Опыт использования осадков сточных вод в рекультивации нарушенных земель якутии

Основной экологической и экономической проблемой при рекультивации нарушенных земель является дефицит почвогрунтовых ресурсов для создания рекультивационных покрытий. При недостатке ППС (потенциально плодородного слоя) на отвалах Айхальского ГОКа (горнообогатительного комбината) АК «АЛРОСА» (ЗАО) рассматривался вопрос использования промышленных отходов осадков КОС (канализационных очистных сооружений) в качестве основы техногенного грунта. Предварительные результаты опыта по использованию осадков КОС показали достаточно высокую перспективность способа, показавшего более 30% проективного покрытия травостоя. 

Введение. В процессе разработки месторождений полезных ископаемых образуются и быстро увеличиваются пространства, нарушенные горным производством, отвалами пород и отходов переработки. В связи с чем вопросы, связанные с рекультивацией отходов производства, являющихся источником отрицательного воздействия на окружающую природную среду, актуальны для предприятий горнодобывающей промышленности всех регионов России.

Рекультивация земель должна выполняться исходя из необходимости ускоренного и эффективного возврата нарушенных площадей для использования в народном хозяйстве. На 01.01.2010 г. предприятиями АК «АЛРОСА» при промышленной добыче алмазов в Якутии нарушено 10772,3664 га земель [4]. Цель исследования: разработать эффективный и экономичный метод рекультивации земель, нарушенных при добыче алмазов в условиях Крайнего Севера с использованием отходов при недостатке потенциально плодородного слоя.

Материалы и методы исследований. Исследования проведены в 2011-12 гг. на отвалах пустых пород карьера «Айхал» АК «АЛРОСА» на территории Мирнин-ского района Якутии. Представленный способ биологической рекультивации выполнен с учетом отсутствия на территории отвалов пригодного для рекультивации плодородного слоя почвы, нанесение которого на субстрат предусматривается ГОСТом 1986 года.

Применен общепринятый метод биологической рекультивации нарушенных земель в России и за рубежом - метод «залужения», т.е. посев однолетних и многолетних трав и их травосмеси.

Результаты исследований и их обсуждение. Общеизвестна практика «рекультивации» отработанных карьеров (нарушенных земель, оврагов и т.п.) путем заполнения отработанного пространства различными отходами 3, 4 и 5-го классов опасности. Обычно применяются строительные отходы, обезвоженные иловые осадки сточных вод, различные шлаки, вскрышные породы, грунты от раскопа котлованов и т.п. Фактически в этом случае производится захоронение (размещение) указанных выше отходов, то есть при рекультивации карьеров осуществляется размещение отходов путём их захоронения.

Нас же интересовала рекультивация с использованием отходов производства и потребления. Межгосударственный стандарт ГОСТ 17.5.1.03-86 "Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель" устанавливает возможное использование вскрышных и вмещающих пород, которые являются отходами горного производства, при выполнении рекуль-тивационных работ на землях, нарушаемых в процессе горного производства и строительства.

В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 17.5.1.01-83 "Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения" под рекультивацией понимается комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества. Очевидно, что для реализации указанных целей следовало бы использовать рекультивант, сходный с исходными горными породами по геохимическим и физико-механическим показателям, но найти такой рекультивант в достаточных объемах невозможно.

Применяемые при рекультивации отходы резко отличаются по указанным показателям от природных грунтов и горных пород. В соответствии с Федеральным законом № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» использование отходов возможно для формирования плодородного слоя из смеси отходов и грунтов. Основной экологической и экономической проблемой при рекультивации является дефицит почвогрунтовых ресурсов для создания рекультивационных покрытий.

С целью экономии природных ресурсов при проведении рекультивационных работ почва может быть заменена отходами производства и потребления. Возможность замены первичных ресурсов вторичными, полученными путем переработки отходов, определяется биологическим потенциалом отходов. Типичными отходами производства и потребления, обладающими биологическим потенциалом, являются осадки сточных вод.

Для решения задачи рекультивации отвалов Айхальского ГОКа АК «АЛРОСА» при недостатке ППС мы рассматривали вопрос использования промышленных отходов Айхальского ГОКа в качестве основы техногенного грунта. Были выбраны промышленные отходы - осадки сточных вод КОС (канализационных очистных сооружений), которые использовали в качестве органического удобрения, содержащего в доступных формах элементы, необходимые для развития растений. Осадки сточных вод канализационных очистных сооружений (КОС) представляют собой сложную смесь с высоким содержанием воды, в которой биологически безвредные вещества прочно связаны с загрязняющими токсичными компонентами органической и неорганической природы.

Использование осадков сточных вод в качестве органических удобрений регламентируется ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Требования к осадкам сточных вод при использовании в качестве органических удобрений» и Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».

Использование осадков КОС в качестве удобрений общеизвестно [2; 3; 6; 7; 8]. По данным [5] содержание удобрительных компонентов в ОСВ достигает (в % от сухого вещества): азота (]ЧИ₄) - до 15%; фосфора (Р2О5) - 0,75%; калия (К₂О) - 0,5% и кальция (СаСО₃) - 5,1%. Анализ приведенных данных показывает, что по содержанию питательных элементов для растений ОСВ с иловых площадок не уступают традиционно применяемым органическим удобрениям. Проведенные работы по исследованию влияния почвогрунтов, изготовленных на основе ОСВ (осадков сточных вод), на рост 500 видов растений, используемых в озеленении и ландшафтной архитектуре, показали, что осадок стимулирует развитие растений, увеличивает их прирост и способствует раннему цветению декоративных культур [1].

Применение осадков КОС промплощадки «Юбилейная» для биологической рекультивации отвалов АГОК заключалось в следующем. Эксперимент начали в июне 2011 года на опытном участке, расположенном на поверхности отвала карьера. На опытном участке размером 10х10м после предварительной планировки поверхности отвала были нанесены осадки КОС ориентировочно в объеме 10,0 м³; осадок КОС перемешали с техногенным грунтом, песком и опилками с древесными стружками, а затем произвели посев семян.

С целью подтверждения плодородия техногенного грунта с опытного участка были проведены агрохимические исследования в испытательной лаборатории. По результатам анализов экспериментальный грунт можно отнести к хлоридно-сульфатному типу, слабозасоленному. Реакция почвенного раствора 7,6 - слабощелочная. Содержание гумуса среднее, нитратного азота низкое, подвижного фосфора повышенное. По содержанию обменного калия полученный грунт относится к среднеобеспеченному.

Рекультивация проводилась для восстановления растительного покрова на отвалах Айхальского ГОКа и не преследовала целей выращивания растений сельскохозяйственного направления, поэтому не было необходимости особой тщательной проверки техногенного грунта на наличие тяжелых металлов и патогенной флоры в экспериментальном грунте. Тем не менее, определение содержания тяжелых металлов в пробе грунта и осадка КОС, проведенное лабораторным путем, показало, что тяжелые металлы - медь, цинк, кадмий, свинец в осадке содержатся в допустимых пределах, ниже допустимых требований ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 и СанПиН 2.1.7.573-96.

В августе 2011 года получены первые положительные результаты по всходам семян на опытном участке. Среднее проективное покрытие травостоя составило 30%, средняя высота - 20 см. Заселяются сначала однолетние виды с доминированием овса посевного. Местами проективное покрытие доходило до 50%. Вместе с овсом встречаются единичные растения бобовых (донник) высотой 2-3 см, хвоща полевого, полыней и мари белой.

Осенью 2012 года видовой состав доходит до 11 видов с преобладанием пырейника, полыней, донника и люцерны, видны даже мелкие ростки ивы корзиночной, это подтверждает увеличение интенсивности заселения растениями на опыте. Проективное покрытие больше на понижениях (до 30%), где осадки КОС задержались, и меньше (до 10%) по повышениям. Средняя высота также отличается и меняется в пределах 5-40 см.

Таким образом, опытно-экспериментальные работы, выполненные в 2010-2012 гг., показали перспективность данного способа для биологической рекультивации. В результате биологической рекультивации отвалов с применением осадков КОС антропогенная нагрузка на экосистемы только от уменьшения валового выброса загрязняющих веществ при ветровом пылении отвалов пустых пород уменьшится на 27% за 3 года. Таким образом, снижение нагрузки на атмосферный воздух пылящих поверхностей составит в среднем 9,5% в год. Затраты же на биологическую рекультивацию способом с применением осадков КОС окупятся через четыре с половиной года только компенсационными платежами за негативное воздействие на атмосферный воздух.

Выводы

• 1. Способ применения осадков КОС полезен и как использование богатого питательными веществами субстрата для растительности, и как мероприятие по утилизации отходов КОС.
• 2. В условиях Айхальского ГОКа перспективны исследования по получению наиболее эффективного субстрата с использованием отходов существующей системы КОС плюс отходы деревообработки (опилки) и в качестве связующего -песок. При положительных результатах данный способ позволит получить дешевый, вполне доступный и эффективный способ биологической рекультивации отвалов пустых пород, который может быть применен на горных предприятиях Якутии.
• 3. При зарастании отвалов растительностью за счет исключения пылеобразо-вания при закреплении пылящих поверхностей общая экологическая нагрузка на прилегающую территорию снизится на 9,5%.