
US7204660B2 (en) | Humic mineral reagent and method for the production thereof, method for rehabilitating polluted soils, method for detoxification of wastes of extracted and processed mineral products and recultivating rock dumps and tailing storages, method for sewage water treatment and method for sludge utilisation | |
Wijesekara et al. | Utilization of biowaste for mine spoil rehabilitation | |
Young et al. | Low levels organic amendments improve fertility and plant cover on non-acid generating gold mine tailings | |
Punshon et al. | Restoration of drastically eroded land using coal fly ash and poultry biosolid | |
Rodríguez-Vila et al. | Carbon fractionation in a mine soil amended with compost and biochar and vegetated with Brassica juncea L | |
CN108541522B (en) | Vegetation recovery method for acid mine waste dump | |
Liu et al. | Hydroxyapatite reduces potential Cadmium risk by amendment of sludge compost to turf-grass grown soil in a consecutive two-year study | |
Tiwari et al. | An analytical study of heavy metal concentration in soil of an industrial region of Chhattisgarh, central India | |
Haroon et al. | Fractionation of heavy metals in contaminated soil after amendment with composted cow manure and poultry litter | |
Jakubus et al. | Compost utilisation in a heavy metal immobilisation process evaluated by bioconcentration factors | |
RU2389563C2 (en) | Environment and method on waste treatment in mining | |
Paul | Use of fly ash in agriculture | |
Evanylo | Land application of biosolids | |
KR100764004B1 (en) | Composition of seed spray soil comprising sewage sludge and starfish powder, and preparation method thereof | |
El-Azeim et al. | Effect of biochar on sandy soil health under arid and semiarid conditions | |
Nwite et al. | Remediation of Crankcase Oil Contaminated Soil with Different Sources of Manure in Abakaliki, Southeast, Nigeria | |
Hatibu et al. | Assessment of phosphorous release from bat guano with respect to their use as organic fertilizers in crop production | |
Shaban et al. | Response of two wheat cultivars to compost application in saline soils | |
Bhat et al. | Evaluation of digested sludge as an amendment to chromium and lead contaminated Gangetic alluvial soils of India | |
Cele et al. | Amelioration of iron mine soils with biosolids: Effects on plant tissue metal content and earthworms | |
KR20100082592A (en) | Fertilizer for an abandoned mine and mehtod thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121012 |