RU2797056C1 - Method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals - Google Patents

Method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals Download PDF

Info

Publication number
RU2797056C1
RU2797056C1 RU2022130853A RU2022130853A RU2797056C1 RU 2797056 C1 RU2797056 C1 RU 2797056C1 RU 2022130853 A RU2022130853 A RU 2022130853A RU 2022130853 A RU2022130853 A RU 2022130853A RU 2797056 C1 RU2797056 C1 RU 2797056C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lignin
reclamation
heavy metals
sludge
succession
Prior art date
Application number
RU2022130853A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Богданов
Анастасия Сергеевна Шатрова
Анна Ивановна Шкрабо
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"(ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"(ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"(ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2797056C1 publication Critical patent/RU2797056C1/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to a method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals by introducing an organo-mineral substrate into them, consisting of frozen lignin-containing residues of the pulp and paper industry (sludge-lignin) and ashes from burning wood fuel. The method includes introducing an organo-mineral substrate into disturbed lands contaminated with heavy metals, consisting of frozen sediments of lignin sludge and wood fuel combustion ash, to intensify reclamation succession by introducing optimal amounts of plant nutrients (organic matter, potassium, phosphorus, nitrogen) and immobilization of heavy metals. The method is carried out by adding an additive, which is wood fuel combustion ash, to the frozen sediments of lignin sludge in a ratio of 1:0.05, followed by mixing and adding 30 t/ha to disturbed lands contaminated with heavy metals to intensify reclamation succession.
EFFECT: intensified processes of reclamation succession of disturbed lands contaminated with heavy metals.
1 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к способу интенсификации рекультивационной сукцессии земель, загрязненных тяжелыми металлами посредством внесения в них органо-минерального субстрата, состоящего из вымороженных лигнин-содержащих осадков целлюлозно-бумажной промышленности (шлам-лигнин) и золы сжигания древесного топлива.The invention relates to a method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals by introducing into them an organo-mineral substrate consisting of frozen lignin-containing residues of the pulp and paper industry (sludge-lignin) and wood fuel combustion ash.

Изобретение относится к критическим технологиям для России «Технологии мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды, предотвращения и ликвидации ее загрязнения» и к приоритетному направлению развития науки и технологий «Рациональное природопользование» (утверждено 07.07.2011 г.), поскольку включает в себя технологию интенсификации рекультивационной сукцессии нарушенных земель и использование отходов производства – лигнин-содержащих осадков целлюлозно-бумажной промышленности и зол сжигания древесного топлива.The invention relates to critical technologies for Russia "Technologies for monitoring and predicting the state of the environment, preventing and eliminating its pollution" and to the priority direction of development of science and technology "Rational nature management" (approved on 07.07.2011), since it includes the technology of intensification of reclamation succession of disturbed lands and the use of production waste - lignin-containing residues from the pulp and paper industry and the ashes of burning wood fuel.

Наиболее сложной проблемой, препятствующей проведению рекультивации земель, нарушенных в ходе деятельности различных промышленных предприятий является их загрязнение тяжелыми металлами. The most difficult problem hindering the reclamation of lands disturbed during the activities of various industrial enterprises is their pollution with heavy metals.

Существуют следующие основные направления решения данной проблемы:There are the following main directions for solving this problem:

- проведение фиторекультивации;- carrying out phytorecultivation;

- вывоз и захоронение загрязненного грунта на полигонах;- removal and disposal of contaminated soil at landfills;

- применение физико-химических методов рекультивации (химическая экстракция, пирометаллургическая и электрохимическая обработка, витрификация) с извлечением загрязненного грунта.- application of physical and chemical methods of reclamation (chemical extraction, pyrometallurgical and electrochemical processing, vitrification) with the extraction of contaminated soil.

Однако, приведенные методы рекультивации нарушенных земель имеют целый ряд существенных недостатков, снижающих их эффективность и рентабельность, например:However, the above methods of reclamation of disturbed lands have a number of significant drawbacks that reduce their efficiency and profitability, for example:

- высокое содержание тяжелых металлов негативно сказывается на росте и развитии растений, используемых для фиторекультивации, их существенное накопление в биомассе растений создает проблему ее утилизации;- high content of heavy metals negatively affects the growth and development of plants used for phytoremediation, their significant accumulation in plant biomass creates a problem of its utilization;

- вывозка загрязненных земель для захоронения на специальных полигонах с технико-экономической точки зрения высокозатратна и не всегда целесообразна, при этом, в связи с их высоким классом опасности накладываются определенные ограничения по вывозке и складированию;- removal of contaminated land for disposal at special landfills from a technical and economic point of view is highly costly and not always appropriate, while due to their high hazard class, certain restrictions are imposed on removal and storage;

- физико-химические методы обработки сильно-загрязненных земель также высокозатратны, нуждаются в специализированном оборудовании и химических веществах, способных к вторичному загрязнению объектов окружающей среды.- physical and chemical methods of processing heavily polluted lands are also costly, they require specialized equipment and chemicals capable of secondary pollution of environmental objects.

Из уровня техники известен способ внесения в почву органоминеральной добавки (RU № 2723401, МПК C05B 17/00, C05F 7/02, A01B 79/02, опубликовано 11.06.2020). Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в качестве органоминеральной добавки пролонгированного действия с целью окультуривания территорий лесных массивов, рекультивации откосов автомобильных дорог и свалок твердых коммунальных отходов.The prior art method of introducing an organomineral additive into the soil (RU No. 2723401, IPC C05B 17/00, C05F 7/02, A01B 79/02, published on 06/11/2020). The invention relates to the field of agriculture and can be used as a long-acting organomineral supplement for the purpose of cultivating forest areas, reclamation of highway slopes and municipal solid waste dumps.

Сущность данного изобретения заключается в том, что органоминеральную добавку вносят при соотношении органоминеральной добавки и почвы 1:1, затем проводят рассеивание и запашку, при этом в качестве минеральной составляющей добавки используют фосфогипс, в качестве органической составляющей - шлам лигнина, причем компоненты используют при следующем соотношении компонентов по массе (мас. %): фосфогипс - 20-25, шлам лигнина - 75-80. Недостатком данного способа является его технико-экономическая затратность (соотношение добавки и почвы 1:1) и то, что данный способ подходит только для земель, содержащих незначительные концентрации тяжелых металлов (окультуривание территорий лесных массивов, рекультивации откосов автомобильных дорог и свалок твердых коммунальных отходов, при этом способствует переходу тяжелых металлов и РЗМ в растения, что не подходит для рекультивации земель, нарушенных в ходе деятельности промышленных предприятийThe essence of this invention lies in the fact that the organomineral additive is applied at a ratio of organomineral additive and soil 1:1, then dispersion and plowing are carried out, while phosphogypsum is used as the mineral component of the additive, lignin sludge is used as the organic component, and the components are used in the following the ratio of components by weight (wt.%): phosphogypsum - 20-25, lignin sludge - 75-80. The disadvantage of this method is its technical and economic costs (the ratio of additives and soil is 1:1) and the fact that this method is only suitable for lands containing low concentrations of heavy metals (cultivation of forest areas, reclamation of slopes of roads and landfills of municipal solid waste, at the same time, it contributes to the transition of heavy metals and rare-earth metals into plants, which is not suitable for the reclamation of lands disturbed during the activities of industrial enterprises

Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом является улучшение агрохимических свойств почв путем внесения добавки, а также использование в качестве органического компонента лигнин-содержащие осадки целлюлозно-бумажной промышленности – сульфитный шлам-лигнин. Common features of the claimed invention with analogue is the improvement of the agrochemical properties of soils by adding additives, as well as the use of lignin-containing residues of the pulp and paper industry - sulfite sludge-lignin as an organic component.

Также известен способ получения органоминерального удобрения (RU № 2086521, МПК C05F, опубликовано 10.08.1997), сущность которого заключается в том, что минеральную основу, в качестве которой берут золу бурых углей, наполняют отходами промышленности и сельского хозяйства, такими, как шлам-лигнин, активный ил целлюлозно-картонных комбинатов, древесными отходами. В смесь добавляют навоз крупного рогатого скота или птичий помет в количестве не более 1/3 от общей массы компонентов и проводят компостирование. Массовое соотношение золы к остальным отходам составляет 1:1,5-5.Also known is a method for producing organomineral fertilizer (RU No. 2086521, IPC C05F, published on 08/10/1997), the essence of which lies in the fact that the mineral base, which is taken as brown coal ash, is filled with industrial and agricultural waste, such as sludge - lignin, activated sludge from pulp and paper mills, wood waste. Cattle manure or bird droppings are added to the mixture in an amount of not more than 1/3 of the total mass of the components and composting is carried out. The mass ratio of ash to the rest of the waste is 1:1.5-5.

Недостатком данного способа является ограничение его применения связанного с использованием навоза крупного рогатого скота или птичьего помета, а также необеспечение полноценной микробиологической чистоты удобрения. При этом необходимость компостирования смеси увеличивает трудоемкость технологии и повышает технико-экономические затраты. The disadvantage of this method is the limitation of its use associated with the use of cattle manure or bird droppings, as well as the failure to ensure the full microbiological purity of the fertilizer. At the same time, the need for composting the mixture increases the complexity of the technology and increases technical and economic costs.

Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом являются возможность получения почвоудобрительного материала, возможность переработки отходов целлюлозно-бумажной промышленности, а также использование сульфатного шлам-лигнина в качестве органического компонента для получения сырья.Common features of the claimed invention with analogue are the possibility of obtaining soil-fertilizing material, the possibility of processing waste from the pulp and paper industry, as well as the use of sulfate sludge-lignin as an organic component for obtaining raw materials.

Также известен способ переработки шлам-лигнина в биоудобрение (Заявка RU № 2019114539, МПК C05F 7/02, C05F 17/00, опубликовано 13.11.2020), который осуществляется следующим образом - на площадке формируются бурты трапецеидальной формы, через сутки с учетом влажности 70-80% и температуры до 50% в бурт вносится инокулянт, биопрепарат на основе BR-1256, который активируя микрофлору бурта, меняет биохимический состав шлам-лигнина, превращая его в органическое биоудобрение, при этом скорость процесса переработки шлам-лигнина в биоудобрение регулируется ворошением бурта 2-3 раза в неделю, в процессе которого происходит внесение дополнительной влаги или проводится аэрация. There is also a known method for processing lignin sludge into biofertilizer (Application RU No. 2019114539, IPC C05F 7/02, C05F 17/00, published on 11/13/2020), which is carried out as follows - trapezoidal-shaped collars are formed on the site, after a day, taking into account humidity 70 -80% and temperatures up to 50%, an inoculant is introduced into the collar, a biological product based on BR-1256, which, by activating the microflora of the collar, changes the biochemical composition of lignin sludge, turning it into an organic biofertilizer, while the speed of the lignin sludge processing into biofertilizer is regulated by turning collar 2-3 times a week, during which additional moisture is added or aeration is carried out.

Недостатком данного способа является то, что данный способ является технологически сложным и материально затратным (внесение в бурт до 50% инокулянта), так как для получения биоудобрения необходимо формировать бурты специальной формы, при этом способ требует внесения дополнительной влаги или аэрации и контроля температуры и влажности субстрата.The disadvantage of this method is that this method is technologically complex and costly (introducing up to 50% of the inoculant into the pile), since in order to obtain biofertilizer it is necessary to form special-shaped piles, while the method requires the introduction of additional moisture or aeration and temperature and humidity control. substrate.

Общими признаками заявляемого изобретения с аналогом являются – возможность получения почвоудобрительного материала, возможность переработки отходов целлюлозно-бумажной промышленности, а также использование сульфатного шлам-лигнина в качестве органического компонента для получения сырья.Common features of the claimed invention with analogue are the possibility of obtaining soil-fertilizing material, the possibility of processing waste from the pulp and paper industry, as well as the use of sulfate lignin sludge as an organic component for obtaining raw materials.

За прототип принят способ получения почвогрунтов для рекультивации нарушенных земель (Богданов А.В. и др. «Опытно-промышленные испытания технологии вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина ОАО "Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат», ХХI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, 2020, №5(1), с. 8-20), заключающийся в получении почвогрунтов путем смешивания вымороженного осадка шлам-лигнина с илом канализационных очистных сооружений в соотношении (4:1) или путем смешивания вымороженного осадка шлам-лигнина с илом канализационных очистных сооружений и золами ТЭЦ в соотношении 4:1:1. For the prototype, a method was adopted for obtaining soils for the reclamation of disturbed lands (Bogdanov A.V. et al. “Pilot tests of the technology for freezing out colloidal sediments of sludge-lignin JSC “Baikal Pulp and Paper Mill”, XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY, 2020, No. 5 (1), pp. 8-20), which consists in obtaining soils by mixing frozen lignin sludge with sewage treatment plant sludge in a ratio (4: 1) or by mixing frozen lignin sludge with sewage treatment plant sludge and ash from a thermal power plant in the ratio 4:1:1.

Недостатки данного способа заключаются в следующем:The disadvantages of this method are as follows:

- использование осадков городских канализационных очистных сооружений – активного ила вызывает вторичное микробиологическое загрязнение получаемой смеси и может негативно сказываться на его органолептических показателях;- the use of precipitation from urban sewage treatment plants - activated sludge causes secondary microbiological contamination of the resulting mixture and may adversely affect its organoleptic characteristics;

- использование зол ТЭЦ дополнительно вносит тяжелые металлы и бенз(а)пирен в получаемую смесь;- the use of CHP ash additionally introduces heavy metals and benzo(a)pyrene into the resulting mixture;

- данный способ не регламентирует количество внесения полученного почвогрунта в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами для проведения рекультивации.- this method does not regulate the amount of application of the resulting soil into disturbed lands contaminated with heavy metals for reclamation.

Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что получение почвогрунта в прототипе осуществляется путем смешивания вымороженного осадка шлам-лигнина с илом канализационных очистных сооружений в соотношении (4:1) или путем смешивания вымороженного осадка шлам-лигнина с илом канализационных очистных сооружений и золами ТЭЦ в соотношении 4:1:1, при этом количество вносимого почвогрунта в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами для проведения рекультивации не регламентировано. Тогда как в предлагаемом способе смешиваются вымороженные лигнин-содержащие осадки целлюлозно-бумажной промышленности (шлам-лигнин) и золы сжигания древесного топлива в долевом соотношении 1:0,05, затем смесь вносится в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами в количестве 30 т/га. The difference between the proposed method and the prototype lies in the fact that the preparation of soil in the prototype is carried out by mixing the frozen sediment of sludge-lignin with sludge from sewage treatment plants in the ratio (4:1) or by mixing the frozen sediment of sludge-lignin with sludge from sewage treatment plants and ash from a thermal power plant. in a ratio of 4:1:1, while the amount of soil introduced into disturbed lands contaminated with heavy metals for reclamation is not regulated. Whereas in the proposed method, frozen lignin-containing sludge from the pulp and paper industry (sludge-lignin) and wood fuel combustion ash are mixed in a proportion of 1: 0.05, then the mixture is applied to disturbed lands contaminated with heavy metals in the amount of 30 t/ha .

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна». The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed invention complies with the condition of patentability "novelty".

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в том, чтобы с применением почвоудобрительной смеси интенсифицировать рекультивационную сукцессию нарушенных земель, загрязненных тяжелыми металлами, что позволит провести их рекультивацию, повысить скорость самозаростания и увеличить видовое биоразнообразие фитоценозов, при этом решается проблема утилизации многотоннажных накопленных лигнин-содержащих осадков целлюлозно-бумажной промышленности – шлам-лигнина.The task to be solved by the claimed invention is to intensify the reclamation succession of disturbed lands contaminated with heavy metals with the use of a soil-fertilizing mixture, which will allow their reclamation, increase the rate of self-overgrowth and increase the species biodiversity of phytocenoses, while solving the problem of recycling large-tonnage accumulated lignin -containing sediments of the pulp and paper industry - lignin sludge.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в интенсификации процессов рекультивационной сукцессии нарушенных земель, загрязненных тяжелыми металлами.The technical result of the claimed invention is to intensify the processes of reclamation succession of disturbed lands contaminated with heavy metals.

Указанный технический результат достигается тем, что способ интенсификации рекультивационной сукцессии земель, загрязненных тяжелыми металлами, заключается в том, что для получения органо-минерального субстрата вымороженные лигнин-содержащие осадки целлюлозно-бумажной промышленности, представляющие собой шлам-лигнин смешиваются с золами сжигания древесного топлива в долевом соотношении 1:0,05, затем полученная смесь вносится в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами в количестве 30 т/га для интенсификации процессов рекультивационной сукцессии. The specified technical result is achieved by the fact that the method of intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals consists in the fact that, in order to obtain an organo-mineral substrate, frozen lignin-containing sediments of the pulp and paper industry, which are lignin sludge, are mixed with wood fuel combustion ash in share ratio of 1:0.05, then the resulting mixture is applied to disturbed lands contaminated with heavy metals in the amount of 30 t/ha to intensify the processes of reclamation succession.

Преимущества перед прототипом заключаются в том, что заявляемый способ предполагает внесение в вымороженные осадки шлам-лигнина химически и микробиологически безопасный компонент – золу сжигания древесного топлива практически неопасную (Код ФККО: 6 11 900 02 40 5), которая богата такими ценными для питания растений компонентами, как калий и фосфор, при этом данный способ регламентирует количество внесения полученного почвогрунта в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами для проведения рекультивации.The advantages over the prototype are that the claimed method involves the introduction of a chemically and microbiologically safe component into the frozen sediments of lignin sludge - almost non-hazardous wood fuel ash (FKKO code: 6 11 900 02 40 5), which is rich in such components valuable for plant nutrition , as potassium and phosphorus, while this method regulates the amount of application of the resulting soil to disturbed lands contaminated with heavy metals for reclamation.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что при предлагаемом способе интенсификации рекультивационной сукцессии земель, загрязненных тяжелыми металлами в них вносят органо-минеральный субстрат в количестве 30 т/га, который представляет собой смесь, состоящую из вымороженных лигнин-содержащих осадков целлюлозно-бумажной промышленности, представленных шлам-лигнином с золой сжигания древесного топлива в долевом соотношении 1:0,05. При этом большое количество целлюлозного волокна, входящего в состав вымороженных осадков шлам-лигнина обладает высокими сорбционными свойствами в отношении тяжелых металлов и позволяет их иммобилизовать в почве, переводя их в недоступную для растений форму. Также вымороженный осадок шлам-лигнина содержит большое количество органических веществ (до 45%), необходимых для роста и развития растений. Вносимая в смесь добавка – зола сжигания древесного топлива практически неопасная (Код ФККО: 6 11 900 02 40 5) относится к V классу опасности (практически неопасные) отходов, которые представляют наименьшую опасность для экологии и человека, воздействуют на окружающую среду в низкой степени, практически не нарушая ее компонентов. При этом данная зола содержит большое количество питательных компонентов для развития и роста растений – оксиды калия, фосфора и за счет щелочной среды стабилизирует вымороженный осадок шлам-лигнина, который имеет слабокислую среду. Интенсификация рекультивационной сукцессии заключается в том, что оптимальное количество питательных элементов, а также снижение доступности тяжелых металлов для усвоения растений способствует ускорению процессов самозарастания нарушенных земель и быстрой смене биологического разнообразия фитоценозов.The essence of the claimed invention lies in the fact that with the proposed method of intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals, they introduce an organo-mineral substrate in the amount of 30 t/ha, which is a mixture consisting of frozen lignin-containing sediments of the pulp and paper industry, represented by lignin sludge with wood fuel combustion ash in a share ratio of 1:0.05. At the same time, a large amount of cellulose fiber, which is part of the frozen sediments of sludge-lignin, has high sorption properties for heavy metals and allows them to be immobilized in the soil, converting them into a form inaccessible to plants. Also, the frozen sediment of sludge-lignin contains a large amount of organic substances (up to 45%) necessary for the growth and development of plants. The additive introduced into the mixture - wood fuel combustion ash is practically non-hazardous (FKKO code: 6 11 900 02 40 5) belongs to the V class of hazard (practically non-hazardous) waste, which poses the least danger to the environment and humans, has a low impact on the environment, practically without breaking its components. At the same time, this ash contains a large amount of nutrient components for the development and growth of plants - oxides of potassium, phosphorus, and due to the alkaline environment it stabilizes the frozen sediment of lignin sludge, which has a slightly acidic environment. The intensification of reclamation succession lies in the fact that the optimal amount of nutrients, as well as a decrease in the availability of heavy metals for plant assimilation, accelerates the processes of self-overgrowing of disturbed lands and a rapid change in the biological diversity of phytocenoses.

Осуществляют данный способ интенсификации рекультивационной сукцессии земель, загрязненных тяжелыми металлами следующим образом:This method of intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals is carried out as follows:

В предварительно подсушенные в естественных условиях вымороженные лигнин-содержащие осадки целлюлозно-бумажной промышленности, представляющие собой шлам-лигнин вносится добавка, представляющая собой усредненные золы сжигания древесного топлива практически неопасные (Код ФККО: 6 11 900 02 40 5) в долевом соотношении 1:0,05, затем смесь равномерно перемешивается по всему объему. Так как влажность вымороженных осадков шлам-лигнина составляет порядка 25-35%, то дополнительного орошения не требуется. Полученный органо-минеральный субстрат вносится для интенсификации рекультивационной сукцессии в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами в количестве 30 т/га. In pre-dried under natural conditions, frozen lignin-containing residues of the pulp and paper industry, which are sludge-lignin, an additive is introduced, which is an average ash from the combustion of wood fuel, practically non-hazardous (FKKO code: 6 11 900 02 40 5) in a proportion of 1: 0 .05, then the mixture is evenly mixed throughout the volume. Since the moisture content of frozen sediments of sludge-lignin is about 25-35%, additional irrigation is not required. The resulting organo-mineral substrate is introduced to intensify reclamation succession in disturbed lands contaminated with heavy metals in the amount of 30 t/ha.

Для подбора оптимальных соотношений вымороженный осадок шлам-лигнина : золы сжигания древесного топлива были проведены лабораторные и опытно-промышленные испытания. Усредненный состав вымороженных осадков шлам-лигнина и золы сжигания древесного топлива по основным питательным для растений компонентам приведены в таблице 1.To select the optimal ratios of frozen sludge-lignin sludge: wood fuel combustion ash, laboratory and pilot tests were carried out. The average composition of the frozen sediments of sludge-lignin and ash from the combustion of wood fuel in terms of the main nutrient components for plants is shown in Table 1.

Таблица 1 – Усредненный состав вымороженных осадков шлам-лигнина и золы сжигания древесного топлива по основным питательным для растений компонентамTable 1 - The average composition of the frozen sediments of lignin sludge and wood fuel combustion ash in terms of the main nutrient components for plants

КомпонентComponent ОбразецSample Требования ГОСТ Р 54651-2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия»Requirements of GOST R 54651-2011 “Organic fertilizers based on sewage sludge. Specifications» Вымороженный осадок шлам-лигнинаFrozen sediment of sludge-lignin Зола сжигания древесного топливаWood burning ash Органическое вещество, %Organic matter, % 40-4540-45 менее 5less than 5 не менее 30%at least 30% Фосфор общий, в пересчете на Р2О5, %Phosphorus total, in terms of P 2 O 5 ,% 0,5-0,80.5-0.8 4,0-6,04.0-6.0 не менее 0,7not less than 0.7 Калий общий, в пересчете на К2О, %Potassium total, in terms of K 2 O,% 0,07-0,120.07-0.12 10,0-12,010.0-12.0 не менее 0,1not less than 0.1 Азот общий, %Nitrogen total, % 0,9-1,50.9-1.5 менее 0,1less than 0.1 не менее 0,6not less than 0.6

Как видно из таблицы 1, вымороженный осадок шлам лигнина имеет в первую очередь дефицит калия, а также фосфора по отношению к питательным элементам, при этом общий азот и органическое вещество соответствуют требованиям ГОСТ Р 54651-2011 по основным питательным для растений компонентам. Также из таблицы 1 видно, то зола сжигания древесного топлива богата такими питательными элементами, как общий калий и фосфор, что дает предпосылки для использования ее в качестве добавки для получения органо-минерального субстрата. As can be seen from Table 1, the frozen sediment of lignin sludge has, first of all, a deficiency of potassium, as well as phosphorus in relation to nutrients, while total nitrogen and organic matter meet the requirements of GOST R 54651-2011 for the main nutrient components for plants. Table 1 also shows that wood fuel combustion ash is rich in such nutrients as total potassium and phosphorus, which gives prerequisites for using it as an additive to obtain an organo-mineral substrate.

Были выполнены исследования для подбора оптимальных соотношений вымороженного осадка шлам-лигнина и золы сжигания древесного топлива. Для этого были выбраны следующие соотношения вымороженного осадка шлам-лигнина и золы сжигания древесного топлива: 1:0,01; 1:0,025; 1:0,05; 1:0,10; 1:0,15; 1;20, далее анализировался химических состав питательных для растений элементов, pH водной вытяжки, средняя сырая масса высаженных в образцы растений (редька масличная (Brassica rapa) на 14е сутки прорастания. Результаты испытаний представлены в таблице 2.Studies have been carried out to select the optimal ratios of the frozen-out sludge-lignin sludge and wood fuel combustion ash. For this, the following ratios of the frozen sludge-lignin sludge and wood fuel combustion ash were chosen: 1:0.01; 1:0.025; 1:0.05; 1:0.10; 1:0.15; 1;20, then the chemical composition of plant nutrients, the pH of the water extract, the average wet weight of the plants planted in the samples (oil radish ( Brassica rapa ) on the 14th day of germination were analyzed. The test results are presented in table 2.

Таблица 2 – Подбор оптимальных компонентов органо-минерального субстратаTable 2 - Selection of the optimal components of the organo-mineral substrate

КомпонентComponent Соотношение вымороженного осадка шлам-лигнина : золы сжигания древесного топлива в доляхThe ratio of the frozen sludge-lignin sludge: wood fuel combustion ash in shares 1:0,011:0.01 1:0,0251:0.025 1:0,051:0.05 1:0,101:0.10 1:0,151:0.15 1:0,201:0.20 Органическое вещество, %Organic matter, % 42,442.4 41,941.9 41,541.5 38,438.4 36,836.8 32,632.6 Фосфор общий, в пересчете на Р2О5, %Phosphorus total, in terms of P 2 O 5 ,% 0,60.6 0,70.7 0,80.8 1,01.0 1,21.2 1,31.3 Калий общий, в пересчете на К2О, %Potassium total, in terms of K 2 O,% 0,120.12 0,250.25 0,570.57 1,121.12 1,471.47 1,891.89 Азот общий, %Nitrogen total, % 0,940.94 0,860.86 0,810.81 0,780.78 0,750.75 0,710.71 pH водной вытяжкиpH of water extract 5,95.9 6,16.1 6,46.4 6,96.9 7,37.3 7,97.9 Средняя сырая масса высаженных в образцы растений (редька масличная (Brassica rapa) на 14е сутки прорастания, гAverage wet weight of plants planted in samples (oil radish (Brassica rapa) on the 14th day of germination, g 0,210.21 0,220.22 0,280.28 0,310.31 0,330.33 0,350.35

Основываясь на полученных результатах, приведенных в таблице 2, оптимальным соотношением вымороженный осадок шлам-лигнина : зола сжигания древесного топлива было выбрано 1:0,05, так как при данном соотношении существенно не снижаются концентрации таких питательных элементов, как органическое вещество и азот общий и происходит насыщение субстрата фосфором и калием до необходимых значений. Based on the results obtained, shown in Table 2, the optimal ratio of frozen-out sludge-lignin sludge: wood fuel combustion ash was chosen to be 1:0.05, since this ratio does not significantly reduce the concentration of such nutrients as organic matter and total nitrogen and the substrate is saturated with phosphorus and potassium to the required values.

Полученный органо-минеральный субстрат вносится для интенсификации рекультивационной сукцессии в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами в количестве 30 т/га, согласно Требования ГОСТ Р 54651-2011 «Удобрения органические на основе осадков сточных вод. Технические условия».The resulting organo-mineral substrate is applied to intensify reclamation succession in disturbed lands contaminated with heavy metals in the amount of 30 t/ha, in accordance with the Requirements of GOST R 54651-2011 “Organic fertilizers based on sewage sludge. Specifications".

Сравнение основных технических характеристик заявленного способа интенсификации рекультивационной сукцессии и уже известных ранее приведено в таблице 3.Comparison of the main technical characteristics of the claimed method of intensifying reclamation succession and those already known earlier is shown in Table 3.

Таблица 3 - Сравнение основных технических характеристик заявленного способа и известных ранееTable 3 - Comparison of the main technical characteristics of the claimed method and previously known

Компоненты могут вторично загрязнять окружающую среду (микробиологическое, химическое загрязнение)Components can contaminate the environment secondarily (microbiological, chemical contamination) Необходимость компостирования / стабилизации смесиThe need for composting / mixture stabilization Возможность рекультивации нарушенных земель, загрязненных высоким содержанием тяжелых металловPossibility of reclamation of disturbed lands contaminated with high content of heavy metals Аналог 1 (пат. №2723401)Analogue 1 (US Pat. No. 2723401) +
(тяжелые и редкоземельные металлы)
+
(heavy and rare earth metals)
-- -
(способствует накоплению тяжелых и редкоземельных металлов в растениях)
-
(promotes the accumulation of heavy and rare earth metals in plants)
Аналог 2 (пат. № 2086521)Analogue 2 (US Pat. No. 2086521) +
(микробиологическое загрязнение – навоз, помет)
+
(microbiological contamination - manure, droppings)
+
(необходимость компостирования)
+
(the need for composting)
-
(в способе нет указаний на такую возможность)
-
(there is no indication of this possibility in the method)
Аналог 3 (Заявка № 2019114539)Analogue 3 (Application No. 2019114539) -- +
(необходимо проводить регулярную аэрацию и внесение влаги)
+
(requires regular aeration and moisture application)
-
(в способе нет указаний на такую возможность)
-
(there is no indication of this possibility in the method)
Прототип Prototype +
(активный ил - микробиологическое загрязнение, запах; золы ТЭЦ – бенз(а)пирен, тяжелые металлы)
+
(activated sludge - microbiological pollution, odor; CHP ash - benz (a) pyrene, heavy metals)
±
(необходимость использовать отработанный и стабилизированный активный ил канализационных очистных сооружений, при этом сама смесь не требует стабилизации)
±
(the need to use spent and stabilized activated sludge from sewage treatment plants, while the mixture itself does not require stabilization)
±
(состав говорит о возможности использования, однако не регламентирует точной нормы внесения в нарушенные земли)
±
(the composition indicates the possibility of use, but does not regulate the exact rate of application to disturbed lands)
Предлагаемый способSuggested method -- -- ++

Как видно из таблицы 3, в отличие от прототипа, заявляемый способ позволяет интенсифицировать рекультивационную сукцессию нарушенных земель, загрязненных тяжелыми металлами без внесения компонентов, которые могут вторично загрязнять окружающую среду и должны быть предварительно стабилизированы, при этом данный способ регламентирует нормы внесения органо-минерального субстрата в нарушенные земли.As can be seen from table 3, unlike the prototype, the proposed method allows to intensify the reclamation succession of disturbed lands contaminated with heavy metals without the introduction of components that can re-contaminate the environment and must be pre-stabilized, while this method regulates the application rates of the organo-mineral substrate into disturbed lands.

В отличие от аналогов, заявляемый способ позволяет не использовать компоненты, которые могут вторично загрязнять окружающую среду, не нуждается в компостировании и стабилизации полученной смеси и позволяет интенсифицировать рекультивационную сукцессию нарушенных земель, загрязненных высоким содержанием тяжелых металлов. Unlike analogues, the proposed method allows not to use components that can pollute the environment again, does not require composting and stabilization of the resulting mixture, and allows intensifying the reclamation succession of disturbed lands contaminated with a high content of heavy metals.

Использование заявляемого изобретения позволит утилизировать многотоннажные лигнин-содержащие осадки целлюлозно-бумажной промышленности, представленные вымороженными осадками шлам-лигнина с получением ценной товарной продукции – органо-минеральным субстратом, который можно использовать для рекультивации нарушенных земель без высоких технико-экономических затрат для его получения.The use of the claimed invention will make it possible to utilize large-tonnage lignin-containing sediments of the pulp and paper industry, represented by frozen sediments of sludge-lignin, to obtain valuable commercial products - an organo-mineral substrate that can be used for reclamation of disturbed lands without high technical and economic costs for its production.

Claims (1)

Способ интенсификации рекультивационной сукцессии земель, загрязненных тяжелыми металлами, посредством внесения в них органо-минерального субстрата, отличающийся тем, что способ осуществляют посредством внесения в вымороженные лигнин-содержащие осадки целлюлозно-бумажной промышленности (шлам-лигнин) добавки, представляющей собой золы сжигания древесного топлива, в долевом соотношении 1:0,05 с последующим перемешиванием и внесением для интенсификации рекультивационной сукцессии в нарушенные земли, загрязненные тяжелыми металлами, в количестве 30 т/га. A method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals by introducing an organo-mineral substrate into them, characterized in that the method is carried out by introducing into the frozen lignin-containing sediments of the pulp and paper industry (lignin sludge) an additive, which is wood fuel combustion ash , in a share ratio of 1:0.05, followed by mixing and application to intensify reclamation succession in disturbed lands contaminated with heavy metals, in the amount of 30 t/ha.
RU2022130853A 2022-11-28 Method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals RU2797056C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797056C1 true RU2797056C1 (en) 2023-05-31

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723401C1 (en) * 2019-08-05 2020-06-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of adding organomineral additive into soil
RU2736648C1 (en) * 2020-07-29 2020-11-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» Method of producing organic ameliorant
CN113789177A (en) * 2021-09-22 2021-12-14 武汉市农业科学院 Composite passivator for heavy metal contaminated soil of vegetable field as well as preparation method and application of composite passivator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723401C1 (en) * 2019-08-05 2020-06-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method of adding organomineral additive into soil
RU2736648C1 (en) * 2020-07-29 2020-11-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» Method of producing organic ameliorant
CN113789177A (en) * 2021-09-22 2021-12-14 武汉市农业科学院 Composite passivator for heavy metal contaminated soil of vegetable field as well as preparation method and application of composite passivator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОГДАНОВ А.В., ШАТРОВА А.С., АЛЕКСЕЕВА О.В., КУЛАКОВ В.А. Опытно-промышленные испытания технологии вымораживания коллоидных осадков шлам-лигнина ОАО "Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат" // XXI век. Техносферная безопасность. 2020. N 5(1). С. 8-20. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Banegas et al. Composting anaerobic and aerobic sewage sludges using two proportions of sawdust
Tejada et al. Effects of a vermicompost composted with beet vinasse on soil properties, soil losses and soil restoration
Sangwan et al. Vermicomposting of sugar industry waste (press mud) mixed with cow dung employing an epigeic earthworm Eisenia fetida
Madejon et al. Agricultural use of three organic residues: effect on orange production and on properties of a soil of the ‘Comarca Costa de Huelva’(SW Spain)
RU2376083C1 (en) Method of oil sludge process and residue ground cleaning
Ciećko et al. Long-term effects of hard coal fly ash on selected soil properties.
Bouhia et al. Olive mill waste sludge: From permanent pollution to a highly beneficial organic biofertilizer: A critical review and future perspectives
Thompson et al. Nitrogen and carbon mineralization in soil of vermi‐composted and unprocessed dry olive cake (" Orujo Seco") produced from two‐stage centrifugation for olive oil extraction
Perkiömäki et al. Cadmium in upland forests after vitality fertilization with wood ash—a summary of soil microbiological studies into the potential risk of cadmium release
Bramryd Impact of sewage sludge application on the long-term nutrient balance in acid soils of Scots pine (Pinus sylvestris, L.) forests
Kijo-Kleczkowska et al. Properties and production of sewage sludge in Poland with reference to the methods of neutralizing
RU2212391C2 (en) Method of composting organic and organomineral materials and wastes (options)
Wysocka-Czubaszek Dynamics of nitrogen transformations in the soil fertilized with digestate from agricultural biogas plant
RU2797056C1 (en) Method for intensifying the reclamation succession of lands contaminated with heavy metals
Yadav et al. Bioconversion of food industry sludge into value-added product (vermicompost) using epigeic earthworm Eisenia fetida
RU2584031C1 (en) Method of processing oil sludge and cleaning oil contaminated soil
Norris et al. The potential for direct application of papermill sludge to land: A greenhouse study
JP2000204558A (en) Greening base material and greening method for face of slope or the like
Gibczyńska et al. Effects of limestone, ash from biomass and compost use on chemical properties of soil
Elshaeva et al. Environmental aspects of the use of sewage sludge as fertilizer materials
Zwart Fate of C and N pools–experience from short and long term compost experiments
Lykas et al. Effect of manure and cocoa shell biomass addition on soil chemical properties under laboratory incubation conditions
Krishna Murthy et al. Chemical and biochemical properties of Parthenium and Chormolaena compost
RU2736648C1 (en) Method of producing organic ameliorant
Godlewska Changes in the contents of selected heavy metals in test plants fertilised with sewage sludge and hard coal ash