RU2773889C1 - Способ подготовки нарушенных и опустыненных земель к биологической рекультивации и/или утилизации отходов животноводства - Google Patents
Способ подготовки нарушенных и опустыненных земель к биологической рекультивации и/или утилизации отходов животноводства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773889C1 RU2773889C1 RU2021136652A RU2021136652A RU2773889C1 RU 2773889 C1 RU2773889 C1 RU 2773889C1 RU 2021136652 A RU2021136652 A RU 2021136652A RU 2021136652 A RU2021136652 A RU 2021136652A RU 2773889 C1 RU2773889 C1 RU 2773889C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trenches
- soil
- disturbed
- cycle
- lands
- Prior art date
Links
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 244000144972 livestock Species 0.000 abstract description 8
- 239000003864 humus Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 5
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 231100000674 Phytotoxicity Toxicity 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 3
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 241000270728 Alligator Species 0.000 description 2
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 201000009910 diseases by infectious agent Diseases 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002362 mulch Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241000238421 Arthropoda Species 0.000 description 1
- 210000000481 Breast Anatomy 0.000 description 1
- 240000001307 Myosotis scorpioides Species 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 238000003975 animal breeding Methods 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogens Species 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic Effects 0.000 description 1
- 230000001488 breeding Effects 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogens Species 0.000 description 1
- 238000004181 pedogenesis Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области рекультивации нарушенных и опустыненных земель с равнинным рельефом и может быть использовано в сельском хозяйстве, экологии и горной промышленности при организации рекультивации и/или утилизации жидких органических отходов животноводческих предприятий. А именно: на полях сельскохозяйственного использования с содержанием гумуса менее 2,4% и сильно выраженной плужной подошвой, хвостохранилищах горной промышленности, старых заброшенных полях фильтрации. Способ включает два цикла, каждый из которых состоит из прокладки траншей глубиной до границы подпочвы и материнской породы, заполнения траншей жидкими отходами животноводства, мульчирования, формирования надтраншейных гряд, уплотнения и разравнивания. Прокладывание траншей и все последующие операции выполняются последовательно до полного покрытия всей площади рекультивируемого участка, после чего проводят второй цикл тех же операций, при котором траншеи прокладывают в направлении, перпендикулярном по отношению к траншеям первого цикла. Для осуществления способа при помощи траншеекопателя прорывают параллельные траншеи на глубину мощности почвы до почвенного слоя - границы подпочвы и материнской породы, в среднем от 0,5 до 1,5 м. Изобретение позволяет рекультивировать опустыненные и нарушенные земли.
Description
Изобретение относится к области рекультивации нарушенных и опустыненных земель и может быть использовано в сельском хозяйстве, экологии и горной промышленности при организации рекультивации и/или утилизации жидких органических отходов животноводческих предприятий.
Животноводческие комплексы в процессе работы создают большие объемы жидких отходов, нередко обладающих высокой фитотоксичностью. При этом стоки животноводческих комплексов содержат большое количество элементов питания растений.
Стоки животноводческих комплексов состоят из жидкой части (вода с растворенными в ней веществами) и твердой части (частиц различного размера, в том числе мелких, медленно фильтрующихся).
Известен способ обезвреживания и утилизации стоков животноводческих предприятий в «лагунах».
Лагуны представляют собой пруды в естественных экосистемах с не обезвреженными стоками, не изолированные ни от почвы, ни от воздуха. В лагуны сливают опасный для природы и человека жидкий субстрат, содержащий опасные концентрации вредных веществ и болезнетворных микроорганизмов, создающий реальную экологическую угрозу для расположенных рядом экосистем, биологических видов, и даже для проживающих на расстоянии нескольких километров людей.
Лагуны являются источником вредных испарений, средой для размножения патогенных микроорганизмов и вредных членистоногих, в том числе переносчиков болезней человека и животных.
Обезвоживание органического вещества в этих лагунах идет медленно и не эффективно, так как они постоянно пополняются водой, выпадающей с осадками. При этом в зоне лагун постоянно существует реальная угроза биологического и химического загрязнения подземных вод.
Способ утилизации отходов в лагунах в настоящее время осуществляется на практике, но, по нашему мнению, является экологически опасным и должен быть запрещен.
Почва как хранилище биогенных элементов содержит колоссальное количество углерода, но за последние несколько столетий она потеряла в среднем 150 тонн органического вещества на 1 га. Учитывая, что все пригодные для сельскохозяйственного использования земли распаханы, потери органического углерода огромны. Это ведет, во-первых, к изменению климата из-за повышения концентрации в атмосфере парниковых газов СО2 и СН4. Во-вторых, лишает почву ее основного свойства - плодородия.
В субстрате нарушенных земель снижено содержание органического вещества - гумуса, вследствие чего субстрат утрачивает основные свойства почвы - плодородие, способность удерживать влагу и противостоять воздушной эрозии - дефляции. Кроме этого, в нем нарушено характерное для плодородных почв соотношение живых организмов: микро- и мезо- фауны, микрофлоры и других компонентов биопедоценоза. Нередко горные породы нарушенных земель обладают фитотоксичностью.
Наиболее близким к предлагаемому является «Способ подготовки отвала к биологической рекультивации и/или к утилизации органических отходов» (RU 2663763 С1, 09.08.2018, E21C 41/32).
Ближайший прототип «характеризуется тем, что на склонах отвала формируют ярусную структуру из ложных террас и проездов между ними, для чего между проездами по периметру склона на каждом ярусе устанавливают вертикально ориентированные барьеры с образованием полостей между склоном и барьером, которые заполняют органическими отходами».
Недостатком ближайшего прототипа является ограниченная сфера применения: он может быть применен исключительно на отвалах, но не может быть использован для рекультивации нарушенных и/или опустыненных земель на местности с равнинным рельефом.
Заявленный способ может быть применен на нарушенных и опустыненных землях на местности с равнинным рельефом, каким являются: поля сельскохозяйственного использования с содержанием гумуса менее 2,4% и сильно выраженной плужной подошвой, хвостохранилища горной промышленности, старые заброшенные поля фильтрации и т.п. Опустыненные земли занимают треть современной поверхности суши. Предложенный способ позволяет рекультивировать опустыненные и нарушенные земли.
Предлагаемый способ включает утилизационный подход.
Целями заявленного изобретения являются:
- создание условий для микробиологической трансформации сложных биоорганических веществ, содержащихся в стоках животноводческих комплексов, в простые экологически безопасные вещества, которые являются структурной и энергетической основой формирования биопедоценоза;
- устранение фитотоксичности стоков животноводческих комплексов и субстратов нарушенных территорий, которое в конечном итоге позволит выращивать растения на рекультивированных землях;
- повышение влагоемкости рекультивированной почвы;
- увеличение мощности гумусового слоя рекультивированной почвы и содержания в нем органического вещества;
- разрушение плужной подошвы;
- противостояние водной и ветровой эрозии,
- извлечение из глубоких слоев почвы и включение в биологический круговорот органических веществ и элементов питания, недоступных растениям из-за плужной подошвы;
- связывание и накопление углерода в органическом веществе почвы, тем самым препятствуя изменению климата в глобальном масштабе, связанный в почве углерод не поступает в атмосферу в виде парниковых газов.
Предлагаемый способ включает два цикла, каждый из которых состоит из прокладки траншей, глубиной до границы подпочвы и материнской породы; заполнение траншей жидкими отходами животноводства; мульчирование; формирование надтраншейных гряд; уплотнение и разравнивание. Прокладывание траншей и все последующие операции выполняются последовательно до полного покрытия всей площади рекультивируемого участка, после чего проводят второй цикл тех же операций, при котором траншеи прокладывают в направлении перпендикулярном по отношению к траншеям первого цикла.
Для осуществления способа при помощи траншеекопателя прорывают параллельные траншеи на глубину мощности почвы - слоев А и В до почвенного слоя С - границы подпочвы и материнской породы, в среднем от 0,5 до 1,5 м.
Ширина траншеи зависит от марки траншеекопателя. Например, при использовании для выработки траншеи баровой грунторезной машины (БГМ) на базе гусеничного трактора с цепями аллигаторного типа ширина траншеи составит 0,4 м. При использовании других траншеекопателей ширина траншеи может быть более широкой.
Между траншеями оставляют проезды для техники. При работе БГМ (и другие траншеекопатели) разрыхляет и перемешивает извлекаемый из траншеи грунт, что при осуществлении заявленного способа является необходимым условием, так как обеспечивает тщательное смешивание грунта со стоками и в конечном итоге - качественную утилизацию и переработку отходов.
Закачка (слив) жидких стоков в траншею завершается мульчированием. Закачав очередную партию стоков, траншею сразу же присыпают субстратом (почва и подпочва), извлеченным траншеекопателем и находящимся на краях траншеи.
Мульчирование выполняет ряд важных функций: поглощает часть влаги из субстрата стоков, способствует оседанию твердой фазы стоков, препятствуют испарению вредных веществ и загрязнению атмосферы газообразными неприятно пахнущими веществами, препятствует заселению траншеи со стоками насекомыми - переносчиками инфекций.
Траншею полностью заполняют жидкими стоками и мульчей, состоящей из почвы и подпочвы. Мульча поглощает основную часть влаги, содержащейся в стоках. Часть влаги уходит через стенки траншеи в соседние слои почвы и подпочвы, но количество влаги из-за мульчирования уже уменьшается до величин, не представляющих опасности для грунтовых вод.
После присыпки траншеи при помощи трактора над ней формируют гряду. Формирование гряды над заполненной траншеей, во-первых, исключает вредные испарения, во-вторых, препятствует заселению стоков вредными насекомыми - переносчиками инфекций, в-третьих, уменьшает потери питательных элементов и органического вещества при окислении их кислородом воздуха.
После оседания гряды поверхность почвы над ней уплотняют и разравнивают трактором, что позволяет вновь осуществлять проезд по этому участку траншеекопателю, прорывающему новую траншею рядом с предыдущей. После заполнения второй, переходят к заполнению третьей и т.д. Последовательно заполнив все траншеи, сформировав на них гряды и уплотнив их, начинают второй цикл прокладки и заполнения траншей.
Траншеи второго цикла прокладываются перпендикулярно первым. Перпендикулярное расположение траншей второго цикла, а также использование траншеекопателя с цепями аллигаторного типа способствуют тщательному перемешиванию грунта с твердым веществом утилизируемых стоков. Это в совокупности обеспечивает качественную утилизацию и переработку стоков.
В ходе второго цикла на рекультивируемой территории повторяют все те же технологические операции с той лишь разницей, что траншеи прокапывают в направлении, перпендикулярном предыдущим.
Утилизируемое органическое вещество, внесенное на глубину до границы почвенных слоев В и С и перемешанное с материнской породой, эффективно удерживает воду в почве, связывает почвенные частицы, противостоит ветровой и водной эрозии, способствует формированию педоценоза, обеспечивает почвенное плодородие.
Влагоемкость почвы зависит от количества органического вещества и величины гумусового слоя. Предложенный способ направлен на повышение мощности гумусового слоя и существенного повышения его влагоемкости. Достижение поставленной цели обеспечит почвенное плодородие на участке рекультивации.
Стоки хорошо смешиваются с почвой и подпочвой при перемешивании. Из такой смеси вода постепенно удаляется, а органические вещества претерпевают микробиологическую трансформацию, утрачивая изначальные фитотоксичность и инвазионность вследствие эффекта фунгистазиса (самоочищения почвы при помощи микроорганизмов). Органическое вещество удерживает воду, повышает влагоемкость биопедоценоза, увеличивает связность почвы и препятствует подъему растворимых солей из глубоких слоев грунта на поверхность, защищая этим почву от засоления.
При отсутствии стоков гидросмыва животноводческих комплексов для подготовки к рекультивации могут быть использованы донные осадки, выкачиваемые земснарядами при расчистке пресноводных водоемов (реки, озера, водохранилища и др.) Сапропели, составляющие входящие в состав донных отложений, содержат органическое вещество и обладают существенно более высокой влагоемкостью, чем неорганические вещества материнской породы почв. Сапропели, смешанные с субстратом нарушенных почв в процессе осуществления предлагаемого способа подготовки к рекультивации, являются основой для восстановления биопедоценоза и плодородия почвы.
Технический результат состоит в активизации процессов почвообразования, образования и накопления гумуса, увеличения влагоемкости, связности и плодородия почвы на рекультивируемой площади, создание мощного почвенного слоя, в котором происходит связывание и консервация углерода, что косвенно способствует снижение концентрации парниковых газов в атмосфере и препятствует их негативному влиянию на климат.
Claims (1)
- Способ подготовки нарушенных и опустыненных земель к биологической рекультивации и/или утилизации отходов животноводства, характеризующийся тем, что включает два цикла, каждый из которых состоит из прокладки траншей, глубиной до границы подпочвы и материнской породы, заполнение траншей жидкими отходами животноводства, мульчирование, формирование надтраншейных гряд, уплотнение и разравнивание, причем прокладывание траншей и все последующие операции каждого цикла выполняются последовательно до полного покрытия всей площади рекультивируемого участка, а траншеи второго цикла прокладывают в направлении, перпендикулярном по отношению к траншеям первого цикла.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773889C1 true RU2773889C1 (ru) | 2022-06-14 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4324433C1 (de) * | 1993-07-21 | 1994-08-25 | Dmt Gmbh | Verfahren zur Sanierung von Industriellen Absetzanlagen |
RU2564839C1 (ru) * | 2014-03-25 | 2015-10-10 | Акционерное общество "Самаранефтегаз" (АО "Самаранефтегаз") | Способ рекультивации земель, занятых шламовыми амбарами |
RU2655548C1 (ru) * | 2017-06-26 | 2018-05-28 | Анатолий Юрьевич Ермаков | Способ рекультивации открытых горных выработок |
RU2663763C1 (ru) * | 2017-06-30 | 2018-08-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ подготовки отвала к биологической рекультивации и/или к утилизации органических отходов |
RU2702184C1 (ru) * | 2018-11-12 | 2019-10-04 | Ооо "Мещерский Научно-Технический Центр" | Способ рекультивации бурового шламового амбара |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4324433C1 (de) * | 1993-07-21 | 1994-08-25 | Dmt Gmbh | Verfahren zur Sanierung von Industriellen Absetzanlagen |
RU2564839C1 (ru) * | 2014-03-25 | 2015-10-10 | Акционерное общество "Самаранефтегаз" (АО "Самаранефтегаз") | Способ рекультивации земель, занятых шламовыми амбарами |
RU2655548C1 (ru) * | 2017-06-26 | 2018-05-28 | Анатолий Юрьевич Ермаков | Способ рекультивации открытых горных выработок |
RU2663763C1 (ru) * | 2017-06-30 | 2018-08-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ подготовки отвала к биологической рекультивации и/или к утилизации органических отходов |
RU2702184C1 (ru) * | 2018-11-12 | 2019-10-04 | Ооо "Мещерский Научно-Технический Центр" | Способ рекультивации бурового шламового амбара |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МАНУЙЛОВ А.А. Разработка технологии ренатурирования техногенно-нарушенных земель. Белгород. 2018. 3.1. Результаты экспериментов по ренатурированию на меловых отвалах, с.42,48-52,59-62. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Skaggs et al. | Hydrologic and water quality impacts of agricultural drainage∗ | |
RU2522317C1 (ru) | Грунтошламовая смесь | |
RU2631391C2 (ru) | Смеси грунтошламовые для рекультивации нарушенных земель и способ рекультивации земель с использованием смесей грунтошламовых | |
CN108994062B (zh) | 一种干湿组合种植的重金属污染土壤原位淋洗修复方法 | |
RU2643038C1 (ru) | Способ рекультивации хвостохранилищ | |
CN105442491A (zh) | 一种河湖底泥就地处理与生态护坡方法 | |
RU2773889C1 (ru) | Способ подготовки нарушенных и опустыненных земель к биологической рекультивации и/или утилизации отходов животноводства | |
RU2596781C1 (ru) | Способ обезвреживания отработанных буровых шламов и почв, загрязненных нефтепродуктами | |
RU2486166C2 (ru) | Способ обезвреживания нефтезагрязненных грунтов, способ обезвреживания отработанных буровых шламов | |
RU2702184C1 (ru) | Способ рекультивации бурового шламового амбара | |
RU2728223C1 (ru) | Способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых | |
EP1334781B1 (en) | Method of treating sediment spread over large areas | |
Nikolopoulou et al. | Ex situ bioremediation treatment (Landfarming) | |
RU2216889C2 (ru) | Способ рекультивации земляного сооружения на крайнем севере | |
RU2347629C1 (ru) | Способ утилизации бурового шлама | |
Urbańska et al. | Selected aspects of reclamation of soda waste landfill sites | |
Nemerov et al. | The use of non-toxic technogenic and natural materials to ensure the stability of disturbed ecosystems | |
Zaidel’man | Degradation of soils as a result of human-induced transformation of their water regime and soil-protective practice | |
RU2802741C1 (ru) | Способ переработки бурового шлама с получением грунта рекультивационного для технической и биологической рекультивации | |
Marlin et al. | Beneficial use of Illinois River sediment for agricultural and landscaping applications | |
RU1782383C (ru) | Способ рекультивации земель | |
RU2201949C2 (ru) | Способ захоронения отходов бурения | |
Nosova et al. | Optimization of methods for reclamation of technogenically saline soils | |
Van Ham et al. | Residuals reuse in aggregate mine reclamation: A decade of BC experience | |
Coates | Restoring Surface-Mined Land: By the US Department of Agriculture |