Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ УДОБРИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам получения удобрений на основе осадков сточных вод.

Применение осадков сточных вод в качестве удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур может занять конкурирующее место среди используемых удобрений. Осадки сточных вод имеют в своем составе 30-40% органического вещества (на сухое вещество) и элементы минерального питания (N_общ - 0,6-4,3%, P₂O₅ - 1,2-4,5% и др.) и обладают большой удобрительной ценностью.

Использование осадков сточных вод в качестве органического удобрения способствует восстановлению баланса органического вещества и питательных элементов в почве. Применение осадков при рекультивации нарушенных земель позволяет решить проблему плодородного слоя почв и вернуть их в хозяйственный оборот.

Однако, вследствие загрязненности осадков сточных вод тяжелыми металлами и другими токсикантами, их утилизация ограничена, и они являются одними из проблемных отходов в народном хозяйстве.

Известен способ получения удобрения из осадков сточных вод за счет снижения в них тяжелых металлов, используя биомассу активного ила и малорастворимый кальцийсодержащий минерал. В результате перемешивания, разделения фаз методом отстаивания из водной среды выделяют тяжелые металлы. Кальцийсодержащий материал вводится в ил в количестве 10-25 кг/м³, а перемешивание осуществляют аэрацией в течение 1-4 часов (патент РФ №2209237, C02F 11/14). Однако авторы не дают сравнительных данных по эффективности извлечения тяжелых металлов, а также утилизации тяжелых металлов, выделенных из водной фазы.

Известен также способ получения удобрений, при котором суспензию активного ила с концентрацией биомассы 0,5-5,0% на сухое вещество смешивают с торфом в соотношении «активный ил : торф» от соответственно 1:1 до 1:8. Выращивание активного ила осуществляют в течение 5-15 часов, зольность его составляет 15-45% (авторское свидетельство №1532551, C05F 7/00, C05F 11/12).

Однако при внесении осадков сточных вод в почву подвижные формы тяжелых металлов могут мигрировать в растение. В заявке не указано, насколько прочно связаны тяжелые металлы, сорбируемые торфом.

В качестве прототипа рассмотрен способ получения органоминеральной удобрительной смеси, включающий смешивание осадков городских сточных вод с морденитсодержащим туфом в качестве детоксиканта с размером фракции до 2 мм. Осадки сточных вод с размеров фракции до 5 мм смешивают с туфом в соотношении 1:1-2, соответственно (патент РФ №2197452, C05F 7/00). Детоксикация осадков городских сточных вод происходит за счет высоких сорбционных свойств морденитсодержащего туфа. В этом случае также не исключена десорбция тяжелых металлов при внесении удобрения в почву, что может превысить предельно допустимые концентрации. Авторы не приводят данные по содержанию тяжелых металлов в исходных осадках и после добавления к ним морденитсодержащего туфа. Не приводятся также данные по содержанию тяжелых металлов в растениях.

Целью изобретения является увеличение эффективности детоксикации осадков сточных вод путем повышения прочности связи тяжелых металлов с детоксикантом при одновременном улучшении качества удобрительной смеси.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем смешивание осадков сточных вод с детоксикантом, в качестве детоксиканта используют гумат натрия в виде мелкодисперсной фракции с размером частиц не более 100 мкм в количестве не менее 10% от массы осадка.

Эффективность использования гумата натрия обусловлена тем, что гуминовые кислоты, благодаря наличию в своем составе большого количества реакционноспособных функциональных групп, вступают в реакции с ионами тяжелых металлов, переводя их в нерастворимые устойчивые соединения.

Взаимодействие растворимых солей гуминовых кислот (гумата) с катионами тяжелых металлов с образованием водорастворимых гуматов происходит по схеме:

nY_um-COONa+nMeⁿ⁺X^n-→[Yum-COOMe]_n↓+nNaX.

Указанное взаимодействие происходит интенсивно и завершается с образованием устойчивых нерастворимых соединений. Эта закономерность показана для большинства тяжелых металлов, являющихся наиболее опасными загрязнителями окружающей среды: цинка, никеля, меди, свинца, хрома и др., помимо взаимодействия по схеме ионного обмена гуминовые кислоты вступают с тяжелыми металлами в реакции комплексообразования с образованием органоминеральных лиганд, прочно удерживающих тяжелые металлы в своем составе. Экспериментально подтверждена значительная устойчивость во времени образующихся соединений тяжелых металлов с гуминовыми кислотами.

Введение гумата в состав удобрительной смеси позволяет также повысить ее качество, поскольку гумат является регулятором роста и развития растений, а также способствует лучшему усвоению минеральных удобрений.

Заявленный способ подтверждается экспериментальными примерами.

Пример 1

В качестве исходного сырья используют осадок сточных вод станций аэрации г. Дзержинского Московской области. С целью его детоксикации добавляют гумат натрия с размером частиц 100 мкм в количестве 10% массы осадка и смешивают в смесителе любого типа до достижения полной гомогенизации смеси. В ходе перемешивания происходит взаимодействие гумата натрия с тяжелыми металлами, содержащимися в осадке, которые переводятся в неподвижные формы.

Пример 2

Проводят аналогично примеру 1 с разницей в том, что используют гумат натрия в количестве 20% массы осадка.

Результаты проведенных экспериментов по влиянию гумата натрия на связывание тяжелых металлов приведены в таблице:

Из данных таблицы видно, что содержание тяжелых металлов: свинца, кадмия, меди, цинка, марганца, никеля и хрома уменьшается.