Очистка загрязненных сред от нефти и нефтепродуктов

Утилизация, обезвреживание

Рекультивационные отходов мероприятия

Основные технологические этапы получения и использования биопрепаратов-деструкторов нефти и нефтепродуктов.

РХТУ АЕК

vkНачалу.com/club152685050мероприятий| vk.com/id446425943по применению биопрепарата предшествует первичная

экологическая аттестация объекта на основании отобранных проб почвы, грунта или воды с целью определения количественных характеристик нефтезагрязнений, агротехнического состояния, а также наличия аборигенных форм нефтеокисляющих микроорганизмов в исследуемой почве (грунте).

На стадии подбора микроорганизмов-деструкторов и комиссионной оценки необходимо определиться, каким методом проводить биоочистку – с биопрепаратом или с аборигенной микрофлорой. В лабораторных условиях по возможности протестировать микроорганизмы на биодеструкцию конкретного загрязнения и получить оценочные значения по расходным нормам, времени очистки.

Если предполагается использование биопрепарата, то его предварительно нарабатывают в промышленных условиях.

Как правило, выращивание ведут в неасептических условиях глубинным методом. В качестве углеродного субстрата часто используют н-алканы. На н-алканах микроорганизмы хорошо растут и в то же время становятся способными эффективно окислять углеводороды различного строения, поскольку их первичное окисление (подготовительный метаболизм) идет по тем же путям, что и для н-алканов.

При концентрировании и высушивании микроорганизмов важно обеспечить жизнеспособность клеток, поэтому суспензию сначала концентрируют сепарацией или микрофильтрацией, а затем высушивают клетки лиофильно или на распылительной сушилке при очень мягких условиях.

В сухой порошок или в концентрированную суспензию перед сушкой могут вносить добавки для увеличения срока хранения, уменьшения слеживаемости и др.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Технология применения биопрепаратов при обработке почвы предусматривает следующие операции:

1. Подготовительные мероприятия.

- Проводят пропашку почвы путем рыхления, частой вспашки, дискования и при необходимости ее увлажнение. Рыхление обеспечивает аэрацию почвы, а также физическое выветривание легких фракций нефти, что приводит к уменьшению токсичности нефти по отношению к почвенной и привнесенной с биопрепаратом микрофлоре. В тоже время рыхление обеспечивает равномерное распределение компонентов нефти и нефтепродуктов в почве, увеличивает поверхность контакта с микрофлорой, почвенной влагой и воздухом. Чтобы задерживающиеся на поверхности смолы и асфальтены нефти, труднодоступные микробиологическому расщеплению, не попадали в глубинные почвенные слои, рыхление следует производить без оборота пласта.

При содержании нефти более 1-5 г/кг для лучшей аэрации перемешивают (вспахивают) загрязненный слой почвы на глубину 10-15 см (если глубина проникновения нефти не более 15 см, если больше 15 см – необходима последовательная обработка слоев почвы с их последующим срезанием). Для создания благоприятного водно-воздушного режима в очищаемые глинистые и суглинистые почвы (грунты) вносят структураторы, такие, как древесная стружка, кора, солома, опилки, песок и т.п. Для сохранения тепла в почве (особенно это важно в весенне-осенний периоды) используют растительные структураторы: древесную кору, опилки, солому, торф и др., обладающие низкой теплопроводностью.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

После пропашки отбирают пробы почвы (грунта) для уточнения рН среды, концентрации нефтезагрязнений и фонового содержания основных элементов питания микроорганизмов.

В случаях существенного отклонения рН среды от нейтрального вносят мелиоранты: в кислые почвы и грунты (рН менее 5,0) вносят известь или доломитовую муку. Известь снижает также подвижность токсичных веществ, содержащихся в нефти. Для нейтрализации сильно щелочной среды, характерной для солончаков и солонцовых почв (рН выше 8,0), вносят гипс.

-Готовят раствор минеральной подкормки (обычно это раствор аммофоса или диаммофоса; расход при обработке почвы составляет около 10 кг диаммофоса/га) и вносят в почву (грунт) с последующим тщательным поливом за 2-3 дня до обработки биопрепаратом. В качестве источника биогенных элементов можно использовать и органические отходы, например, отработанные пивные дрожжи, активный ил очистных сооружений (при условии содержания в иле вредных примесей, в частности, тяжелых металлов, патогенных микроорганизмов и др. ниже допустимых уровней), клеточную биомассу сине-зелёных водорослей.

-Готовят рабочую суспензию биопрепарата. Клетки предварительно активируют. Для этого препарат суспендируют в минеральной среде (с аммофосом или диаммофосом) в течение 4-18 час при температуре 26-30оС при перемешивании или продувке воздухом.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.После подготовительных мероприятий вносят рабочий раствор биопрепарата. Проводить биообработку следует в утреннее или вечернее время, или в пасмурную погоду и сразу запахать биопрепарат в грунт поскольку высокая температура окружающей среды (свыше 40°С) и солнечная инсоляция действуют отрицательно на биопрепарат.

3.Осуществляют регулярную пропашку почвы (1 раз в 3-4 недели). Перед пропашкой при необходимости вносят минеральную подкормку (обычно в виде раствора диаммофоса из расчета 20-25 кг на га загрязненной почвы). Необходимость внесения и количество минеральной подкормки определяют по результатам анализа проб почвы (грунта). Контроль за содержанием питательных элементов в почве (грунте) необходимо проводить 1 раз в 3-4 недели.

Основной процесс биодеструкции протекает за 3-4 недели, затем наблюдается медленное падение содержания компонентов нефти.

При концентрации нефтезагрязнений в грунте более 5% трудно достигнуть полной очистки за 1 вегетационный период. Как правило, на это требуется 2-3 сезона при многократной обработке, что значительно увеличивает стоимость очистки. Рентабельнее снизить концентрацию нефтезагрязнений путем внесения структураторов до 5% и провести очистку в более короткие сроки – за 1-2 сезона.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Технология очистки грунтов от нефти

Последовательность этапов очистки:

Предварительный этап – определение уровня загрязнения грунтов по глубине и по площади, инженерно-геологических, климатических условий.

Технический этап – откачка нефтепродуктов с поверхности земли (1) и снятие сильнозагрязненного (степень загрязнения более 20005000 мг на 100 г почвы) грунта (2), с последующим складированием в специальные отвалы-амбары (3).

Биологический этап - включает в себя рыхление почв и их аэрирование (4), внесение массы биопрепарата или предварительное выделение из почв природных микроорганизмов, наращивание их, внесение в смеси с питательной средой в почву (5) и амбары (6). Фитомелиоративный этап – включает в себя посев травосмеси (7).

Время очистки загрязненной почвы от легких углеводородов составляет около 2,5 месяцев. Степень очистки до 87-98 %.

Технология очистки сильнозагрязненных грунтов в амбарах включает в себя аэрирование (8), внесение питательной смеси с микроорганизмами (6). Время очистки составляет 8-12 месяцев.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Применение биопрепаратов на основе свободных клеток микроорганизмовдеструкторов для очистки водных поверхностей не очень эффективно: действующее начало после внесения тонет, а внесение биомассы и минеральной подкормки может послужить причиной эвтрофикации водоемов. Для ликвидации остаточных нефтезагрязнений на поверхности воды более эфективны биопрепараты с сорбентом.

В качестве носителя используют растительные или гидрофобные материалы. Насыщенный нефтепродуктами сорбент-носитель извлекают из водоема и размещают на рекультивационной площадке с целью последующей утилизации нефтезагрязнений иммобилизованными в нем микроорганизмами. Обработку водоема проводят многократно до исчезновения радужной плёнки с зеркала воды.

Параллельно с очисткой поверхности водоемы проводят очистку береговой зоны по технологической схеме очистки почвы методом on site.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Площадка рекультивации должна состоять из следующих основных элементов:

-площадка приемки и временного размещения нефтезагрязненных отходов;

-участок сортировки и предварительной подготовки;

-площадка для биообработки нефтезагрязненных отходов;

-площадка для складирования очищенного продукта;

-помещение для складирования минеральных солей, биопрепарата, структураторов;

-контейнеры для размещения мусора, выбранного из поступивших отходов.

Площадка рекультивации располагается на оборудованной территории в подветренной зоне и покрыта непроницаемым для нефтезагрязнений покрытием с автономным ливнестоком с уклоном к системе очистки. При этом попадание поверхностного стока с площадки исключено путем обваловки.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В условиях России основной проблемой использования биометода для очистки загрязненных почв, грунтов, водных сред является невысокая среднегодовая температура, особенно в районах нефтедобычи, что замедляет естественные процессы самоочищения. В этих зонах время естественного самоочищения исчисляется десятилетиями, а возможно и столетиями. Низкие температуры замедляют процесс адаптации и накопления специфической аборигенной микрофлоры в местах загрязнений, что также уменьшает скорость биологического разложения нефти. В этом случае стратегия рекультивационных работ сводится к максимальному сокращению времени биоремедиации (за 1–3 летних сезона) путем использования биопрепаратовдеструкторов нефти.

Возможность повышения эффективности биологического метода связывают с получением и использованием психрофильных штаммов-деструкторов, работающих при невысоких плюсовых температурах.

Другими ограничениями биотехнологических методов является низкая плавучесть микроорганизмов при ликвидации загрязнений на поверхности воды, а также недоступность загрязнения микроорганизмам при образовании труднодиспергируемых капель, плотных комков (нефти, нефтепродукта на поверхности воды, почвы при слеживании и подсыхании).

В качестве вариантов повышения эффективности применения препаратов для очистки почвы разрабатываются методы, повышающие степень высвобождения нефтепродуктов, сорбированных частицами почв, например, при добавлении ПАВ.

РХТУ АЕК

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Для ускорения процесса деструкции нефти могут использоваться и специальные сорбенты, содержащие микроорганизмы-нефтедеструкторы, биогенные элементы, микроводоросли, цианобактерии, а также методы, обеспечивающие транспорт кислорода в загрязненной среде, например, при обработке почвы пероксидом водорода и т.п.

Другое направление совершенствования биометода заключается в получении более активных биопрепаратов, и в первую очередь с использованием новых, более активных штаммов биодеструкторов, в частности, на основе генетически модифицированных бактерий.

Использование для биоремедиации генетически модифицированных микроорганизмов может быть целесообразным, когда они повышают эффективность биоремедиации и спектр разлагаемых загрязнений, улучшают прогнозирование и управление ходом биоремедиации, обеспечивают (или увеличивают) устойчивость микроорганизмов к неблагоприятным для них факторам среды.

РХТУ АЕК