RU2777055C1 - Способ обезвреживания техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов - Google Patents
Способ обезвреживания техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777055C1 RU2777055C1 RU2021118507A RU2021118507A RU2777055C1 RU 2777055 C1 RU2777055 C1 RU 2777055C1 RU 2021118507 A RU2021118507 A RU 2021118507A RU 2021118507 A RU2021118507 A RU 2021118507A RU 2777055 C1 RU2777055 C1 RU 2777055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- dose
- oil
- soils
- biological product
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 title 1
- 230000003588 decontaminative Effects 0.000 title 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 210000003608 Feces Anatomy 0.000 claims abstract description 26
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 26
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 9
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 8
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 230000001603 reducing Effects 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims 2
- 239000002361 compost Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 230000002588 toxic Effects 0.000 abstract description 7
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000813 microbial Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract description 2
- 244000144977 poultry Species 0.000 abstract description 2
- 241000187561 Rhodococcus erythropolis Species 0.000 abstract 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 239000001064 degrader Substances 0.000 abstract 1
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N Trolnitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCN(CCO[N+]([O-])=O)CCO[N+]([O-])=O HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 9
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 6
- 241000380130 Ehrharta erecta Species 0.000 description 5
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 5
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 241000894007 species Species 0.000 description 5
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 3
- 241000902900 cellular organisms Species 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 241001233061 earthworms Species 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 3
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 2
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 239000010807 litter Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing Effects 0.000 description 2
- -1 nitrogen-phosphorus-potassium Chemical compound 0.000 description 2
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 4-Aminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000931365 Ampelodesmos mauritanicus Species 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241000743756 Bromus inermis Species 0.000 description 1
- 240000000218 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- AQLJVWUFPCUVLO-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide - urea Chemical compound OO.NC(N)=O AQLJVWUFPCUVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238634 Libellulidae Species 0.000 description 1
- 231100000605 Toxicity Class Toxicity 0.000 description 1
- 240000002913 Trifolium pratense Species 0.000 description 1
- 235000015724 Trifolium pratense Nutrition 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000034303 cell budding Effects 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 235000013526 red clover Nutrition 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003971 tillage Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ очистки техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов характеризуется тем, что вносят птичий помет в дозе 8 т/га, биогумус в дозе 2 т/га, гуминовый препарат, полученный из бурого угля в дозе 0,4 л/га, азофоску в качестве сложного минерального удобрения NРК в количестве 90 кг/га действующего вещества, после этого проводят фрезерование загрязненного участка, затем осуществляют разбрызгивание биопрепарата “Нефтедеструктор”, действующим веществом которого являются живые клетки штамма Rhodoccocus erythropolis КД с титром 1×108 микр. кл. в куб. см, и после снижения углеводородного загрязнения до 1,5-5,0% осуществляют посев сельскохозяйственных культур для сидерации и залужения. Изобретение позволяет повысить эффективность рекультивационных мероприятий на высокотоксичных почвах, грунтах, шламах. 3 з.п. ф-лы, 6 табл., 4 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области промышленной и экологической безопасности, защите окружающей среды, в частности к очистке почв, грунтов, шламов, загрязненных нефтью, нефтепродуктами, тяжелыми металлами, радионуклидами в результате хозяйственной деятельности человека.
Известен способ очистки и рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами [Патент №2594995 РФ], который включает внесение в почву сорбента, биопрепарата и дождевых червей. Эффективная рекультивация данным способом возможно только при уровне содержания углеводородов не более 80 г/кг почвы, в то время, как степень загрязнения может достигать 200-300 г/кг. Кроме того, многими научными работами в различных климатических условиях подтвержден факт низкой толерантности червей к нефтяным загрязнениям [Винник В.В. Толерантность дождевых червей в условиях нефтяного загрязнения субстратов / Автореф. дис.на соиск.уч.ст.канд.биолог.наук, Ставрополь, 2004, 16с.; Козлов К.С. Влияние загрязнения почвы нефтепродуктами на дождевых червей /Дис. на соис.уч.ст.канд.биолог.наук, 2003, 153 с.; Карташев А.Г., Смолина Т.В. Влияние нефтезагрязнений на почвенных беспозвоночных животных. – Томск: В-Спектр, 2011, с.73-133]. В способе не предусмотрены мероприятия, направленные на нейтрализацию минеральных солей (хлоридов), тяжелых металлов (ртути, мышьяка, кобальта, никеля, меди, ванадия, марганца, железа и др.), радиоактивных элементов, как правило, входящих в состав нефтепродуктов.
Известен способ биологической очистки от нефтепродуктов почв земель сельскохозяйственного назначения [Патент №2680583], включающий проведение вспашки, внесение гидроперита, культивирование с боронованием на глубину 25-30 см, полив водой. Затем вносится торф, гранулированный карбонатный сапропель, минеральные удобрения (азотно-фосфорно-калийные), культивация и боронование на 25-30 см. Через неделю проводят посев фиторемедиантов: однолетних и многолетних трав. Многолетние травы высеваются под покров однолетних. В качестве однолетних предложена горохо-овсяная смесь. В качестве многолетних предложено сочетание: клевер красный + кострец безостый + тимофеевка луговая. В конце первого вегетационного сезона однолетние травы скашивают, а в конце второго вегетационного сезона скашивают многолетние травы. В данном способе не указано назначение укосов – на сидераты или на продукцию. При уровне загрязнения 2,5% мас. дизельным топливом степень деструкции за первый вегетационный сезон составила от 86,6 до 95,4 %, за два вегетационных сезона – от 97,2 до 98,8%. Основной недостаток - способ применим на почвах с незначительным уровнем нефтезагрязнения, в связи с этим в технологии отсутствуют целенаправленные мероприятия на разложение углеводородов. Как правило, данный уровень загрязнения не представляет угрозы. При более высоких значениях количества поллютантов в почве, данным способом не получится снизить углеводородное загрязнение. В описании не приведены результаты влияния данной технологии на поведение сопутствующих загрязнителей, таких как тяжелые металлы.
Известен способ биологической рекультивации нефтезагрязненных почв, включающий проведение комплекса мероприятий [Патент №2481162], который осуществляется следующим образом: на предварительно вспаханную почву вносят цеолитсодержащую глину в количестве 5-6 т/га в смеси с измельченными растительными остатками зернобобовых культур и листового опада деревьев в количестве 1,5-2 т/га, а осенью проводят посев клевера с повышенной нормой высева из расчета 25-30 кг/га. Семена клевера предварительно замачивают в растворе биопрепарата Байкал-ЭМ-1 в смеси с парааминобензойной кислотой. На следующий год, когда растения достигают фазы бутонизации - цветения биомассу запахивают в почву в качестве сидеральной культуры. Основным недостатком данного способа является использование бобовой культуры на нефтезагрязненной почве, а, как известно, клевер проявляет низкую толерантность к углеводородному загрязнению и даже посев его с высокой нормой высева не сможет сформировать полноценные всходы, которые будут сильно изрежены, в том числе и от отсутствия элементов питания, которые не предусмотрены в этом способе. Кроме этого, в способе отсутствуют биопрепараты-нефтедеструкторы, микроорганизмы, которые целенаправленно окисляют поллютанты, а не опосредовано, как в случае применения Байкала-ЭМ-1. Цеолитсодержащая глина связывает тяжелые металлы и соли, сопутствующие углеводородному загрязнению, однако в описании материал не представлен. Период рекультивационных работ – 2 года.
Известен способ рекультивации почв, загрязненной нефтью и нефтепродуктами [Патент №2738482], при котором используют биофунгицид, затем участок обрабатывают смесью адсорбента-мелиоранта и органическим удобрением. Далее проводят рыхление на глубину 25-30 см и орошение поверхности. Однако в описании нет пояснения, для чего в рекультивации используют биофунгицид. В способе не предусмотрены микроорганизмы-нефтеокислители, а используемые органические удобрения – это отходы пивоваренной промышленности, которые крайне бедны органическими соединениями и их рекомендуемая доза – 50 тонн на гектар (потребуются колоссальные затраты на их внесение). Эффективность такой технологии крайне низка, так как максимальный уровень загрязнения не должен превышать 10 г/кг.
Известен адсорбционно-окислительный способ рекультивации нефтезагрязненных природных грунтов и техногенных нефтешламов, включающий внесение в загрязненные земли бентонитовой глины и инертного сорбента с оксигенным соединением (перекись водорода), а бентонитовая глина вводится в виде водного геля [Патент №2744375]. В описании представлены результаты лабораторных испытаний на образцах с низким уровнем присутствия углеводородов – 5,6%. Основное назначение способа – связать токсиканты, а не нейтрализовать их, в связи с чем отсутствуют биологические методы детоксикации. Эффективность способа очень низкая.
Известен способ утилизации нефтешламов, который включает внесение в нефтешлам фосфогипса в количестве 0,25% от массовой доли шлама, обработку биологическим препаратом «Дестройл», гуминовым препаратом «Росток», добавление песка в количестве 25%, торфа 50%, сорбента «Глауконит» 4% от массовой доли шлама [Патент №2704654]. Основной недостаток изобретения – невозможно применить в регионах, где отсутствует торф и песок, так как затраты на транспортировку будут колоссальными. Несмотря на комплексный подход, предложенный в данном способе, эффективность низкая, он применим при уровне присутствия поллютантов не более 71 г/кг.
Предлагаемые способы эффективны лишь при концентрации загрязнения углеводородами до 80 г/кг, что объяснимо отсутствием комплексного подхода в решении этого очень сложного вопроса. В качестве прототипа выбран способ биологической рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами [Патент №2320430]. Основные элементы обезвреживания: применение водного раствора углеводородокисляющих бактерий, внесение органических удобрений, использование вспашки, боронования и посева многолетних трав. Основная обработка почвы предусматривает нарезание щелей на глубину 60-80 см в вертикальном и горизонтальном направлениях и кротовины, куда вводятся растворы удобрений и биологических препаратов. Зообактериальное удобрение получают замачиванием непродуктивной части растений в воде в течение 5 дней. Органическое удобрение получают путем компостирования сапропеля, навоза и незагрязненного грунта. В качестве биопрепарата-нефтеокислителя используют штамм бактерий Rhodoccoccus sp.MFN. Через 2-2,5 месяца проводится вспашка на глубину 25-27 см с оборотом пласта, затем почва выравнивается тяжелыми боронами и участок засевается многолетними травами. Представленный способ биологической рекультивации крайне затратен, так как предполагает внесение 45-55 тонн на гектар компоста, причем одним из основных элементов компоста является чистая почва, естественно, такой компост будет беден элементами минерального питания. В способе проводится глубокая обработка на 60-80 см – это один из самых энергетически затратных агротехнических элементов. Кроме того, в способе не предусмотрены мероприятия, направленные на нейтрализацию солей тяжелых металлов и радионуклидов, что в купе с перечисленными недостатками делает этот способ малоэффективным. Данные мероприятия возможны при уровне загрязнения лишь до 110 г/кг.
В основу нашего изобретения положено решение технической проблемы, позволяющей повысить эффективность биологической очистки на участках с высоким и очень высоким содержанием углеводородов - 300 г/кг и более. При оптимальном сочетании агрофизических, агрохимических и биологических элементов одновременно протекают процессы окисления углеводородов (под влиянием биопрепарата – нефтеокислителя), связываются тяжелые металлы и радионуклиды (при использовании гуминовых веществ и сорбентов), активно развивается аборигенная микрофлора (за счет применения минеральных и органических удобрений), что создает условия для посева сидеральных культур, которые также включаются в процесс очищения почвы, шлама.
Технический результат, достигаемый изобретением – повышение эффективности способа.
Согласно изобретению рекультивация при уровне загрязнения до 150 г/га проводится в один вегетационный сезон и включает использование птичьего помета в дозе 8 т/га, обработку гуминовыми веществами в дозе 0,4 л/га, внесение биогумуса в дозе 2 т/га, комплексных минеральных удобрений в количестве 90 кг/га действующего вещества, проведение фрезерования, опрыскивание биопрепаратом «Нефтедеструктор» действующим веществом которого являются живые клетки штамма Rhodoccocus erythropolis КД с титром 1х108 микр.кл.в куб.см (при необходимости с поливом), посев зерновой культуры на сидерацию и залужение обезвреживаемого участка. При уровне загрязнения 151-250 г/кг комплексная рекультивация проводится в два вегетационных сезона с двукратным использованием перечисленных мероприятий за исключением залужения, которое проводится однократно в конце второго сезона. При уровне загрязнения 251-300 г/кг комплексная рекультивация проводится в три вегетационных сезона с трехкратным использованием перечисленных мероприятий за исключением залужения, которое проводится однократно в конце третьего сезона. При уровне загрязнения более 300 г/кг рекультивационные мероприятия проводятся на полигоне, такой шлам предварительно подвергается обезвоживанию и сгущению с использованием бентопорошка.
Нами не выявлены источники, содержащие информацию о техническом решении, идентичном настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна». За счет реализации отличительных признаков изобретения и в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы, повышается эффективность обезвреживания техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов и при уровне загрязнения до 150 г/кг такие земли возвращаются в природопользование за один год. Во всех известных изобретениях такая эффективность достигается лишь по истечении двух лет. Использование предлагаемых элементов обезвреживания в комплексе и данной очередности существенно повышает эффективность рекультивации, использование которой ранее ограничивалось низкими и средними уровнями нефтезагрязнения (до 110 г/кг). Применение птичьего помета (компоста на основе птичьего помета) выполняет роль структуратора и источника биогенных элементов для развития аборигенной микрофлоры на протяжении всего периода восстановительных работ. Обработка гуминовым препаратом снижает токсическое действие углеводородов на аборигенную и интродуцированную микрофлору, обеспечивая более благоприятные условия для ее развития. Внесение биогумуса из птичьего помета увеличивает видовое разнообразие биоты и насыщает рекультивируемый объект микроэлементами. Проведение механической обработки обеспечивает доступ кислорода, а, следовательно, и окисления поллютантов во всем загрязненном слое. Применение минеральных удобрений необходимо для активной работы интродуцированной микрофлоры. Использование биопрепарата «Нефтедеструктор» действующим веществом которого являются живые клетки штамма Rhodoccocus erythropolis КД с титром 1х108 микр.кл.в куб.см позволяет окислять углеводороды от коротких до длинных цепей, от легких до тяжелых фракций. Использование бентонитового порошка снимает токсичность тяжелых металлов для микроорганизмов и растений, а сидерация, обеспечивая поступление молодого органического вещества в загрязненный объект, дает возможность развиваться новым группам почвенной биоты и, как следствие, включаются механизмы самоочищения и самовосстановления рекультивируемого участка. Предложенный комплекс мероприятий обеспечивает активное разложение токсичных углеводородов до безопасных соединений даже при очень высоком их изначальном уровне, а проведение залужения многокомпонентной смесью злаково-бобовых трав позволяет вернуть очищаемый объект в природопользование. Почвы, шламы с присутствием более 300 г/кг токсичных соединений и влажностью более 60% ППВ предварительно обезвоживаются и загущаются бентонитовым порошком, который связывает тяжелые металлы, нейтрализует их токсическое действие, тем самым понижая класс опасности отхода, при этом влажность шлама, грунта становится пригодной для механической обработки (фрезерование).
Нам не известны научные и практические материалы, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат, что дает нам право полагать о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».
Предложенный комплекс мероприятий является составной частью «Технологии обезвреживания техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов», разработанной сотрудниками предприятия ООО «Научно-производственное предприятие «Рус-ойл» и внедренной в Курганской, Челябинской областях, на нефтезагрязненных объектах в ХМАО и ЯНАО в 2013-2020 гг. На образованный новый продукт, который получается в результате применения данного изобретения, нами разработаны ТУ 23.99.19-008-78747473-2019 «Грунт рекультивационный» и ТУ 23.99.19-005-78747473-2019 «Органо-минеральная смесь».
Пример осуществления №1. Промышленная площадка ООО Научно-производственного предприятия «Рус-ойл», г.Курган (промышленная зона). Год закладки многофакторного эксперимента 2014. Куринный помет для компоста и производства биогумуса получен с Боровской птицефабрики. Помет компостировали с июня 2013 года по апрель 2014 года, в конце апреля внесли на нефтезагрязненные делянки из расчета 8 т/га. Гуминовый препарат наработали из бурого угля на роторном аппарате гидроударного действия (экспериментальный образец), внесли с расчетной дозой 0,4 л/га. Буогумус произвели по Техническим условиям предприятия с использованием птичьего помета и красного калифорнийского гибрида - червя (экспериментальный образец) и внесли в дозе 2 т/га на делянки, предварительно обработанные гуминовыми веществами. Использовали комплексные минеральные удобрения (азофоска) из расчета 90 кг/га действующего вещества. Произвели фрезерование нефтезагрязненной почвы. Согласно схемы эксперимента на соответствующих вариантах применяли биопрепарат «Нефтедеструктор» действующим веществом которого являются живые клетки штамма Rhodoccocus erythropolis КД – жидкая форма, который наработали на вахтовых ферментерах МФ-300, расчетная доза 9 т/га с титром 1х108 микр.кл.в куб.см. Через 25-30 дней провели повторное фрезерование и внесение биопрепарата. В начале августа на делянках с уровнем загрязнения до 150 г/кг посеяли овес с нормой 300 кг/га, через 28-32 дня взошедшие растения заделали в очищаемую почву и под зиму высеяли газонную злаково-бобовую травосмесь с нормой 150 кг/га. На делянках с уровнем загрязнения 151-250 г/кг сидерацию и залужение осуществили на второй год эксперимента, а на делянках с уровнем загрязнения более 251 г/кг – на третий год эксперимента. Овес и травы для залужения районированные для региона. Основным критерием посева сельскохозяйственных культур явилось содержание углеводородов в очищаемой почве – не более 1,5-5,0% [Консейсао А.А. Разработка новых сорбентов и адгезионных нефтесборщиков для сбора аварийных разливов углеводородов:Дисс.докт.техн.наук. Уфа.2008, Кузнецов Ф.М., Иларионов С.А., Середин В.В. и др. Рекультивация нефтезагрязненных почв/Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 2000. 105 с.], а токсичных металлов до уровня ПДК. Экспериментальный образец бентонитового сорбента наработали из бентонитовой глины Зырянского месторождения Курганской области, которую высушивали при температуре 105-110oС в течение 3-х часов и просеивали через сито с диаметром ячеек 0,1 мм. Доза на нефтезагрязненной почве – 4 т/га, на обводненном шламе с концентрацией загрязнителя более 300 г/кг – 50 кг/м3.
Предлагаемый полный комплекс рекультивационных мероприятий обеспечил снижение углеводородного загрязнения со 150 до 16,9 г/кг за один вегетационный сезон, при уровне загрязнения 151-250 г/кг – потребовалось два вегетационных сезона, а при уровне загрязнения более 251 г/кг – три вегетационных сезона (таблица 1).
Таблица 1 «Снижение углеводородного загрязнения в зависимости от уровня содержания углеводородов и комплекса мероприятий биологической очистки»:
| Уровень нефтезагрязнения (условный) | Содержание углеводородов, г/кг | |||
| 2014 год | 2015 год | 2016 год | 2017 год | |
| Комплекс мероприятий для аборигенной и интродуцированной микрофлоры (фрезерование+компост+ гуматы +биогумус+NPK+«Нефтедеструктор»+сидерация) | ||||
| До 150 г/кг | 16,9 | |||
| 151-250 г/кг | 71,7 | 14,2 | ||
| 251-300 г/кг | 147,8 | 68,9 | 17,4 | 17,5 |
| Комплекс мероприятий для аборигенной микрофлоры (фрезерование+компост+ гуматы+биогумус+сидерация) | ||||
| До 150 г/кг | 59,7 | |||
| 151-250 г/кг | 99,5 | 57,9 | ||
| 251-300 г/кг | 190,8 | 110,5 | 69,6 | 44,9 |
| Комплекс мероприятий для интродуцированной микрофлоры (фрезерование+компост+биогумус+NPK+«Нефтедеструктор») | ||||
| До 150 г/кг | 43,8 | |||
| 151-250 г/кг | 82,9 | 40,7 | ||
| 251-300 г/кг | 169,9 | 90,6 | 42,3 | 31,2 |
Помимо углеводородов в почве были превышены металлы - никель, медь, свинец в среднем в 1,4-2,8 раз к ПДК (таблица 2). Проведение комплекса рекультивационных работ снизило их концентрацию до предельно допустимых норм, что дало возможность провести посев растений.
Таблица 2 «Снижение количества токсичных металлов после проведения рекультивационных работ, 2014-2017 гг.»:
| Уровень нефтезагрязнения | Мг/кг | |||
| (условный) | никель | медь | свинец | стронций |
| До 150 г/кг | 7,2* 2,1 |
5,6 2,8 |
30,0 19,5 |
34,7 4,0 |
| 151-250 г/кг | 8,4 3,7 |
5,6 2,8 |
33,4 23,7 |
31,4 4,0 |
| 251-300 г/кг | 11,0 4,0 |
5,6 2,9 |
38,0 24,0 |
38,0 4,0 |
| Более 300 г/кг | 11,0 4,0 |
5,6 2,9 |
42,0 30,0 |
38,0 4,0 |
ПДК 4,0 3,0 30,0 -
*начальная концентрация
после рекультивации
Отсутствие биопрепарата «Нефтедеструктор» в системе рекультивации не обеспечило безопасные условия для посева сельскохозяйственных культур.
Очень высокий уровень углеводородов 250-300 г/кг сильно угнетает почвенную биоту, учтено от 1,9 до 2,2 видов бактерий (таблица 3). Агротехнические и биологические мероприятия изменили количественный и видовой состав микроорганизмов, способствуя разнообразию, и как следствие, восстановлению микробиологической активности.
Применение биопрепарата «Нефтедеструктор» изменило видовой состав в сторону увеличения нефтеокисляющих бактерий.
Таблица 3 «Видовой состав микроорганизмов»:
| Уровень нефтезагрязнения (условный) | Количество учтенных видов микроорганизмов, шт: общее/нефтеокисляющих |
|||
| 2014 год | 2015 год | 2016 год | 2017 год | |
| Комплекс мероприятий для аборигенной и интродуцированной микрофлоры (фрезерование+компост+ гуматы+биогумус+ NPK+«Нефтедеструктор»+сидерация) | ||||
| До 150 г/кг | 8,8/2,0 | |||
| 151-250 г/кг | 6,7/1,4 | 7,2/2,0 | ||
| 251-300 г/кг | 2,2/0,6 | 4,4/2,1 | 6,2/2,1 | 7,2/1,9 |
| Комплекс мероприятий для аборигенной микрофлоры (фрезерование+компост+ гуматы+биогумус+ сидерация) | ||||
| До 150 г/кг | 5,4/1,0 | |||
| 151-250 г/кг | 4,9/0,9 | 5,4/1,1 | ||
| 251-300 г/кг | 1,9/0,2 | 2,7/0,6 | 3,9/0,8 | 4,0/0,9 |
| Комплекс мероприятий для интродуцированной микрофлоры (фрезерование+компост+биогумус+NPK+«Нефтедеструктор») | ||||
| До 150 г/кг | 5,3/1,2 | |||
| 151-250 г/кг | 5,0/1,1 | 5,5/1,4 | ||
| 251-300 г/кг | 2,0/0,4 | 2,6/0,9 | 3,9/1,3 | 3,9/1,4 |
Результаты многофакторного опыта показали, что загрязнение почвы углеводородами в концентрациях до 300 г/кг поддается обезвреживанию, при этом обязателен комплекс мероприятий, способствующий:
- восстановлению структуры нефтезагрязненного объекта посредством применения компоста (структуратора) и проведения фрезерования;
- снижению токсического действия поллютанта посредством использования гуминовых соединений, бентопорошка;
- активизации аборигенной микрофлоры посредством внесения биогумуса и сидеральных удобрений;
- увеличению количества специфической нефтеокисляющей микрофлоры посредством применения препарата «Нефтедеструктор» и элементов минерального питания, что создает условия для залужения и восстановления естественного растительного покрова. Исключение хотя бы одного элементам из предложенного способа существенно снижает его эффективность.
Пример осуществления №2.
Обработку (опрыскивание) нефтезагрязненного шлама биопрепаратом «Нефтедеструктор» проводили после фрезерования различными дозами - 3, 6, 9, 12 т/га. Результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4 «Эффективность различных доз биопрепарата на снижение концентрации углеводородов, 2014-2017 гг., %»:
| Доза препарата, т/га | Уровень нефтезагрязнения (условный), г/кг | ||
| до 150 | 151-250 | 251-300 | |
| 3 | 37 | 42 | 46 |
| 6 | 65 | 69 | 74 |
| 9 | 89 | 92 | 96 |
| 12 | 89 | 90 | 97 |
При использовании 3 т/га рабочего раствора с титром 1х108 микр.кл в см куб. эффективность биопрепарата в зависимости от уровня загрязнения составила 37-46%. Данная концентрация микробных клеток была недостаточна для столь высокого уровня загрязнения. При увеличении дозы до 6 т/га эффективность биопрепарата «Нетфедеструктора» возросла до 65-74%, однако максимально препарат сработал в дозе 9 т/га, его эффективность составила 89-96%. При дальнейшем увеличении концентрации микроорганизмов – до 12 т/га эффективность не изменилась.
Пример осуществления №3.
Обводненный шлам с высоким содержанием токсичных соединений, таких как углеводороды, тяжелые металлы и радионуклиды, перед тем как рекультивировать, подвергли обезвоживанию и загущению бентопорошком с целью понизить класс токсичности и придать ему структурное состояние. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5 «Влияние бентопорошка на снижение концентрации металлов в шламе, 2014 г. (лабораторный опыт)»:
| Металл | Исходное содержание, мг/кг | Конечное содержание, мг/кг | Эффективность, % |
| Никель | 32,4 | 8,1 | 75 |
| Медь | 84,9 | 40,0 | 53 |
| Свинец | 89,0 | 30,9 | 65 |
| Стронций | 44,0 | 4,9 | 89 |
Смешивание шлама с бентонитовым порошком связало металлы, при этом эффективность по никелю составила 75%, по меди 53%, по свинцу 65%, а по стронцию 89%. Количество углеводородов снизилось с 307 г/кг до 202 г/кг. Изначальная влажность шлама была 88%, после применения бентонитового сорбента – 52%. Данный подготовленный шлам был подвергнут рекультивации по предложенному способу.
Пример осуществления 4.
Обводненный шлам с влажностью 88% смешали с бентонитовым порошком в дозах 25, 50, 75 и 100 кг на 1 куб.м. шлама. Эффективность различных доз представлена в таблице 6. Использование 50 кг сорбента при обводненности шлама 88% снизило влажность до 52%, а эффективность по свинцу при этой дозе была наибольшей и составила 65%. Подготовленный шлам был подвергнут рекультивации по предложенному способу.
Таблица 6 «Эффективность доз бентопорошка на снижение концентрации свинца в шламе при влажности 88%, 2014 г, (лабораторный опыт),%»:
| Количество бентопорошка, кг/м3 | Исходное содержание, мг/кг | Конечное содержание, мг/кг | Эффективность, % |
| 25 | 83,7 | 57,9 | 31 |
| 50 | 89,0 | 30,9 | 65 |
| 75 | 79,0 | 31,6 | 60 |
| 100 | 86,2 | 35,8 | 58 |
Claims (4)
1. Способ очистки техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов, характеризующийся тем, что вносят птичий помет в дозе 8 т/га, биогумус в дозе 2 т/га, гуминовый препарат, полученный из бурого угля в дозе 0,4 л/га, азофоску в качестве сложного минерального удобрения NРК в количестве 90 кг/га действующего вещества, после этого проводят фрезерование загрязненного участка, затем осуществляют разбрызгивание биопрепарата “Нефтедеструктор”, действующим веществом которого являются живые клетки штамма Rhodoccocus erythropolis КД с титром 1×108 микр. кл. в куб. см, и после снижения углеводородного загрязнения до 1,5-5,0% осуществляют посев сельскохозяйственных культур для сидерации и залужения, причем при уровне загрязнения до 150 г/кг вносят птичий помет, биогумус, гуминовый препарат, проводят фрезерование, опрыскивают биопрепаратом “Нефтедеструктор”, проводят сидерацию, а залужение проводят за один вегетационный сезон, при уровне загрязнения 151-250 г/кг вносят птичий помет, биогумус, гуминовый препарат, проводят фрезерование, опрыскивают биопрепаратом “Нефтедеструктор”, сидерацию проводят двукратно за два вегетационных сезона, при этом осуществляют залужение в конце второго вегетационного сезона, при уровне загрязнения 251-300 г/кг вносят птичий помет, биогумус, гуминовый препарат, проводят фрезерование, опрыскивают биопрепаратом “Нефтедеструктор”, сидерацию проводят трехкратно за три вегетационных сезона, при этом осуществляют залужение в конце третьего сезона, а при концентрации загрязнителя более 300 г/кг и при обводненности проводят предварительное обезвоживание и загущение.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что эффективная доза биопрепарата «Нефтедеструктор» составляет 9000 литров на 1 гектар нефтезагрязненного участка.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шламы с содержанием углеводородов более 300 г/кг, подверженные обводнению, предварительно обезвоживают и загущают бентопорошком.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что доза сорбента для загущения шламов с содержанием углеводородов более 300 г/кг составляет 50 кг/м3.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2777055C1 true RU2777055C1 (ru) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2558920C2 (ru) * | 2012-12-20 | 2015-08-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мичуринский государственный аграрный университет" | Способ получения комплексного органо-минерального удобрения на основе жидкого вермикомпоста (биогумуса) |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2558920C2 (ru) * | 2012-12-20 | 2015-08-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мичуринский государственный аграрный университет" | Способ получения комплексного органо-минерального удобрения на основе жидкого вермикомпоста (биогумуса) |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 10 мая 2018 г. N 32 "Об утверждении гигиенических нормативов ГН 2.1.6.3537-18 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в атмосферном воздухе городских и сельских поселений" и гигиенических нормативов ГН 2.2.6.3538-18 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в воздухе рабочей зоны", 2018-06-04, [найдено 2021-11-15]. Найдено в Интернет: <.https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71855170/.>. Биопрепарат Нефтедеструктор. Ekotec, Биопрепарат Нефтедеструктор. Ekotec, 2020-10-09, [найдено 2021-11-15]. Найдено в Интернет: <.https://energo.jofo.me/1665299.html.>. * |
| ТУ 9291-003-41738152-05, "Нефтедеструктор" (Rhodococcus erytropolis КД, 1*109 кл./см3), 2005. 2320430 C1, 27.03.2008. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qian et al. | Biochar-compost as a new option for soil improvement: Application in various problem soils | |
| Garbowski et al. | An overview of natural soil amendments in agriculture | |
| Rahman et al. | Biochar and organic amendments for sustainable soil carbon and soil health | |
| Panda et al. | Impact of fly ash on soil properties and productivity | |
| Salem et al. | Biochar application in alkaline soil and its effect on soil and plant | |
| Bastida et al. | Soil erosion and C losses: strategies for building soil carbon | |
| Simcock et al. | Using biowastes to establish native plants and ecosystems in New Zealand | |
| RU2569582C1 (ru) | Способ рекультивации поверхности хвостохранилища, содержащего токсичные отходы, с использованием фототрофных бактерий | |
| RU2777055C1 (ru) | Способ обезвреживания техногенно загрязненных почв, грунтов, шламов | |
| Deebika et al. | Biochar and compost-based phytoremediation of crude oil contaminated soil | |
| RU2484613C2 (ru) | Способ создания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель | |
| WO2023144190A1 (en) | A method of accelerated biodegradation of toxic, organic chemicals | |
| RU2243638C2 (ru) | Способ восстановления загрязненных почв, грунтов и вод | |
| RU2294804C2 (ru) | Способ очистки и рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами | |
| Obasi et al. | Effects of organic manures bioremediation on growth performance of Maize (Zea mays L.) in crude oil polluted soil | |
| Kumar et al. | Agriculture pollution | |
| Edwards et al. | Recycling newsprint on agricultural land with the aid of poultry litter | |
| RU2594879C1 (ru) | Способ фитобиоремедиации почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза | |
| Aly | Biochar and its importance in adsorption of antibiotic and heavy metals from aqueous solutions | |
| RU2618699C1 (ru) | Способ биологической очистки почв, загрязненных нефтепродуктами | |
| RU2522616C2 (ru) | Гуминово-минеральный реагент, способ его получения и способ его использования для очистки загрязненных грунтов | |
| Skrypnyk et al. | Implementation of the cascade waste use principle by application of sewage sludge on lands disturbed by mining operations | |
| Antonious et al. | Impact of soil amendments on broccoli quality and napropamide movement under field conditions. | |
| RU2242300C2 (ru) | Способ рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и грунтов | |
| Chu et al. | Enhancing Biodegredation of Herbicides Using Biobed Systems |