Результат интеллектуальной деятельности: УДОБРЕНИЕ-МЕЛИОРАНТ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в качестве органоминерального удобрения и в качестве мелиоранта - для накопления влаги в почве, повышения плодородия почв и рекультивации нарушенных земель.

Известно удобрение-мелиорант на основе трепела месторождений группы «Шумский», богатого определенными минералами, в число которых входят глаукониты (глауконитовый песок), а также микроэлементы (RU, заявка 2004122499А, МПК B01J 2/30 (2006.01), 2004).

Технический недостаток такого удобрения-мелиоранта: отсутствие азотной составляющей удобрения, недостаточное количество калийного К₂О и фосфорного P₂O₅ удобрений (1,5-2,0 и 0,1-0,2% соответственно).

Известен способ приготовления органоминерального комплексного удобрения, согласно которому удобрение получают при соотношении компонентов, масс.%:

кварц-глауконитовый песок 20-25,

навоз 10-15,

иловой осадок 60-70,

причем смесь получают путем добавления навоза перед обработкой илового осадка обеззараживанием, обезвреживанием и сушкой (RU №2316523 С1, МПК C05D 9/00, C05F 3/00, C05F 7/00. C05F 9/04 (2006.01), 2006).

Технический недостаток данного способа: изменение технологического цикла обработки илового осадка при биологической очистке канализационных сточных вод; недостаточный эффект в случае использования удобрения в качестве мелиоранта; повышенный расход глауконитового (кварц-глауконитового) песка.

Техническая задача: расширение области применения путем использования в качестве удобрения-мелиоранта.

Технический результат: повышение влагоемкости и плодородия почв при использовании полученного продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном продукте, включающем в качестве основы иловой осадок после биологической очистки канализационных сточных вод с добавлением глауконитового песка, использован иловой осадок после его обработки ферментно-кавитационным методом, при этом в состав удобрения-мелиоранта дополнительно включена бентонитовая глина при соотношении компонентов, масс.%:

иловой осадок 80-85,

глауконитовый песок 7,5-10,

бентонитовая глина 7,5-10.

Удобрение-мелиорант получают и используют следующим образом.

Известны многочисленные лабораторные и полевые опыты по изучению возможности использования в качестве удобрения илового осадка после биологической очистки канализационных (бытовых) сточных вод. Большинство методов биологической очистки сточных вод основано на процессах анаэробного метанового сбраживания с обработкой осадков в метантенках. Биоочистка сточных вод проводится также на основе процессов аэробного окисления. Получаемый по обоим методам (в качестве отхода производства) иловой осадок характеризуется высоким содержанием - до 60% - непереработанной (некондиционной) органики. «Серийный» осадок - это гелеобразная длительно высыхающая масса влажностью до 99%. В таком осадке ничтожно малые количества минеральных элементов питания (азот, фосфор) при практическом отсутствии калия и серы; в осадке зачастую присутствует патогенная микрофлора. При внесении осадка в почву может происходить ее органическое загрязнение.

Разработан и внедрен новый аэробный ферментно-кавитационный метод биологической очистки канализационных сточных вод с глубокой переработкой образующегося при этом илового осадка. Метод предусматривает, в частности, генерацию и использование кавитации низкой интенсивности (с числом кавитации не более 0,05). В устройствах очистки имеются эжекторы, которые в больших объемах засасывают из атмосферы воздух, кислород которого окисляет и разлагает перерабатываемый субстрат. Метод обеспечивает переработку органики, уничтожение патогенной микрофлоры, стимулирует развитие ферментов и других полезных микроорганизмов. Полученный по ферментно-кавитационному методу иловой осадок содержит 15-18% глубоко переработанного органического вещества, доступного корням растений и почвенной микрофлоре. В таком осадке существенно возрастает количество общих, также доступных, форм азота и фосфора, имеются калий, подвижная биоактивная сера и биогенные микроэлементы.

Иловой осадок (активный ил) после его переработки можно трактовать как скопление микроорганизмов, в том числе после высушивания осадка. Благодаря этому осадок обладает огромными сорбционными свойствами и способен засасывать воздух и капельки влаги. После его внесения в качестве удобрения поверхностный слой почвы разуплотняется, аккумулирует и длительно удерживает воздух и влагу. Подобные свойства характеризуют иловой осадок не только как удобрение, но и как мелиорант.

Однако в иловом осадке (даже после его обработки ферментно-кавитационным методом) недостает калия (1,1-1,3%) - в соотношении с фосфором (4,1-4,3%); в осадке отсутствует магниевое удобрение. В связи с этим формируют органоминеральное комплексное удобрение за счет указанного соотношения глауконитового песка, навоза и илового осадка. Глауконитовый песок содержит до 10% калиевого и до 7% магниевого удобрения.

Наиболее эффективным является предложенное удобрение-мелиорант на основе илового осадка после биологической очистки канализационных сточных вод и его обработки ферментно-кавитационным методом - с добавлением глауконитового песка и бентонитовой глины. В зависимости от месторождения бентонитовые глины (природные цеолитовые породы) имеют свои особенности, но в целом имеют следующие состав и показатели:

1) основные составляющие - SiO₂ 54-61%; Al₂O₃ 4,4-5,5%; Fe₂O₃ 2,0-3,4%; СаСО₃ 13,3-13,8%; К₂О 0,8-1,4%; MgO 0,7-1,2%; N₂O 1-0,8%; P₂O₅ 0,08-0,10% (K₂O, MgO, P₂O₅ - это соответственно калийное, магниевое и фосфорное удобрения);

2) микроэлементы - цинк, хром, никель, кобальт, молибден, медь, стронций (в микродозах);

3) активные сорбционные и ионообменные свойства;

4) способность регулировать в почве режим минерального питания растений и водный режим почв, снижать потери подвижных форм элементов питания растений.

Считается, что отдельно бентонитовая глина может использоваться как мелиорант для почв и как пролонгатор минеральных удобрений. Подобными свойствами обладает и глауконитовый песок, основу которого также составляет кремнезем SiO₂ (при большем содержании калийного К₂О и магниевого MgO удобрений); оба компонента содержат биогенные микроэлементы. Глауконитовый песок и бентонитовая глина (в указанных количествах и при одинаковом соотношении) взаимно дополняют и усиливают действие друг друга. Совместно с глубоко переработанным иловым осадком (в названном соотношении) предлагаемое удобрение - мелиорант после его внесения в почву обеспечивает:

1) насыщение почвы недостающими калийным и магниевым удобрениями - в оптимальном соотношении с фосфором;

2) улучшение структуры и водного режима почвы за счет наличия кремнезема и других природных минералов;

3) повышение ионообменных свойств верхнего, наиболее плодородного, слоя почвы;

4) восполнение дефицита в почве серы (в микродозах);

5) существенное повышение биологической активности почвы за счет комплекса микроэлементов и ионов ряда соединений, в том числе сульфата серы ;

6) кардинальное повышение сорбционных свойств почвы, что выражается в самообеспечение верхнего слоя почвы (до 20 см) воздухом (из которого усваивается в основном азот и углерод) и влагой;

7) активизацию и развитие полезной почвенной микрофлоры, которая, как известно, оказывает решающее влияние на развитие корневой системы растений.

Результатом этих уникальных свойств предлагаемого удобрения-мелиоранта является увеличение в 3-5 раз урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур в засушливых и острозасушливых условиях - в сухом земледелии (проверяли на примере возделывания озимой пшеницы на бедной гумусом светло-каштановой почве). В орошаемом земледелии урожайность возделываемых культур повышается в 2,5-3,0 раза при экономии поливной воды в среднем на 40% (проверяли на светло-каштановых почвах на примере возделывания семенного картофеля и сои при капельном орошении). Наиболее значимой эффективностью удобрения-мелиоранта является возможность рекультивации нарушенных и даже полупустынных земель (проверяли в Волгоградском Заволжье). Решающее влияние на повышение влагоемкости и плодородия почв оказывает накопление влаги путем ее аккумулирования из атмосферы (даже в условиях острой засухи); не менее важное значение имеет возрождение биологической активности почвы. Названные результаты достигнуты экологическими методами.