CC BY
460
ДОБЫЧА И ПЕРЕРАБОТКА ТОРФА
УДК 622.331:631-8
Л. М. Кузнецова, А. В. Михайлов, В. Г. Селенное ИСКУССТВЕННЫЕ ПОЧВЕННЫЕ ГРУНТЫ
Приведены требования к качеству искусственных почвенных грунтов и основному компоненту для их изготовления - торфу. Даны способы, технологии и краткие характеристики разработанного ВНИИТП оборудования для производства грунтов.
Ключевые слова: почвы, грунты, компоненты, торф, качество, оборудование.
Почва состоит из органических, минеральных и органо-минеральных комплексных соединений. Источником минеральных соединений, составляющих 80-90 % всей массы почвы, являются почвообразующие породы. Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Совокупность органических веществ почв, растительных и животных остатков разной степени разложения получила название гумуса или перегноя.
Помимо общепризнанной классификации [1] почвы можно разделить на минеральные, содержащие до 15 % органики, органо-минеральные, содержащие 30-70 % органики, и органические с содержанием органики не менее 80 %.
Для получения гарантированных урожаев создаются искусственные почвенные грунты. В соответствии с Федеральным законом «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами» (№ 109 от 19.07.97 г.) Госхимкомиссией Минсельхозпрода РФ составлен «Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации», в который под общим названием «Почвенные грунты» включены все искусственные почвенные грунты [2]. Вновь разрабатываемые почвенные грунты после регистрации и утверждения технической документации вносятся в этот список. Искусственные почвенные грунты должны выпускаться на основании Технических условий и Технологического регламента, разработанных для каждого конкретного вида продукции и производителя. Предусмотрена государственная регистрация и утверждение в установленном порядке этой технической документации при наличии санитарно-гигиенического заключения Роспотребнадзора.
Из многочисленных искусственных почвенных грунтов, созданных к настоящему времени, наиболее распространенными являются грунты на основе торфа. Большая сорбционная способность торфа предохраняет грунты от вымывания и улетучивания внесенных питательных веществ, а также способствует задержанию вредных составных частей, содержащих-
ся в техногенно загрязненной почве. В торфе содержатся стимуляторы роста и вещества, препятствующие развитию болезнетворных микроорганизмов. Кроме того, торф является дополнительным источником органических веществ, в которых сосредоточено большое количество азотистых соединений и гу-миновых кислот.
Искусственные почвенные грунты представляют собой готовые к применению сыпучие питательные смеси с запахом растительной земли, обогащенные всеми необходимыми элементами питания растений. Они не должны содержать патогенной микрофлоры, а содержание токсичных химических веществ, тяжелых металлов, остатков пестицидов и бенз(а)пиренов должно быть ниже предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых количеств (ОДК), установленных органами Роспотребнадзора (табл. 1).
Для приготовления искусственных почвенных грунтов используются разные виды торфа, а также продукты его переработки, торфяные удобрения. Торф для приготовления компостов должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 51661.1-2000 (табл. 2).
Добыча торфа для приготовления компостов может осуществляться на торфяной залежи любого типа и вида. Степень разложения торфа должна быть не менее 15 % и зольность не более 25 %. Допускается, по согласованию с потребителем, поставка торфа с зольностью до 35 %, а при наличии в торфяной залежи вивианита (Р205 = 0.5-2.5 %) или карбонатов (СаО = 5-10 %) - с зольностью до 40 %. Уровень радиационного загрязнения разрабатываемого слоя торфяной залежи должен контролироваться.
Торф для улучшения почвы должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 51661.3-2000 (табл. 3).
Торф для улучшения почвы добывают на торфяной залежи переходного или низинного типов со степенью разложения более 25 %. Остальные показатели аналогичны показателям торфа для приготовления компостов.
Нормы внесения известняковых материалов определяются кислотностью торфа и объемной долей вносимых компонентов (табл. 4).
Таблица 1
Требования к искусственным почвенным грунтам
Таблица 2 Требования к торфам, используемым для приготовления компостов
Благодаря своим исключительным свойствам на мировом рынке наибольшим спросом пользуется растительный («белый») торф, который поставляется странами-производителями торфа в рассыпном, ки-пованном и прессованном виде.
Лучшим растительным торфом является верховой торф моховой группы низкой степени разложения. Он
Таблица 3 Требования к торфам, используемым для улучшения почвы
Параметр Значение
Массовая доля влаги, %, не более 60
Зольность, %, не более 25
Кислотность, рН солевой суспензии (рНкС1), не менее 4.6
Засоренность (куски торфа, очеса, пней, щепы размером свыше 60 мм), %, не более 8
Т аблица 4 Нормы внесения известняковых материалов на 1 т торфа, кг
Кислотностность торфа, рНка Известняковая мука, мел Доломитовая мука
2.5-3.0 40 50
3.0-3.5 35 45
3.5-4.0 25 32
4.5-5.0 20 26
5.0-5.5 15 19
5.5-6.0 8 10
имеет ярко выраженную волокнистую структуру, высокую водоудерживающую, ионообменную и газопоглотительную способность, обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, имеет малую насыпную плотность, не содержит болезнетворных микроорганизмов, патогенной микрофлоры и семян сорных трав (табл. 5).
В России кипованный торф на экспорт поставляют несколько торфопредприятий в Калининградской, Новгородской, Псковской и Ленинградской областях, на Камчатке и Сахалине. Общий объем экспорта составляет порядка 100-200 тыс. т в год. Наиболее крупными производителями и поставщиками кипованно-
Таблица 5 Требования к растительному торфу
Параметр Норма
Содержание органического вещества, %, не менее 95.0
Содержание остатков сфагновых мхов, %, не менее 70.0
Содержание остатков пушицы, %, не более 10.0
Зольность, %, не более 5.0
Массовая доля влаги, %, не более 60.0
Кислотность, рН(сол), не более 3.5
Засоренность древесными включениями, %, не более 2.0
Параметр ПДК или ОДК
Содержание тяжелых металлов и
других потенциально токсичных
химических веществ, мг/кг, не
более:
Свинец 32.0
Кадмий 0.5
Мышьяк 2.0
Ртуть 2.1
Свинец + ртуть 20+1.0
3,4-бенз(а)пирен 0.02
Содержание нитратов, мг/кг, не 130
более
Содержание пестицидов, мг/кг,
не более:
Гексахлорбензол 0.1
У ДДТ и метаболиты 0.1
Содержание жизнеспособных
возбудителей паразитов (яйца и
личинки гельминтов, циститы- Отсутствие
ооцисты патогенных
простейших), ед. в 100 г
Содержание патогенной
микрофлоры, в том числе Отсутствие
сальмонеллы. КОЕ/г
Содержание жизнеспособных
потенциальных патогенов, не
более: 1-10
Индекс БГКП,КОЕ/г 1-10
Индекс энтерракоков, КОЕ/г
Т ехногенные радионуклиды, в
том числе
(Acz/45 + А8г/30)3, отн. ед., не 1.0
более
Параметр Значение
Массовая доля влаги, %, не более 60
Зольность, %, не более 25
Кислотность, pH солевой суспензии (рНКС1), не менее 2.5
Засоренность (куски торфа, очеса, пней, щепы размером свыше 60 мм), %, не более 8
го торфа на мировой рынок являются Канада, Германия, Голландия, Финляндия, Латвия, Литва.
Для более полного использования грузоподъемности транспортных средств в Голландии была предложена новая упаковка для торфа - большой блок «Big Bale», объемом до 2.5 м3 и массой до 1000 кг. В большой блок запрессовывается до 4.5-6.0 м3 торфа. Верховой торф степенью разложения до 15 % после сушки хорошо прессуется и выпускается в виде плиток различных размеров и толщины. При сушке и прессовании сохраняются все основные свойства мохового торфа, в первую очередь - влагоемкость. Прессованные субстраты такого торфа широко применяются в настоящее время во многих странах, в том числе и в России, в теплицах при малообъемном способе выращивания овощей с использованием капельного полива.
Расширяется применение «черного» торфа (степень разложения более 25 %). Такой торф используется как добавка в процессе приготовления различных субстратов, для производства удобрений и как основа субстрата для выращивания грибов. Технологическая схема производства искусственных почвенных питательных грунтов включает следующие операции: прием и подготовку исходных компонентов; подготовку и дозирование минеральных компонентов; пе-
ремешивание компонентов смеси; нейтрализацию избыточной кислотности смеси, расфасовку, упаковку и приемочный контроль готовой продукции.
Ответственными операциями в технологии производства почвенных грунтов являются процессы дозирования компонентов и их перемешивание. Точность дозирования компонентов определяет соответствие готовой продукции заданной рецептуре, а отклонение качества смеси в отдельных пробах зависит от тщательности перемешивания.
Поскольку используются компоненты как с высокой плотностью (песок, крошка гранита и т. д.), так и относительно легкие (торф, древесная кора, вермикулит, перлит и др.), то смеситель должен обеспечивать качественное их перемешивание и исключать расслоения потока смеси. Наиболее широкое применение нашли объемные бункеры-дозаторы с точностью дозирования ±5 % от минимального объема и механические смесители, в которых перемешивающей силой является взаимодействие рабочего органа (вращающегося шнека или вала с лопастями) с компонентами [3, 4].
Используется несколько схем производства грунтов в полевых условиях. Одна из технологических схем представлена (рис. 1). На площадку с твердым покрытием доставляются компоненты смеси. Погруз-
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема приготовления грунтов в полевых условиях:
1 - штабель первого компонента; 2 - штабель второго компонента; 3 - погрузчик; 4 - передвижной дозатор; 5 - формируемый валок смеси; 6 - шнекороторный перегружатель; 7 - штабель готовой продукции
чик по очереди загружает компоненты в передвижной дозатор, формирующий валок, в котором компоненты располагаются послойно. В качестве дозатора может быть применен серийно выпускаемый кормораздатчик. Затем шнекороторный перегружатель, проходя вдоль валка, перемешивает компоненты и перебрасывает смесь в штабель готовой продукции. Здесь может быть использован шнекороторный снегоочиститель, также выпускаемый серийно.
При производстве торфонавозных и торфоиловых компостов на площадке устраивается приямок для хранения этих материалов и готового продукта. Приготовленная смесь компостируется в штабеле в течение двух-трех месяцев.
Вторая схема (рис. 2), обеспечивающая приготовления грунтов более высокого качества, заключается в использовании для перемешивания компонентов специальной дозирующее-смесительной станции. На
платформе станции смонтированы дозаторы компонентов, смеситель, выдающий конвейер и манипулятор-погрузчик компонентов в дозаторы. Привод всех механизмов осуществляется от вала отбора мощности и гидравлической системы трактора-тягача, оснащенным бульдозерным оборудованием.
Технологический процесс производства включает операции: прием и подготовку исходного торфа; прием и подготовку компонентов (песка, почвы, извести); послойную укладку компонентов и оформление первичного штабеля; перемешивание компонентов с помощью дозирующе-смесительной станции; оформление штабеля готовой продукции; расфасовку и упаковку готовой продукции или отгрузку потребителю при отпуске продукции навалом (россыпью).
Приготовление смесей начинается с послойной укладки торфа и вводимого в него песка и извести.
Рис. 2. Полевая схема производства почвогрунтов:
1 - штабель торфа; 2 - штабель песка; 3 - штабель предварительного перемешивания; 4 - штабель окончательного перемешивания; 5 - экскаватор МТП-71; 6 - установка ДСС-2;
7 - трактор-бульдозер ДТ-75; 8 - технологическая линия по расфасовке; 9 - технологическая площадка
Предварительно формируется основание штабеля из слоя торфа высотой не менее 0.4-0.5 м и шириной 68 м. На слой торфа равномерно укладывается известь и песок в определенных дозах. Послойная укладка
торфа и компонентов продолжается до достижения высоты штабеля 2.5-3.0 м. Самый верхний слой должен быть торфяным. Далее осуществляется оформление штабеля (3) с помощью бульдозера.
В штабеле (3) компоненты содержатся 3-4 дня для осуществления нейтрализации избыточной кислотности торфа. После этого штабель (3) с помощью дозирующе-смесительной станции или иного механизма аналогичного действия, позволяющего измельчить куски торфа до размеров частиц не более 2,5 мм, тщательно перемешивается. При этом смесь дополнительно усредняется и обогащается кислородом воздуха. Затем оформляется новый штабель, из которого готовая смесь поступает на технологическую линию (8) для фасовки и упаковки или навалом отгружаются потребителю.
Рассмотрим оборудование для приготовления грунтов, разработанное ВНИИТП.
Оборудование линии ОМГ-1 предназначено для приготовления питательных грунтов с различной рецептурой, расфасовки и упаковки их в полиэтиленовые пакеты с массой продукта от 1.5 до 10 кг (рис. 3, табл. 6).
Оборудование линии ОПУ-1 предназначено для производства почвоулучшающих многокомпонентных средств, субстратов и грунтов как россыпью, так и в упакованном в 100-литровые мешки виде.
Рис. 3. Принципиальная технологическая схема оборудования ОМГ-1:
1 - питатель торфа; 2 - вибрационный грохот; 3 - приемный цепной конвейер; 4 - конвейер отходов; 5 - смеситель компонентов;
6 - воронка смесителя; 7 - подъемник удобрений; 8 - элеватор; 9 - бункер-накопитель затаривающего устройства;
10 - затаривающее устройство; 11 - ленточный конвейер; 12 - упаковочное устройство; 13 - конвейер; 14 - вилочный погрузчик
Таблица 6
Техническая характеристика оборудования линии ОМГ-1
Параметр Норма
Производительность линии, м3/ч 18.0
Количество упаковок, уп./ч 125
Объем упаковки, л 3.5-10
Установленная мощность приводов, кВт 24.0
Обслуживающий персонал, чел./смена 4
Масса оборудования, кг 8300
Габаритные размеры, мм 9200x8840x4450
Оборудование ОТУ-1 предназначено для производства торфогуминовых удобрений с использованием жидких комплексных удобрений (ЖКУ). Оборудование позволяет получать жидкие и пастообразные удобрения. В состав оборудования линии входит подготовительное отделение торфяного сырья, реакторы, емкости для хранения жидких комплексных удобрений и упаковочное оборудование (табл. 7).
Установка для утилизации свиного навоза с торфом УСТ-1 предназначена для производства торфонавозной смеси россыпью, производства сухого упакованного в мешки торфонавозного компоста или производства сухих гранулированных удобрений, упакованных в мешки объемом 100 л.
Важнейшее место в проблеме охраны окружающей среды принадлежит вопросам утилизации осад-
Таблица 7 ков городских сточных вод, накапливающихся в боль-Техническая характеристика ОТУ-1 ших количествах на очистных сооружениях. Спосо-
бы их утилизации многообразны, одним из которых является их использование в качестве удобрений. Однако в связи с наличием в осадках солей тяжелых металлов, болезнетворной микрофлоры и яиц гельминтов прямое их применение невозможно. Установка ОСВ-1 предназначена для смешивания с торфом осадков городских сточных вод для получения органических удобрений, используемых в зеленом строительстве и при окультуривании почв. Полученная торфоорганическая смесь складируется в штабель и подвергается компостированию и обеззараживанию в течение нескольких месяцев.
В заключение необходимо отметить, что отечественный и зарубежный опыт применения торфа для приготовления искусственных почвенных грунтов показал, что торф имеет огромные достоинства и возможности, которые следует изучать, развивать и применять на практике и для других направлений его использования.
Список литературы
1. Почвы СССР/ Т. В. Афанасьева и др. М., 1979. 380 с.
2. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации // Защита и карантин растений: Приложение к журналу. 2006. № 6. С. 297-304 .
3. Дмитриев Ю.П. и др. Устройства для дозирования и смешивания компонентов торфяной продукции для сельского хозяйства // Сб. тр. ВНИИТП. Вып. 51. Л., 1983. С. 118-133.
4. Справочник по торфу. М., 1982. 760 с.
Кузнецова Л. М., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник.
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт торфяной промышленности».
Фермское шоссе, 22, г. Санкт-Петербург, Россия, 197341.
E-mail: [email protected]
Михайлов А. В., доктор технических наук, старший научный сотрудник.
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт торфяной промышленности».
Фермское шоссе, 22, г. Санкт-Петербург, Россия, 197341.
E-mail: [email protected]
Селеннов В. Г., доктор технических наук, старший научный сотрудник.
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт торфяной промышленности».
Фермское шоссе, 22, г. Санкт-Петербург, Россия, 197341.
E-mail: [email protected]
Материал поступил в редакцию 17.09.2008 L. M. Kuznetsova, A. V. Mihajlov, V. G. Selennov
ARTIFICIAL SOIL GROUNDS
Requirements are led to quality artificial bedding rocks and to the basic component for their manufacturing - to peat.
Ways, technologies and short characteristics developed VNIITP the equipment for manufacture bedding rocks are given.
Keywords: soils, ground, components, peat, quality, the equipment.
Kuznetsova L. M.
All-Russian Research Institute of Peat Industry.
Fermskoye shosse, 22, Saint-Petersburg, Russia, 197341.
E-mail: [email protected]
Параметр Норма
Производительность по удобрениям: в жидком виде объемом 1 л,
шт/ч 175
в пастообразном виде
массой 1 кг, шт/ч 180
Объем единовременно 1000
приготовляемой суспензии, л
Установленная мощность, 35
кВт
Обслуживающий персонал, чел./смена 4
Масса, кг 10190
Габаритные размеры, мм 14800x8900x6000
Mihajlov A. V.
All-Russian Research Institute of Peat Industry.
Fermskoye shosse, 22, Saint-Petersburg, Russia, 197341. E-mail: [email protected]
Selennov V. G.
All-Russian Research Institute of Peat Industry.
Fermskoye shosse, 22, Saint-Petersburg, Russia, 197341. E-mail: [email protected];
