4.7. Биологическая обработка нефтесодержащих отходов
Подобно тому, как происходит под воздействием микроорганизмов и кислорода самоочищение водоемов от попавших туда нефтепродуктов, происходит в естественных условиях и самоочищение почвы. Однако этот процесс идет гораздо медленнее.
Фирмой "Лео Консулт" (ФРГ) разработана метод интенсивной биологической очистки загрязненной нефтепродуктами почвы, песка, глины и т.п. (Биосистем Эрде). По этому методу условия для жизни адаптированных микроорганизмов оптимизируют таким образом, что удаление углеводородов из почвы осуществляется за 12-24 мес. Особое внимание при этом уделяется виду, влагосодержанию и гидрологии почвы, содержанию в ней питательных веществ и микроэлементов, определению вида вредных веществ (качественный состав) и их количества (количественный состав), а также определению величины рН и наличия бактериологических ядов и веществ, которые замедляют, блокируют деятельность микроорганизмов или препятствуют ей.
Подобраны 33 штамма бактерий общей численностью 136 микроорганизмов, которые превращают ароматические и алифатические углеводороды в безвредные диоксид углерода (CO2) и воду (Н2О). Преобразование углеводородов происходит в основном в аэробных условиях.
Технология биологической обработки заключается в следующем: загрязненную нефтепродуктами почву, песок и т.п. освобождают от посторонних включений (древесины, пластмассы, мусора, крупных камней и пр.) и гомогенно перемешивают с субстратами (микроорганизмами). При легких и рыхлых обрабатываемых материалах добавляют субстрат "Био Терра С", при очень тяжелых, плотных и глинистых почвах — "Био Борке Г". Применяемый для перемешивания специальный биобарабан гарантирует сохранность избранного соотношения компонентов перемешивания и их оптимальное обогащение кислородом.
Соотношение компонентов перемешивания "почва-субстрат" (около 9:1) зависит от качества и вида почвы, вида и количества загрязнений. Подготовленный таким образом материал подлежит складированию и выдержке на биоплощадке. Поверхность, на которой размещается площадка, должна рассчитываться на срок до двух лет. По периметру площадки формируют земляной вал высотой около 40 см.
Как правило, основание биоплощадок уплотняют. По горизонтальной поверхности дна укладывают пленку из полиэтилена высокого давления, а на нее -- дренаж в виде вафельного холста. Благодаря этому холсту поверхностные воды равномерно проходят через биоплощадку. Вафельная структура дренажа обеспечивает надежный сток большого количества воды к приемнику, откуда она забирается насосом и: снова разбрызгивается по поверхности площадки. Одновременно производится аэрация загрязненного материала по всей поверхности снизу.
Толщина слоя смеси "почва-субстрат" составляет 80--100 см. Для защиты от ветра и размыва биоплощадку засеивают травой. Периодически берут пробы, контролируют и регулируют поступление воды, содержание кислорода и питательных веществ. Регенерированная площадь после микробиологической обработки может использоваться как сельскохозяйственные угодья. Удаление углеводородов по методу Биосистем Эрде при достаточной его продолжительности может Г быть практически полным. Проведенные опыты показали, ; что 12-18 мес обработки достаточно для удаления углеводов родов ниже 500 мг/кг. Кроме того, установлено , что уже че-1 рез 1—2 мес остаточные углеводороды практически не вымываются водой. Поэтому, как правило, повторное использование почвы с содержанием углеводородов 1000 мг/кг считается допустимым.
Так, почва на улицах, вдоль шоссейных магистралей и т.п. содержит до 2000 мг/кг нефтепродуктов. Санитарные органы ФРГ и других стран Западной Европы рассматривают почвы с содержанием нефтепродуктов до 2000 мг/кг как малозагрязненные, которые можно не обезвреживать. Только при загрязнении свыше 2000 мг/кг власти начинают переговоры о соответствующих методах очистки.
Ниже приведены экономические показатели различных методов обезвреживания нефтезагрязненных почв и осадков при содержании в них нефтепродуктов более 1 % (по состоянию на 1986 г.) по сравнению с микробиологическим способом :
Советскими учеными в г.Тюмени (ЗапсибНИГНИ) разработан комплекс технических решений по ликвидации загрязнений нефтепродуктами воды, почвы, ПО и т.д.
Основным средством для осуществления процесса обезвреживания является сухой бактериальный препарат "Пути-дойл", полученный на основе природного штамма углеводоро-доокисляющих бактерий Pseudomonas putida 36. Процесс основан как на действии самих вносимых с препаратом микроорганизмов, так и на стимуляции активности местных микроорганизмов за счет дополнительной подкормки в виде минеральных солей — источников азота и фосфора. Бактериальный штамм, являющийся основой препарата, обладает высоковыраженной окисляющей активностью в отношении углеводородов нефти прямой, разветвленной и циклической структур, вызывая в них необратимые процессы деградации ДО остаточных продуктов, относящихся к экологически нейтральным соединениям.
Препарат представляет собой мелкодисперсный светлый порошок, влажностью менее 10 % с концентрацией бактериальных клеток не ниже 1011 в грамме сухого вещества. Расфасовка осуществляется в полиэтиленовые пакеты вместимостью 1 и 10 кг. Гарантийный срок хранения 1 год при температуре 20°С. Объектами применения являются: загрязненные земли, нефтесодержащие осадки сточных вод, водоемы, акватории морей, промышленные стоки, технологические резервуары, танки речных и морских судов, полотно железных дорог, территории нефтебаз, складов ГСМ и т.д.
Технология применения заключается в приготовлении азотно-фосфорной подкормки, рабочей суспензии и обработке ими нефтезагрязненных участков воды и почвы. Препарат способен очищать воду с загрязненностью до 25 г/л и почву с загрязненностью до 10 кг/м". С его помощью можно обезвреживать до 20 компонентов сырой нефти, включая асфальтено-смолистые фракции. При этом снижается содержание бензопирена в остаточных продуктах распада нефти в 10 раз. Препарат жизнедеятелен при температурах окружающей среды от +70 до -50°С, сохраняет окислительную активность в высушенном состоянии, устойчив к действию химических веществ, загрязняющих воды и почвы. Он активен только в кислородной среде и погибает в анаэробных условиях, что исключает заражение им земных недр. Его применение повышает выход биомассы в 4 раза по сравнению с естественными условиями существования среды до нефтяного загрязнения, способствуя удобрению почвы и повышению кормовых ресурсов для обитателей водоемов.
Применение "Пути доила" на местности, загрязненной в пропорции 10 кг нефти на 1 м2 почвы, позволяет через 2,5 мес возобновить ее растительный покров.