Способ очистки почв от нефтяных загрязнений

 

Изобретение относится к области рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Способ заключается в том, что перед обработкой бактериальным препаратом на основе адаптированной к углеводородам нефти бактериальной культуры загрязненную почву отмывают раствором моющего средства, при этом в качестве моющего средства используют водный раствор поверхностно-активного вещества и полезных добавок, которые относятся к биологически разлагаемым веществам, а в качестве адаптированной бактериальной культуры используют штамм бактерий Bacillus sp. ВНИИСХМ 132. Способ позволяет ускорить процесс биодеградации нефти при степени разложения нефтепродуктов до 99%. Способ прост в реализации, экологически безопасен, не требует применения специальной техники. 7 табл.

Изобретение относится к области рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами.

Известен способ очистки нефтезагрязненных почв методом экстракции путем применения перегнанной фракции природного газового конденсата и гексана (Punt М., Choryhanna G, Martin A. Solvent extraction and recovery of petroleum-derived hydrocarbons from soil//14 th Arct. and Mar. Oil spill Program Techn. Semin. , Vancouver, June 12-14, 1991.: Proc. -[Vancouver], 1991. С. 469-481). Однако этот способ не обеспечивает высокой степени очистки почв или грунтов при высоких концентрациях нефти и является экологически неприемлемым, поскольку возникает вероятность загрязнения почв или грунтов веществами, применяемыми для экстракции, а также этот способ является очень трудоемким и огнеопасным.

Наиболее близким по технической сути и достигнутому результату к предлагаемому является способ очистки почвы, загрязненной нефтью, реализованный в патенте РФ 2077397, кл. В 09 С 1/10, опубл. 20.04.97, включающий обработку почвы бактериальным препаратом "Бациспецин", созданным на основе штамма Bacillus sp. , депонированного в коллекции ВНИИСХМ под номером 132 в группе споровых культур. При осуществлении способа для увеличения эффективности действия этого бактериального препарата требуется внесение органических и минеральных удобрений в сочетании с активной механической обработкой почвы, т.е. требуются значительные энергозатраты при значительной продолжительности его во времени. Также применение предлагаемого способа оказывается неэффективным при высоких уровнях загрязнения (содержание нефтепродуктов в почве более 15%).

Для повышения эффективности очистки загрязненной нефтью почвы перед обработкой адаптированной к углеводородам нефти бактериальной культурой ее отмывают раствором моющего средства, при этом в качестве моющего средства используют водный раствор поверхностно-активного вещества и полезных добавок, которые относятся к биологически разлагаемым веществам, а в качестве адаптированной бактериальной культуры используют штамм бактерий Bacillus sp. ВНИИСХМ под номером 132. Следует отметить, что используемое моющее средство, с одной стороны, отмывает нефтезагрязненные почвы до уровня загрязнения, при котором уже могут работать углеводородокисляющие микроорганизмы, с другой стороны, моющее средство способствует стимуляции активности привнесенной адаптированной к углеводородам нефти бактериальной культуры.

Взятое в качестве водного раствора моющее средство представляет собой раствор жидкости светло-зеленого цвета, выпускаемый Обществом с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма Алмико" (г. Уфа) по ТУ 2383-006-1269633-99. Этот продукт безопасен, т.к. не содержит растворителей, кислот, едких веществ, безвреден для людей, животных, окружающей среды, полностью биологически разлагаем, не канцерогенный, не коррозийный, неограниченно и без остатка растворим в воде, не требует смывания, не горюч, не абразивен, без запаха, рН 9,5±0,4, обладает нормированным пенообразованием, не содержит вредные отбеливающие вещества и аммиак, при размораживании своих свойств не теряет. Моющие и обезжиривающие свойства проявляет при мойке и обезжиривании деталей и оборудования, стальных, чугунных, алюминиевых, никелированных, окрашенных, кадмированных, резиновых, пластмассовых поверхностей от нефти, смазок, копоти, сажи, жира и грязи.

Способ осуществляют следующим образом: нефтезагрязненную почву помещают в емкость, затем приливают раствор моющего средства в соотношении 1:1 к объему от очищаемой почвы и перемешивают. После этого смеси дают отстояться, в результате чего происходит осаждение органоминеральной части почвы, а также полное разделение моющего средства и нефти. Нефть удаляют и используют по своему назначению, моющее средство можно вновь направлять на очистку, а отмытую частично почву обрабатывают адаптированной к углеводородам нефти бактериальной культурой.

Пример конкретного применения способа Исследования по рекультивации нефтезагрязненных почв проводились в лабораторных опытах на основных типах почв и грунтов, представленных в Республике Башкортостан, которые подвергались в свое время нефтяному загрязнению. Все они различаются между собой по содержанию собственного органического вещества, механическому составу и общей поглотительной способности. Основные типы почв и грунтов, а также характеристики их свойств представлены в таблице 1.

В процессе проведения эксперимента определяли: 1) Начальное и остаточное содержание нефтепродуктов в почвах и грунтах измеряли спектрофотометрически, после их экстракции при конденсации кипящего органического растворителя - гексана с последующим определением их содержания по оптической плотности на спектрофотометре СФ-46 (Груздкова Р.А. Спектрофотометрическое определение нефтепродуктов в пробах почвы//Гигиена и санитария. 3. 1993. С. 73-74).

2) Для наблюдения за процессом интенсивности деградации нефти через 15, 30, 60 и 90 суток определяли численность углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) - на минеральной среде Цукамуры со стерильной нефтью в качестве единственного источника углерода (Йожеф Сэги. Методы почвенной микробиологии. М.: Колос, 1983, 296 с.).

Повторность опытов - трехкратная. В таблицах приведены усредненные данные.

Воздушно-сухие почвы и грунты, просеянные через сито диаметром 3 мм, увлажняли до 60% от полной влагоемкости, помещали в металлические стаканы с отверстиями на дне и вносили нефть. Нефть добавляли порционно до появления первой капли в дне стакана. С учетом прилитой нефти определяли нефтеемкость почв и грунтов - в % от их массы (табл.1). Физико-химические свойства товарной нефти представлены в таблице 2.

Через 15 часов после насыщения нефтью почвы и грунты поместили в емкости, прилили раствор моющего средства, в соотношении 1:1 к объему от очищаемой почвы и грунта, затем перемешали стеклянной палочкой. После этого суспензии дали отстояться (1 час), в результате чего произошло осаждение органоминеральной части почвы и грунта, а также полное разделение моющего средства и нефти. Нефть и моющее средство удалили. Отмытую почву обработали биопрепаратом "Бациспецин".

Результаты опытов показали, что наиболее быстро и эффективно очищение при обработки раствором моющего средства происходит у грунтов, где содержание нефтепродуктов снизилось у кварцевого песка с 16,87 до 1,0%, а у глины с 17,87 до 0,36%, при времени очищения от 3 до 10 минут соответственно. Примерно такой же уровень остаточного содержания нефтепродуктов наблюдали и у различных типов почв, однако время очистки увеличилось до 30-60 минут. Изменение содержания нефтепродуктов и время очистки почв и грунтов, загрязненных нефтью, представлены в таблице 3.

Следует отметить, что при осуществлении данного способа рекультивации нефтезагрязненных почв и грунтов появляется возможность сбора и использования по назначению пролитой нефти, а моющий раствор вновь направить на очистку.

Таким образом, используемый на первом этапе рекультивации физико-химический метод с применением раствора моющего средства позволяет достигать высокого уровня очистки почв и грунтов (92-98%) за довольно короткое время (3-60 мин).

Следующие этапы рекультивационных мероприятий посредством использования биодополнения обусловлен тем, что ни в одном из вариантов опыта не удалось достичь остаточного содержания нефтепродуктов, соответствующего требованиям ПДК (0,1%) (Порядок определения размеров ущерба от загрязнений земель химическими веществами. Москва, 1993, 30 с.). Этот метод должен применяться для почв, к которым предъявляются более жесткие требования, например для тех, которые находятся в сельскохозяйственном использовании.

Дальнейшие исследования проводились на основных типах почв Республики Башкорстотан, находящихся в сельскохозяйственном использовании: 1. Чернозем типичный. 2. Серая лесная. 3. Аллювиальная лугово-зернистая. Они обрабатывались биопрепаратом Бациспецин. Биопрепарат вносили из расчета 5 г/100 г почвы. Инкубация продолжалась в течение 90 суток.

Результаты исследований показывают, что в динамике численности углеводородокисляющих микроорганизмов по всем вариантам опыта проявляется идентичная закономерность, выражающаяся в постепенном увеличении их количества в первые 15 дней, с резким возрастанием активности к 30-му дню инкубации и последующим последовательным затуханием. Динамика численности углеводородокисляющих микроорганизмов приведена в таблице 4.

В соответствии с численностью микроорганизмов изменялось и содержание нефтепродуктов. Во всех вариантах разложилось 93-94% нефтепродуктов и их остаточное содержание соответствовало требованиям ПДК. Данные результатов опыта представлены в таблице 5.

В процессе проведения второй части опыта с использованием биопрепарата "Бациспецин" было выявлено, что под влиянием моющего вещества наблюдается стимуляция микробиологической активности нефтезагрязненных почв. Очевидно это связано с диспергированием нефти. Внесенные с биопрепаратом бактерии главным образом обитают в водной фазе и действуют только в зоне контакта воды и углеводородов. Моющее вещество, вызывая диспергирование углеводородов нефти, обеспечивает наибольшую площадь поверхности соприкосновения на единицу массы и соответственно более высокую активность микроорганизмов - деструкторов нефти.

Такой вывод был сделан после проведенного эксперимента: чернозем типичный, серая лесная и аллювиальная лугово-зернистая почвы были искусственно загрязнены нефтью до уровня соответствующему их остаточному загрязнению после отмывания моющим средством. После этого их обработали биопрепаратом "Бациспецин" из расчета 5 г/100 г почвы. Проведенные исследования показали, что динамика роста углеводородокисляющих микроорганизмов в целом была идентичной той, что была в варианте, где почвы обрабатывались биопрепаратом после их отмывки раствором моющего средства, однако их численность в среднем была на 15-20% меньше. Полученные данные представлены в таблице 6.

Таким образом, предложенный комплексный метод очистки нефтезагрязненных почв и грунтов с использованием моющего средства и адаптированной к углеводородам нефти бактериальной культурой является высокоэффективным, поскольку степень очистки составляет 99% (таблица 7).

Формула изобретения

Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, включающий обработку почвы бактериальным препаратом на основе штамма бактерий Bacillus sp. ВНИИСХМ 132, отличающийся тем, что загрязненную почву предварительно отмывают раствором моющего средства, представляющим собой водный раствор поверхностно-активного вещества и полезных добавок, относящихся к биологически разлагаемым веществам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4