Способ очистки поверхностей от загрязнений нефтью и нефтепродуктами

 

Использование: Изобретение относится к способу очистки от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, включающему нанесение на загрязненную поверхность торфа. Используют торф, измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,09 - 0,13 г/см³. Торф содержит гуминовые кислоты в количестве 20 - 30 мас. %. После нанесения торфа дополнительно наносят водную суспензию углеводороддеградирующих бактерий из рода Rhadococcus, содержащую соли азота, фосфора и калия. При этом концентрация солей азота, фосфора и калия в водной суспензии составляет 0,01 - 0,2%. Соотношение бактерий из рода Rhadococcus, соли азота, фосфора и калия составляет соответственно (0,1 - 1):(0,2 - 2): (0,15 - 1,5):(0,05 - 0,5). Расход торфа составляет 0,3 - 0,7 кг на 1 кг загрязнений, а расход водной суспензии составляет 8 - 12 кг/м² поверхности. Технический результат состоит в упрощении способа и повышении эффективности очистки. 3 табл.

Изобретение относится к способам очистки поверхностей от загрязнений нефтью и нефтепродуктами и может быть использовано при ликвидации аварийных разливов на грунте и болоте.

Известен способ очистки от нефти и нефтепродуктов, включающий распыление сорбента - хитина или хитозана - последующий сбор и утилизацию нефтепродуктов с сорбентом [1].

Способ связан с применением дорогостоящих и дефицитных сорбентов. Операции сбора и утилизации нефти или нефтепродукта с сорбентом трудоемки, поскольку сбор сорбента с загрязнителем не механизирован и требует большого количества ручного труда.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ очистки от нефтяного загрязнения, включающий нанесение сфагнового торфа и бактериального препарата, представляющего собой штамм Pseudomonas fluorescens 2-a, клетки которого иммобилизованы на сфагновом торфе, с последующим сбором и утилизацией сорбента с препаратом [2].

Известный способ связан с применением достаточно дешевых сорбентов, однако необходимые операции сбора и утилизации сорбента с нефтью с очищаемой поверхности трудоемки и требуют применения большого количества ручного труда.

В предложенном изобретении решается задача упрощения очистки и повышения ее эффективности.

Задача решается тем, что в способе очистки от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, включающим нанесение на загрязненную поверхность торфа, согласно изобретению в качестве торфа используют измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,09 - 0,13 г/см³ торф, содержащий гуминовые кислоты в количестве 20 - 30 мас.%, после нанесения торфа дополнительно наносят водную суспензию углеводороддеградирующих бактерий из рода Rhadococcus, содержащую соли азота, фосфора и калия, при этом концентрация солей азота, фосфора и калия в водной суспензии составляет 0,01 - 0,2%, соотношение бактерий из рода Rhadococcus, соли азота, фосфора и калия составляет соответственно (0,1 - 1): (0,2 - 2):(0,15 - 1,5):(0,05 - 0,5), расход торфа составляет 0,3 - 0,7 кг на 1 кг загрязнений, а расход водной суспензии составляет 8 - 12 кг/м² поверхности.

Существенными признаками являются: 1. Нанесение на загрязненную поверхность торфа; 2. Использование в качестве торфа измельченного и термообработанного до насыпной плотности 0,09 - 0,13 г/см³ торфа, содержащего гуминовые кислоты в количестве 20 - 30 мас.%; 3. Дополнительное нанесение водной суспензии углеводороддеградирующих бактерий из рода Rhadococcus, содержащей соли азота, фосфора и калия; 4. Концентрация солей азота, фосфора и калия в водной суспензии 0,01 - 0,2% мас.%; 5. Соотношение бактерий из рода Rhadococcus, соли азота, фосфора и калия составляет соответственно (0,1-1): (0,2-2):(0,15-1,5): (0,05 - 0,5); 6. Расход торфа составляет 0,3 - 0,7 кг на 1 кг загрязнителей; 7. Расход водной суспензии 8 - 12 кг/м² поверхности.

Задача очистки поверхностей от загрязнений нефтью и нефтепродуктами в настоящее время решена лишь частично. При применении существующих способов не происходит полной очистки от загрязнений, а в ряде случаев очистка невозможна.

Предложенный способ весьма существенно расширяет области применения. В частности, после выполнения операций в соответствии с предложенным способом не требуется сбор и последующая утилизация сорбента с загрязнителем, поскольку полная деградация его происходит на месте. В предложенном способе применяются дешевые и широко распространенные сорбенты - торф, а также микроорганизмы, деградирующие нефть и нефтепродукты.

Уровень загрязнения, при котором эффективно применение только микробиологических методов очистки, как правило, не превышает 200 г загрязнителя на 1 кг грунта. Однако, в действительности загрязнение может достигать более высокого уровня (до 970 г на 1 кг грунта), особенно на болотах Западной Сибири, которые часто являются непроходимыми и где применение других методов, например механических, невозможно. Предложенный способ позволяет убирать такие загрязнения, способствуя процессу естественного самоочищения и сокращая сроки очистки в 3 - 10 раз в зависимости от исходного уровня загрязнения.

Торф, применяемый в том числе и при ликвидации загрязнений на болотах, играет роль не только сорбента для нефти или нефтепродуктов, но и является основой для прикрепления, иммобилизации клеток бактерий, как аборигенных, так и принесенных с целью интенсификации процессов очистки. Термическая активация торфа, предварительно измельченного до 0,1 - 0,3 мкм, в режиме 200^oC в течение 15 мин увеличивает его пористость и насыщенность кислородом воздуха, который интенсифицирует биологические процессы окисления загрязнителей. Гуминовые кислоты, присутствующие в торфе, являются дополнительным источником питания для углеводороддеградирующих бактерий. Соли являются доступными источниками азота, фосфора и калия для микроорганизмов и необходимы для активации процессов их жизнедеятельности.

Пример 1. Грунт загрязнен нефтью на площади 0,5 га. Уровень загрязнения составляет 100 г нефти на 1 кг грунта. Грунт пропитан нефтью на 150 мм. Общее количество нефти на площади загрязнения составляет 97,5 кг.

На загрязненную поверхность наносят измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,09 г/см³ торф, содержащий гуминовые кислоты в количестве 20 мас. %. Торф наносят ровным слоем с расходом 0,3 кг на 1 кг загрязнения. Общее количество нанесенного торфа составляет 29,3 кг. После этого разбрызгивают водную суспензию, включающую 0,1 кг Rhadococcus sp. 1418, 0,2 кг аммония азотнокислого (соль азота), 0,15 кг диаммонийфосфата (соль фосфора), 0,05 кг калийдигидрофосфата (соль калия) и 99,5 кг воды.

При этом расход суспензии 12 кг/м² загрязненной поверхности. Общее количество нанесенной суспензии равняется 60000 кг. Грунт и увлажненный торф перемешивают и выдерживают в течение 20 сут. Определяют уровень загрязнения, который составляет 66,5 г нефти на 1 кг грунта. Проводят повторное нанесение водной суспензии с расходом 12 кг/м². Проводят перемешивание грунта и технологическую выдержку в течение 20 сут. Уровень загрязнения снижается до 59,4 г на 1 кг загрязнения. Операцию повторяют. После третьего цикла уровень загрязнений составляет 45,4 г/кг. Участок выдерживают в течение 10 мес. Затем повторяют все операции, начиная с нанесения торфа до третьего этапа распыления водной суспензии. После повторной выдержки в течение 10 мес и повторения всех операций, начиная с нанесения торфа до третьего этапа распыления водной смеси, достигается снижение уровня загрязнений до уровня предельно допустимой концентрации (ПДК). Результаты суммированы в табл. 1.

Анализ исходного уровня загрязнения грунта определяют сразу же после внесения торфа и биопрепарата - "нулевая точка". Дальнейший контроль за процессом очистки грунта от нефтяного загрязнения проводят через каждые 20 дней, отбирая пробы по пятиточечной системе до внесения новой порции биопрепарата.

Пробы анализируют по общепринятой методике, проводя экстракцию углеводородов хлороформом в аппарате Сокслета при 40^oC. Гравиметрическим методом определяют содержание нефтепродуктов. Уровень деградации (степень очистки) загрязненного агента - нефти оценивают по убыли углеводородов в пробах грунта в динамике, принимая первоначально определенное химическим путем количество загрязняющего агента в "нулевой точке" за 100%.

Микробиологический контроль процесса очистки состоит в учете на селективной питательной среде методом предельных разведений числа жизнеспособных клеток в биопрепарате, сразу же после нанесения его на очищаемый грунт - "нулевая точка" и затем в определении числа жизнеспособных клеток после 20 дней выдержки до внесения новой порции биопрепарата. В качестве селективной для выращивания углеводородокисляющих бактерий применяют питательную среду Раймонда состава, г/л: Na₂CO₃ - 0,1; CaCl₂·6H₂O - 0,01; MnSO₄·7H₂O - 0,02; FeSO₄ - 0,01; NaHPO₄ - 1,0; MgSO₄·7H₂O - 0,2; NH₄Cl - 2,0; NaCl - 5,0; микроэлементы по Пфенигу - 10 мл; нефть или нефтепродукты - 0,1; pH = 7,0.

Пример 2. Выполняют как пример 1. На загрязненную горюче-смазочным материалом (ГСМ) поверхность наносят измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,11 г/см³ торф, содержащий гуминовые кислоты в количестве 25 мас. %. Торф наносят ровным слоем с расходом 0,5 кг на 1 кг загрязнений. Общее количество нанесенного торфа составляет 48,8 кг. После этого разбрызгивают водную суспензию, включающую 0,8 кг Rhadococcus sp. 1715, 0,5 кг диаммонийфосфата (соль азота), 1 кг натрия фосфорнокислого двузамещенного (соль фосфора), 0,1 кг калия азотнокислого (соль калия) и 97,6 кг воды. Водную суспензию наносят на поверхность торфа с расходом 8 кг/м². Общее количество нанесенной суспензии равно 40000 кг. Через 10 мес проводят повторную обработку загрязненной поверхности торфом и выше приведенной водной суспензией. После выдержки в течение трех месяцев достигается снижение загрязнения до уровня предельно допустимой концентрации. Результаты представлены в табл. 2. Контроль за процессом очистки осуществляется так же, как описано в примере 1.

Пример 3. Очистка грунта от мазута (табл. 3). Выполняют как пример 1. На загрязненную поверхность, где в качестве загрязнителя выступает мазут, наносят измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,13 г/см³ торф, содержащий гуминовые кислоты в количестве 30 мас.%. Торф наносят ровным слоем с расходом 0,7 кг на 1 кг загрязнений. Общее количество нанесенного торфа 68,3 кг. После этого разбрызгивают водную суспензию, включающую 1 кг Rhadococcus sp. 1418 и 1715 в соотношении 0,8 : 0,2; 2 кг аммония азотнокислого (соль азота), 1,5 кг диаммонийфосфата (соль фосфора), 0,5 кг калийдигидрофосфата (соль калия) и 95,0 кг воды. Суспензию наносят на поверхность торфа с расходом 10 кг/м². Общее количество нанесенной суспензии равно 50000 кг. В течение одного сезона проводят два цикла обработок с нанесением торфа и выше указанной суспензии на загрязненную поверхность. После выдержки в течение 10 мес достигается снижение загрязнения до уровня предельно допустимой концентрации.

Как видно из представленных в табл. 1-3 данных, применение по отдельности штаммов бактерий рода Rhodococcus, активно деградирующих нефть и нефтепродукты, позволяет за 2 - 3 вегетационных года снизить загрязнение до уровня ПДК. Совместное применение этих же углеводороддеградирующих штаммов бактерий и более интенсивная обработка загрязненного объекта позволяет достигнуть желаемого уровня очистки практически за один год.

Таким образом, применение предложенного способа позволит повысить эффективность очистки от загрязнений на грунте и болоте и упростить проведение процесса очистки.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки: Авторское свидетельство СССР N 783329, кл. C 09 K 3/32, 1980 г.

Патент РФ N 2031860, кл. C 02 F 3/34, 1995 г. - прототип.

Формула изобретения

Способ очистки поверхностей от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, включающий нанесение на загрязненную поверхность торфа, отличающийся тем, что в качестве торфа используют измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,09 0,13 г/см³ торф, содержащий гуминовые кислоты в количестве 20 30 мас. после нанесения торфа дополнительно наносят водную суспензию углеводороддеградирующих бактерий из рода Rhodococcus, содержащую соли азота, фосфора и калия, при этом концентрация солей азота, фосфора и калия в водной суспензии составляет 0,01 0,2% соотношение бактерий из рода Rhodococcus, соли азота, фосфора и калия составляет соответственно 0,1 1 0,2 2 0,15 1,5 0,05 0,5, расход торфа составляет 0,3 0,7 кг на 1 кг загрязнений, а расход водной суспензии составляет 8 12 кг/м² поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2