Применение компоста из твердых бытовых отходов для создания противофильтрационного экрана в оросительной системе

(51)702 3/16 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Ли Алексей Николаевич Ли Андрей Алексеевич(54) ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОСТА ИЗ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА В ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ(57) Изобретение относится к противофильтрационным мероприятиям и может быть использовано для сохранения водных ресурсов в сельском хозяйстве. Предлагается применение компоста из твердых бытовых отходов для создания противофильтрационных экранов в оросительной системе взамен традиционных облицовочных строительных материалов(бетона, битума, железобетона, полиэтиленовой пленки). Предлагаемое изобретение позволяет удешевить созданные противофильтрационные экраны, повысить КПД оросительных систем, расширить сферу использования глеевых экранов для орошаемых земель, повысить плодородие почвы. 9999 Изобретение относится к противофильтрационным мероприятиям и может быть использовано для сохранения водных ресурсов в сельском хозяйстве. Климатические условия и наличие огромных пахотно-пригодных земель Казахстана, особенно в юго-восточных, южных и западных областях, благоприятствуют широкому развитию орошения. Однако крайняя ограниченность водных ресурсов и особенно низкий коэффициент их использования препятствуют этому. Это связано с большими потерями воды как в оросительных системах, так и на орошаемых полях за счет фильтрации грунтов. КПД оросительных систем в настоящее время колеблется в пределах 0,3-0,5, а орошаемых земель - 0,3-0,4. Основным способом борьбы с потерей воды является создание противофильтрационного экрана. С этой целью предлагались различные традиционные облицовочные строительные материалы битум, бетон, железобетон, полиэтиленовая пленка. Однако вследствие дороговизны названных материалов и малоэффективности эти способы не нашли применения (Большая советская энциклопедия,т. 18, с. 531, т. 21, с. 136). Применение компоста из твердых бытовых отходов в качестве материала для создания противофильтрационного экрана позволяет удешевить создание противофильтрационных экранов, повысить КПД оросительных систем, расширить сферу использования глеевых экранов для орошаемых земель, повысить плодородие почвы. Возможность применения компоста из твердых бытовых отходов вместо растительных материалов обусловлена составом компоста (табл. 1). Таблица 1 Химический анализ компоста из твердых бытовых отходов г. Алма-Аты приводится по данным санэпидстанции Содержание абсолютно сухого вещества,азота (общего) Р 2 О 3 К 2 О 0,9-1,5 0,5-0,9 0,4-0,7 Содержание ртути отсутствует,- свинца - в пределах ПДК,- мышьяка - отсутствует,- хрома - в пределах ПДК,- стекла - 10 мм, от 1 до 4 шт 1 кг. В предлагаемом изобретении компост служит энергетическим материалом для развития анаэробных организмов, результатом деятельности которых является водонепроницаемый глеевой слой. Возможность использования компоста из твердых бытовых отходов и влияние оглеенных экранов на скорость фильтрации изучалось нами вначале в лабораторных условиях на 2 типах грунтов (супесчаных, суглинистых) на установке в виде ящика с 24 герметическими секциями размером 20 х 20 см каждая. Для установки оптимальных норм внесения компоста при оглеении каждому грунту было отведено до 6 секций 2 секции - исходя из нормы внесения компоста по 5 кг/м 2 и 2 секции - по 2,5 кг/м 2, 2 ячейки без компоста служили контролем для каждого типа грунта. На дно каждой секции закладывали песчаногалечный фильтр (см. фиг.), утрамбовывали его,затем насыпали почвогрунт, подлежащий оглеению,слоем 100 мм, утрамбовывали до его естественного объемного веса. Сверху укладывали компост из расчета 5 кг/м 2 или 2,5 кг/м 2, а поверх него защитный слой почвогрунта слоем 100 мм и также утрамбовывали. Над грунтом во всех сосудах поддерживался слой воды в 50 мм. Все эти операции проводились для того, чтобы исключить попадание кислорода в слой компоста. Каждая секция через водоотводящую трубку с помощью резинового шланга соединялась с мерным сосудом для контроля объема профильтрованной воды. В табл. 2 представлены результаты проведенных опытов для супесчаных и суглинистых почв. Таблица 2 Изменение во времени кратности уменьшения фильтрации воды для супесчаных и суглинистых почв с экраном (компостом) и без него приведено в таблице Тип грунта(экран) Компост То же То же Контрольный Кратность уменьшения фильтрации воды в начале опыта (через 1 сутки) через 72 суток через 120 суток а б а б а б 0,8 1 5 9,5 10,3 25,9 3,8 1 46,0 20,0 445,0 400,0 10 1 10,9 20,8 16,1 22,2 1,0(экран) Суглинистый Компост То же То же Контрольный Кратность уменьшения фильтрации воды в начале опыта (через 1 сутки) через 72 суток через 120 суток а б а б а б 0,9 1 1,8 11,0 4,4 13,0 0,55 1 3,0 33,0 5,0 39,0 0,40 1 1,6 18,3 11,0 59,8 1,0 Проведенные исследования показали, что за 4 месяца фильтрация воды в супесчаных грунтах сократилась от 20 до 400 раз, в суглинистых - от 10 до 60 раз в сравнении с контролем. Апробация предлагаемого изобретения была проведена Малым научно-производственным предприятием Водник в супесчаных и суглинистых почвогрунтах Акдалинской рисовой оросительной системы, обладающих высоким коэффициентом фильтрации. Так, при ежегодной подаче воды на полив Акдалинского массива общей площадью в 30 тыс. га от 1,0 до 1,2 млрд м 3 водоотвод составляет 0,4-0,5 млрд м 3 в год. Для расширения сферы использования противофильтрационного экрана за счет оглеения грунтов не только для каналов и водоемов, но и для орошения земель, был несколько изменен способ внесения биоматериала. На планируемом участке снимали верхний слой почвы на глубину корневой системы возделываемой культуры. В наших испытаниях это был рис, глубина слоя составляла 30-40 см. На основание подготовленной площадки укладывали компост, полученный на Алматинском заводе по механизированной переработке твердых бытовых отходов. Нами было установлено, что оптимальной нормой внесения компоста является 5 кг/м 2 или 50 т/га. Затем компост утрамбовывали и засыпали сверху защитный снятый слой грунта толщиной 10-15 см, после чего весь участок заполняли водой и выдерживали в течение месяца. Слой воды исключает доступ кислорода и слой компоста, развивается бурная деятельность анаэробов, и уже через месяц, согласно полученным данным, под слоем компоста образуется слой глея толщиной 3-5 см. Процесс характеризуется нарастающим по времени противофильтрационным эффектом через год оглеенный слой составляет 15-20 см, а через 3-4 года - 30-35 см. Коэффициент фильтрации исследованных оглеенных почвогрунтов за 2-летнее наблюдение сни жался в пределах от 300 до 400 раз, в том числе суглинка до 300 и супеси - до 400 раз. Оглеение грунтов позволяет экономить воду в зависимости от структуры посевных площадей в среднем в 2-5 раз. Это, в свою очередь, позволяет снизить оросительную норму в несколько раз. Так, по данным Петруни- на В.М. и Теплякова И.Н., оросительная норма риса колеблется в пределах 30-60 тыс.м 3/га и после оглеения с применением компоста - 5-10 тыс.м 3/га. Для технических культур оросительная норма может составлять 4-6 тыс.м 3/га против 8-12 тыс.м 3/га. Созданный таким образом противофильтрационный экран позволяет повысить КПД оросительных систем с постоянным водотоком до 1, а во временных оросительных каналах и орошаемых землях - в пределах 0,65-0,70. Компост как противофильтрационный материал в 40-400 раз дешевле традиционных облицовочных материалов, использование его для создания противофильтрационного экрана экономически более рентабельно. По прочности компост не уступает традиционным облицовочным материалам КПД бетонных каналов равен 0,7, а КПД с оглеенным экраном из компоста равен 1,0. При применении компоста на орошаемых землях после слива воды в оглеенном слое анаэробные процессы сменяются аэробными, в результате чего слой глея превращается в плодородный слой гумуса или перегной, что, в свою очередь, повышает урожай и улучшает его качество. Кроме того, утилизация компоста позволяет сберечь природные ресурсы (вместо бетона используют компост). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Применение компоста из твердых бытовых отходов в качестве материала для создания противофильтрационного экрана в оросительной системе. Схема экспериментальной установки по оглеению почвогрунтов (а, б, в, г) 1 - верхний защитный слой грунта 2 - экран 3 - подлежащий оглеению грунт 4-5 - обратный фильтр 6 - вода 7 - водоотводящие трубки 8 - водослив Почвогрунты а - песчаные б - супесчаные в - суглинистые и г - глинистые.