Способ рекультивации отвальных пород

 

О П И С А Н И Е 1001881

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Рес убли

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 281077 (21) 2539845/30-15 (И) М. Кп.з

A 01 В 79/02

А 01 N 7/02 с присоединением заявки ЙоГосудврстеенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 070383. Бюллетень Йо 9

Дата опубликования описания

t$3} УДК 626 ° 877 (088. 8) та .;..т<а, 1

1 а.а. Корошавии, И.а. Катаева и Г.а. Оаор К р у;,*:;т.., К" а- з

-, 1;„ (72) Авторы изобретения а

Всесоюзный научно-исследовательский и np торский институт охраны окружающей среды в угольной проьншленности (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛЬНЬЩ

ПОРОД

Изобретение относится к способам обработки почвы, s частности к биологической рекультивации промышленных отвалов. Преимущественно изобре-. тение предназначено для биологической рекультивации земель, нарушенных предприятиями угольной прозыаленности. Кроме того, способ может быть использован при окультуривании примитивных почв.

Известен способ рекультивации золоотвалов и хвостохранилищ путем биологического закрепления их с использованием хозяйственно-бытовых стоков (1).

В данном способе поверхность эолоотвалов разбивают на чеки, которые поочередно заполняют хозяйственнобытовыми стоками на глубину до 2030 см с последующей вспашкой после заполнения и подсыхания. Заполнение чеков хозяйственно-бытовьвии стоками и последующую вспашку производят многократно (6-7 раз). После проведения этих работ золоотвалы засевают многолетними травами или зерновыми и техническими культурами.

Недостатком известного способа является замедленный процесс почвообразования (окультурнвания). Он обу словлен тем, что в эолоотвалы вводят только хозяйственно-бытовые стоки,, содержащие органические вещества и

5 биогенные элементы, à оНН стимулируют жизнедеятельность не только микрофлоры, но и микроорганизмов-антагонистов.

Кроме того, при достаточном коли10 честве органических и минеральных веществ процесс почвообраэования будет замедленным ввиду незначительного содержания почвенных микроорга-. низмов в золоотвале.

Необходимо также учитывать, что некоторые микроорганизмы, находящиеся в хозяйственно-бытовых стоках могут служить источником инФекции для человека, животных и растений.

2р Ближайшим решением технической задачи является способ рекультивации отвальных пород, заключающийся в том, что насыпные отвальные породы снижают и выравнивают с последующим планированием и Формируют отдельнымй участками с уклоном до 1,5о, располагая их цоярусно P2).

На подготовленных участках произ. водят посадку плодовых и полив водой, затем высеивают сидераты, породу окультуривают насыпным внесением

100188) гумуса н течение 3-7 лет и сплошным яаражевием почвенными микроорганизмами, например азотбактерином, нитрагином °

Откосы участков закрепляют посевом многолетних трав.

Недостатком данного способа является длительный период почвообразования, а также его трудоемкость.

Длительный период почвообразования обусловлен тем, что производят сплош- 10 ное заражение почвенными микроорганизмами, выпускаемыми промышленностью, которые не адаптированы к условиям отвальных пород.

Кроме того, иэ-эа длительного нне- 15 сения гумуса происходит уплотнение и затвердевание грунтов под нанесенным гумусовым слоем. Затвердевший слой непроницаем для растительных культур из-за отсутствия капиллярного водообращения, что также замедляет процесс почвообразования.

Цель изобретения - ускорение почвообраэования.

Цель достигается эа счет того, что в способе рекультивации отвальных пород путем их разравнивания, планировки, внесения удобрений, заражения микроорганизмами, посева многолетних растений и полива водой, отвальные породы заражают комплексами З0 предварительно адаптированных микроорганизмов в течение вегетациончого периода растений первого года посева в три приема: во время прорастания семян заражают комплексом аммони- Ç5 фицирующих и нитрифицирующих микроорганизмов, во время всходов — комплексом азотобактера с фосфатраство. ряющими микроорганизмами и во время цветения — комплексом азотобактера 40 с фосфатрастворяющими микроорганизмами, каждый раз в количестве 0,25О, 5 г сухого веса на 1 м рекультивируемой площади.

В качестве комплекса аммонифици- 4 рующих и нитрофицирующих .якроорга45 низмов берут аммонифицирующие микроорганизмы Bacillus mycoides в количестве 0,1-0,2 r, нитрифицирующиеNitrosomonas europaca — 0,07-0,15 r и Nitrohacter Winogradskii - 0,08—

0,15 r по сухому весу на 1 м рекуль 1 тивируемой площади.

В качестве комплекса аэотобакера с фосфатрастворяющими микроорганизмами берут Azotobacter chroococcum 55 в количестве 0,1-0,3 r и фосфатрастворяющие микроорганизмы Bacillus

megaterium — 0,15-0,2 r по сухому весу на 1 м рекультивируемой пло.щади. 60

Способ осуще ствляют следующим образом.

Отвал разравнивают, производят

его планировку.

Отвальные породы, состоящие из подверженных скислению аргиллитов, .аленролитон и кварцевых песчаников с включениями пирита, содержащие повышенное количество железа (2,44

10,06%),алюминия (1,8 — 7,95%) с низким значением рН (2,45 — 3,56} формируют отдельными участками величиной 1-5 га. Сооружают сеть водопроводных труб с разбрызгинателями от водоприемников резервуаров. резервуары заполняют водой, в которую вносят комплекс предварительно адаптированных микроорганизмов; нитрифицирующих и аммонифицирующих из расчета 0,25-0,5 г по сухому весу на

1 м рекультивируемой площади. В породу вносят отходы содового производства (содержание СаО, CACO> )

1 кг на 1 м и удобрения в виде хо зяйственно-бытового осадка силовых площадок городских очистных сооружений 1,5 кг на 1 м с последующей вспашкой на глубину 20 см. Далее производят посадку семян многолетних растений: смесь злаковых и бобовых на глубину 1,5 — 2,5 см. Норма высева—

0,015 кг на 1 м . После посадки семян проводят обогащение рекультивируемого участка путем внесения предварительно адаптированных микроорганизмов (нитрифицирующих и аммонифицирующих) 0,25 — 0,5 г по сухому весу на 1 м рекультивируемои площади.

Адаптацию микроорганизмов осуществляют в следующей последонательности: микроорганизмы, ныделенные из отвальных пород, ныращинают на питательных средах путем многократного пересева, подвергают ноздействию токсичных веществ, содержащихся н породе, вначале при малой концентрации (содержание железа — 2,44Ъ, алюминия — 5,08%, величина рН вЂ” 3,5), затем постепенно увеличивают концентрацию токсичных веществ: железо до 10,06Ъ, алюминий — до 14,22%, величину рН снижают до 2,45. Период адаптации длится 2 месяца. Адаптированные таким образом к высоким концентрациям токсичных веществ и низкой кислотности микроорганизмы вводят в породу с помощью разбрызгивателя.

Полив растений производят до

60%-ного содержания влаги по отношению к полной влагоемкости почвы

1 раз н день.

В период нсходов проводят вторичное обогащение предварительно адаптированными микроорганизмами (аэотобактером и фосфатрастворяющими микроорганизмами1 в количестве 0,250,50 г по сухому весу. Последний раз породу обогащают в период цветения растений адаптированными мииpoopraнизмами (аэотобактером и фосфатраст1 001 881 воряющими микроорганизмами) — 0,250,50 г по сухому весу на 1 м рекуль. тивируемой площади.

На следующий год на отвальной породе, необогашенной адаптированными микроорганизмами, наблюдается хороший рост растений.

На третий год производят посадку двухлетних саженцев (тополь, береза, осина).

Л р и м е р . Проводят деляночные опыты в условиях токсичного породного отвала.

Разравнивают поверхность отвала.

Площадь опытной делянки 2 м . Делянки в один ярус. Для нейтрагг.ации !5 токсичных свойств отвальной »ороды вносят отходы садового производства (СаО и СаС0 ) 1 кг на 1 м . (Расчет производят по гидролитической кислотности). Удобрения вносят в виде хозяйственно-бытового осадка в количестве 1,5 кг на 1 м породы. Затем производят вспашку на глубину 20 см.

После этого делают посев семян многолетних растений: бобовых и злаков.

Норма высева травосемян — 0,015 кг на 1 м . Опыты повторяют четырехкратно. Первая серия опытов включала контрбльные участки без внесения адаптированных микроорганизмов. Вторая серия опытов включала рекультивируемые участки с введением комплекса адаптированных микроорганизмов О, 25 г/м < по сухому весу; -третья серия опытов включала рекультивируемые участки с введением комп- 35 лекса адаптированных микроорганизмов 0,5 г/м по сухому весу.

Данные представлены в таблице.

В опытных вариантах по сравнению с контрольным вариантом наблюдается 4р повышение величины рН, снижение гидролитической кислотности, повышение суммы обменных оснований, снижение валового содержания железа, алюминия, серы, углерода. Наблюдается процесс накопления гумуса. Увеличи вается в породе количество подвижных калия и фосфора. Повышается содержание общего азота. Наилучший эффект был получен на рекультивированных участках с введением адапти рованных микроорганизмов в количестве 0 5 г/м -по сухому весу.

Исследования показали, что на рекультивируемых участках создаются благоприятные условия для процессов нитрификации, мобилизации подвижных фосфора и калия и питательных элементов, под влиянием деятельности микроорганизмов улучшаются агрохимические свойства рекультивируемой породы.

На 2-й год на рекультивируемых участках внесение микроорганизмов в отвальные породы нс производят.

Наблюдается процесс почвообраэования и задернение отвалов, после чего высеиваются саженцы деревьев.

Внесение в породу предварительно адаптированных микроорганизмов ускоряет процесс почвообразования, s результате чего не требуется окультуривания породы на 2-ой год рекультивации.

Способ обеспечивает озеленение прилегающих местностей к шахтерским поселкам, оздоровление окружающей среды. Рекультивирование токсичных породных отвалов осуществляют за один год вместо 3-7 лет по ранее применяемому способу.

Экономия от применения данного способа составляет 0,9-1,8 тыс.руб. на 1 га или 20-40% от общей суммы затрат на рекультивацию отвальных пород (в ценах 1977 г.).

1001881

Г Ъ

М л

I» (Ч с

МЪ

Ю

О ъ

О\ -

1

1

1 г Ф

3ь ь

0 ) .-1

М о л

\О ь ь

° (с о

%34

Ъ о

Ь о

» (ю

М

3ю и

l (Ч

< 1

4Ф

C) ь

О

%-1 о 4 (ю

6)

У»

%-1

<л с

С0

Р3

СЧ

%-1

% 1

%-1 о с4 х (Ч

М

LA х н

<б» х х до х

4 о ь о

С а-( пР 4

Е и о о о

Ц -4

iV

4 й

1 У) ОР

1 Х и I

0am бх ох хс ооххй

М1 к н с до о и о л хо

635 н

ХХХО4 1

r н ы х и

I охm оа,ххх хЭC

004

ХЭQ х х о ц mo

04 й- х Цеха

w 2333

1.

1 Н

I I 0) 0С4 ои fez

V, бЭХ Ц (б 4

5 ХаО1 О х + б о х ч х ао

О бОааО0» ж 3, I 3 3 m 4 Fn

1 1

Ц Д б х х +

Р о бо

Хао, 0ОХ йй oi н

4

1 сь 1 ь (Ч

m 1 4„ х w х э ,б Х и

4 цю 9

oо -о о ыо к о

oleo»

1001881

Ф(>рмула и эoápe Те HHЯ

Составитель Л. Добашина

Редактор Е. Хейфиц Техред А.Aч Корректор Е. Рошко

Заказ 1669/1 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,. ул. Проектная, 4

1. Способ рекультивации отвальных пород путем их раэравнивания, планировки, внесения удобрений, заражения микроорганизмами, посева многолетних растений и полива водой, о т л и ч а н шийся тем, что, с целью ускорения почвообраэования, отвальные породы заражают комплексами предвари . тельно адаптированных микроорганизмов 10 в течение вегетационного периода растений первого года посева в три приема: во время прорастания семян заражают комплексом аммонифицирующих и нитрифицирующих микроорганизмов, 15 во время всходов — комплексом азотобактера с фосфатрастворяющими микроорганизмами, каждый раз в количестве 0,25-0,5 г сухого веса комплекса на 1 м рекультивируемой площади. . 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве комплекса аммонифицирующнх и нитрифицирующих MHKpoopnaíèýìîâ берут аммонифицнрующие микроорганизмы Вас i11us mycoides в количестве 0,1-0,2 r, нитрифицирующие — Nitrosomonas europar.a 0,08-0,15 r u Nitгohacter Winogradskii - о,08-0,15 г по сухому весу на 1 м рекультивируемой площади.

3. Способ по пп,1 и 2, о т л и— ч ающи и ся тем, что в качестве комплекса азотобактера с фосфатрастворяющими микроорганизмами берут

Azotobacter chroococum в количестве

0,1-0,3 r и фосфатрастворяющие микроорганизмы Bacillus megaterium0,15-0,2 г по сухому весу на 1 м рекультивируемой площади.

ИсТочники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 551155448822, кл. A 01 В 79/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 494139, кл. A 01 В 79/02, 1974 (прототип).