Способ рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и грунтов

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и биотехнологического улучшения экологического состояния природных систем. Способ рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв включает механическое удаление избытка нефтепродуктов с поверхности и снижение токсичности загрязненной почвы, с последующим посевом многолетних культур. Для снижения токсичности загрязненной почвы после механического удаления избытка нефти и нефтепродуктов участок обрабатывают жидким биологическим препаратом, содержащим ассоциацию аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов, затем производят рыхление участка с одновременным внесением минеральных удобрений и биопрепарата и посев сидеральных культур, в качестве многолетних культур высевают многолетние травы. В зимнее время дополнительно производят фиксацию нефтяного пятна, для чего предварительно в торф вводят биопрепарат, содержащий композицию нефтеокисляющих микроорганизмов и минеральные вещества, и прессуют в гранулы, которые затем вносят на нефтяной разлив. Способ апробирован и дал положительные результаты по повышению надежности восстановления плодородия почв. 2 з.п. ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к восстановлению загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв.

Известны способы очистки почв, включающие введение в загрязненную среду различных культур микроорганизмов, усваивающих нефть и нефтепродукты (см., например: патенты РФ №2019527, кл. С 02 F 3/34, Е 02 В 15/04, 1993; 2041172, кл. С 02 F 3/34, E 02 В 15/04, С 12 N 1/20, 1993; 2057724, кл. С 02 F 3/34, 1994; №2077397, кл. В 09 С 1/10, С 09 К 3/32, С 12 N 1/20, 1993; 2127310, кл. С 12 N 1/20, С 02 F 3/34, В 09 С 1/10, 1996; 2142996, кл. С 12 N 1/26, С 02 F 3/34, В 09 С 1/10, 1999).

Недостатком способа является то, что он предусматривает только нейтрализацию токсичных нефтепродуктов и предотвращает дальнейшее воздействие токсинов нефти на почву, но не обеспечивает устранения уже нанесенного ущерба. В результате полная рекультивация зараженной почвы оставляется на долю естественных факторов, процесс становится длительным и ненадежным.

Также известен способ очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами по патенту РФ №2137559, кл. В 09 С 1/10, В 09 С 1/08, 1998. Известный способ включает внесение в почву предварительно активированного торфа.

В ходе предварительной активации в торф вводят минеральные добавки, содержащие азот и фосфор, а затем проводят инкубацию в мезофильном режиме в течение 3-7 суток для обеспечения роста численности углеводокисляющих микроорганизмов.

В данном случае, в отличие от остальных аналогов, не только снижается токсичность почвы, но и повышается содержание питательных веществ. Однако полной рекультивации при этом не происходит. Ее успех во многом зависит от внешних факторов, в частности от степени ущерба, нанесенного почве нефтетоксинами. Если большинство организмов погибло, восстановление жизнеспособности данного участка почвы становится проблематичным или, по крайней мере, длительным и ненадежным.

Наиболее близким способом, выбранным в качестве прототипа, является способ очистки воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами (RU 2057724, С1), включающий введение в загрязненную среду культуры микроорганизмов и минеральных добавок, содержащих азот, фосфор и калий, отличающийся тем, что дополнительно вводят минеральную добавку, содержащую магний, в качестве культуры микроорганизмов используют смесь активных природных нефтеусваивающих культур микроорганизмов, выделенных из природного сообщества микроорганизмов, находящихся в загрязненной среде, причем культуру микроорганизмов вносят на нейтральном пористом носителе, а также производят рыхление почвы и засев многолетними травами.

Несмотря на биологическую эффективность предлагаемого способа, из-за продолжительного времени, необходимого на наработку препарата и высокую стоимость, связанную с его сушкой, экономический эффект невысок. Кроме того, наиболее существенным недостатком данного изобретения является то, что способ не обеспечивает достаточного экологического эффекта в условиях короткого северного лета.

Задачей изобретения является разработка экологически чистого и экономически эффективного способа очистки загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и грунтов в максимально короткие сроки.

Предлагаемый способ рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и грунтов включает обработку биологическим препаратом, содержащим ассоциацию аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов, внесение минеральных удобрений, рыхление почвы и засев многолетними травами, причем обработку почвы производят путем ее орошения биопрепаратом, содержащим аборигенные нефтеокисляющие микроорганизмы в жидком виде, после чего производят засев сидеральных культур с заключительным посевом многолетних трав, для этого используют семена трав, обработанные биопрепаратом элита-фитоспорин. В зимний период дополнительно производят фиксацию нефтяного пятна, для чего предварительно в торф вводят биопрепарат на основе микроорганизмов-деструкторов и минеральные вещества, прессуют в гранулы, которые вносят на нефтяной разлив. Предварительно избыток нефти удаляют с поверхности почвы механическим путем.

Новым является то, что участок обрабатывают жидким биологическим препаратом, содержащим ассоциацию аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов с титром 2×10 ⁹ микробн. кл/мл, что обеспечивает активную деструкцию углеводородов. Внесение аборигенных микроорганизмов в жидком препарате имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими препаративными формами (паста, порошок). Жидкая среда наиболее оптимальна для жизнедеятельности микроорганизмов, а все операции, связанные с выпуском других препаративных форм, существенно снижают активность бактерий. Находясь в жидкой среде клетки микроорганизмов не претерпевают изменений, связанных с высушиванием или замораживанием.

После агротехнической подготовки участка производят посев сидеральных культур. Посев сидеральных культур (смеси: озимая рожь, овес, пшеница, тритикале, рапс, сурепица, донник) обеспечивает быстрое наращивание зеленой биологически активной массы, которая заделывается в почву. Сочетание культур со стержневой (рапс, донник, сурепица) и мочковатой (озимая рожь, тритикале, овес) корневой системой значительно улучшает аэрацию почвы, способствуя восстановлению естественных биологических процессов. Введение в этот комплекс бобовой культуры - донника - обеспечивает фиксацию атмосферного азота, необходимого как для активизации жизнедеятельности аборигенных форм деструкторов нефти, так и для питания растений. При достижении фазы кущения травы измельчаются и запахиваются в почву, что повышает биогенность рекультивируемого участка, обеспечивает внесение макро- и микроэлементов, необходимых для размножения внесенной микрофлоры.

Данное мероприятие существенно повышает самоочистительную способность почвы.

Для снижения токсического влияния углеводородов нефти на семена их предварительно обрабатывают препаратом элита-фитоспорин, обладающего фунгицидным и ростостимулирующим действием. Семена, защищенные таким образом от патогенных микроорганизмов, развивающихся в присутствии углеводородов нефти, способны дать всходы и сформировать растительную массу. Предпосевное протравливание семян биологическим препаратом повышает иммунитет у растений к неблагоприятным почвенным условиям, способствуя лучшей и быстрой приживаемости и максимальному наращиванию зеленой биологически активной массы.

Посев многолетних трав обеспечивает залужение рекультивируемого участка и восстановление нарушенного биоценоза. Подбор трав для залужения ведется в зависимости от почвенно-климатических условий. Для районов севера с органическими обводненными почвами предусматривается высев смеси, состоящей из рогоза, пушицы, осоки, костреца, тимофеевки, донника, пырея, для южных регионов - кострец, овсяница, тимофеевка, клевер, козлятник, люцерна, донник, рапс, сурепица и т.д.

Данный способ детально проработан, разработана техническая документация. Способ прошел практическую апробацию и дал положительные результаты.

Пример №1.

Способ внедрен в ООО “ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь” на площади 487,0 гектар.

После удаления нефти рекультивируемый участок обработали биологическим препаратом, насыщенным аборигенными нефтеокисляющими микроорганизмами и минеральными элементами питания. Содержание нефтяных соединений до начала проведения биологического этапа рекультивации составило 403 г/кг. Под влиянием биопрепарата концентрация нефти снизилась до 217 г/кг. Для активизации аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры рекультивируемый участок повторно обработали препаратом, после чего количество нефти на нем снизилось до 108 г/кг. Последующая обработка данным препаратом позволила снизить содержание нефти до 20 г/кг. Таким образом, эффективность биоочистки составила 95,1%. Затем почву профрезеровали, одновременно внесли сложные минеральные удобрения - азофоску. Семена трав, используемых для рекультивации, предварительно обработали биологическим препаратом элита-фитоспорин, доза препарата - 1 л/т, расход рабочего раствора 10 л/т. Затем произвели посев смеси сидеральных культур (тритикале, озимая рожь, овес, рапс, сурепица, донник). Посев производили вручную, на заболоченных участках использовали гидропосев. Первые всходы растений появились через 8 дней. Состав смеси многолетних трав - рогоз, пушица, осока, кострец, тимофеевка, донник, пырей, полевица - с нормой 120 кг/га. Всходы появились на 12 день. К концу лета 80% рекультивируемого участка было покрыто растительностью.

Пример 2.

Способ апробирован в ТПП “Когалымнефтегаз” 000 “ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь”.

Разлив нефти произошел в зимний период времени. С целью предотвращения растекания нефтяного пятна был внесен биологический препарат деструкторов нефти на носителе, в качестве которого был применен гранулированный торф, насыщенный минеральными элементами питания (N, Р, К). Торфяные гранулы размером 3 мм тонут в нефти, не выдуваются ветром. При положительных температурах воздуха в гранулах начинают работать деструкторы нефти, предотвращая растекание ее в период таяния снегов.

Первоначально содержание нефти на обрабатываемом участке составило 240 г/кг, после обработки жидким препаратом содержание нефти снизилось до 112 г/кг. Последующая обработка (через 10 дней) данным препаратом снизила содержание нефти до 31 г/кг. Затем произвели рыхление почвы фрезой с одновременным внесением минеральных удобрений и биопрепарата с нефтеокисляющими микроорганизмами. Перед посевом сидеральных культур концентрация нефтяных соединений составила 14 г/кг. Семена трав, используемых для рекультивации, предварительно обработали биологическим препаратом элита-фитоспорин, доза препарата - 1 л/т, расход рабочего раствора 10 л/т. Посев смеси сидеральных культур (тритикале, озимая рожь, овес, рапс, сурепица, донник) провели вручную, первые всходы культур появились через 7 дней. Состав смеси многолетних трав: рогоз, пушица, осока, кострец, тимофеевка, донник, пырей, полевица - с нормой 110-120 кг/га. Всходы появились на 9 день. К концу лета 87% рекультивируемого участка было покрыто растительностью.

Пример 3.

Способ апробирован в НГДУ “Чернушканефть” ООО “ЛУКОЙЛ-Пермьнефть” на котловане “Гожан”, который представляет собой природный котлован, куда несколько лет складируются нефтезагрязненные грунты и нефтешламы, содержащие парафины после зачисток нефтяных скважин.

Содержание нефтепродуктов в нефтешламах после механического этапа рекультивации составило 500 г/кг. Учитывая высокую степень загрязнения нефтешламов были проведены четыре обработки биологическим препаратом, содержащим ассоциацию нефтеокисляющих микроорганизмов. Работы проводились с июля по сентябрь. После четырех обработок нефтешламов получены следующие результаты: через 7-10 дней после первой обработки отмечаются визуальные признаки окисления нефти - появление коричневой пены и изменение цвета грунта с черного до буро-коричневого, разрыхление почвенной корки на дне котлована, в обводненных участках котлована появление зеленого цвета воды за счет процессов нитрификации, микробиологические анализы нефтешламов показали увеличение титра углеводородокисляющих бактерий с 10³-10⁴ до 10⁶-10 ⁷ кл/мл, содержание нефтепродуктов в шламе снизилось с 500 до 74 г/кг. Таким образом, эффективность очистки составила 85,2%.

Предлагаемый способ очистки загрязненных нефтью почв является экологически чистым и позволяет в короткие сроки надежно восстанавливать плодородие почвы.

Формула изобретения

1. Способ рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и грунтов, включающий обработку биологическим препаратом, содержащим ассоциацию аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов, внесение минеральных удобрений, рыхление почвы и засев многолетними травами, отличающийся тем, что обработку почвы производят путем ее орошения биопрепаратом, содержащим аборигенные нефтеокисляющие микроорганизмы, в жидком виде, после чего производят засев сидеральных культур с заключительным посевом многолетних трав, причем используют семена трав, обработанные биопрепаратом элита-фитоспорин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зимний период дополнительно производят фиксацию нефтяного пятна, для чего предварительно в торф вводят биопрепарат, содержащий ассоциацию аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов и минеральные вещества, и прессуют в гранулы, которые затем вносят на нефтяной разлив.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что предварительно осуществляют механическое удаление избытка нефтепродуктов с поверхности почвы.

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.08.2006        БИ: 22/2006