Научная статья на тему 'Искусственные почвенные грунты'

Искусственные почвенные грунты Текст научной статьи по специальности «Разработка месторождений торфа»

CC BY
967
114
Поделиться
Ключевые слова
ПОЧВЫ / ГРУНТЫ / КОМПОНЕНТЫ / ТОРФ / КАЧЕСТВО / ОБОРУДОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по горному делу, автор научной работы — Кузнецова Людмила Михайловна, Михайлов Александр Викторович, Селеннов Вадим Георгиевич

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.

Похожие темы научных работ по горному делу , автор научной работы — Кузнецова Людмила Михайловна, Михайлов Александр Викторович, Селеннов Вадим Георгиевич,

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.

Текст научной работы на тему «Искусственные почвенные грунты»

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: niitp@mail.rcom.ru

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: epc68@mail.ru

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: niitp@mail.rcom.ru

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: niitp@mail.rcom.ru

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: epc68@mail.ru

Selennov V. G.

All-Russian Research Institute of Peat Industry.

Fermskoye shosse, 22, Saint-Petersburg, Russia, 197341. E-mail: niitp@mail.rcom.ru;