Способ очистки нефтезагрязненной ветоши и технических тканей

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к области экологии. Способ очистки технических тканей и ветоши, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, заключается в том, что помещенную в водную среду загрязненную нефтепродуктами ветошь и техническую ткань обрабатывают ультразвуком, после чего образовавшуюся водно-нефтяную эмульсию и частично очищенную ткань разделяют и раздельно подвергают процессу ферментации с использованием биопрепарата на основе штамма бактерий Acinetobacter sp. (bicoccum) B-6445 в условиях интенсивной аэрации. В качестве источников азота, фосфора и калия в процессе ферментации используют минеральное удобрение. Способ позволяет полностью очистить загрязненные ткани, которые могут использоваться повторно или перерабатываться в качестве вторичного сырья.

 

Изобретение относится к области экологии и посвящено проблеме предотвращения загрязнения окружающей среды вредными и токсичными веществами, такими как сырая нефть, мазут и другие тяжелые и светлые нефтепродукты.

Источником накопления загрязненных нефтепродуктами ветоши и технических тканей является использованный протирочный материал, использованная и пришедшая в негодность спецодежда персонала, обслуживающего предприятия по добыче, транспортировке и переработке нефти, ремонту нефтепромыслового оборудования, машиностроительных, транспортных и других предприятий. На крупных предприятиях нефтегазодобывающего комплекса таких тканей накапливается десятки и сотни тонн. Такая ткань не подлежит очистке с помощью обычных моющих средств и поэтому не может использоваться повторно или перерабатываться как вторичное сырье. Чтобы избавиться от накопившихся запасов, нефтезагрязненную ветошь в настоящее время выбрасывают на свалки, где происходит распространение в опасных количествах вредных и трудноразлагаемых в природных условиях веществ. Практикуется также ее захоронение, при этом нефть и нефтепродукты попадают в грунтовые воды и вызывают заражение водозаборных систем. С экологической точки зрения совершенно неприемлем применяемый в настоящее время способ уничтожения нефтезагрязненной ветоши путем ее сжигания, поскольку это сопряжено с опасностью заражения атмосферного воздуха и прилегающей к месту сжигания территории еще более опасными и токсичными веществами - диоксинами, мельчайшие количества которых ведут к смертельно опасным заболеваниям человека.

Таким образом, имеющиеся в настоящее время способы утилизации нефтезагрязненных технических тканей и ветоши непригодны с экологической точки зрения, поэтому разработка эффективного способа очистки ветоши от нефтяного загрязнения представляет собой актуальную задачу для современной экологии.

Проработка патентного и периодического научного материала показала отсутствие данных по очистке такого рода тканей экологически безопасными способами. К таким способам в первую очередь относятся биотехнологические способы, основанные на способности природных микроорганизмов потреблять вредные и токсические вещества, в том числе нефть и нефтепродукты, и трансформировать их в безопасные для окружающей среды соединения.

Описаны способы очистки почв, водоемов и резервуаров, загрязненных нефтью и нефтепродуктами (Пат. РФ №2067993; Пат РФ. №2076150; Pat. US N 5496723; Pat. US N 5759800; Europ. Pat. N 0668246). Наиболее близким является способ ликвидации нефтяного загрязнения, описанный в Пат. РФ №2053204 "Способ очистки объектов окружающей среды от нефтепродуктов". Для утилизации нефтепродуктов в режиме ферментации в биореактор с минеральной средой и сточной водой нефтеперерабатывающего завода в концентрации 10% (об.) вносили штамм бактерий Acinetobacter valentis (subsp. paraffinicum) H-1 и проводили выращивание при температуре 42°С и рН 7,5 -7,8. В зависимости от скорости протока среды D=0,25-0,33 ч^-1 степень очистки составила 96-100%. Состав минеральной среды (в г/л): Н₃РО₄ (75%) - 2,5; K₂SO₄ - 1,14; MgSO₄·7Н₂О - 0,55; FeSO₄·7H₂O - 0,04; ZnSO₄·7Н₂О - 0,033; MnSO₄·7Н₂О - 0,032; CuSO₄·5H₂O - 0,013; аммиак в виде аммиачной воды 2,45.

Цель предлагаемого изобретения заключалась в разработке экологически чистого способа полной очистки от нефти и нефтепродуктов ветоши и технических тканей.

Указанная цель достигается тем, что очистка тканей производится биологическим препаратом в водно-нефтяной эмульсии, которая создается с помощью ультразвука, и в присутствии неорганических солей. Чистящим агентом является коммерческий биологический препарат "Валентис".

Суть технологии очистки ветоши и технических тканей, загрязненных нефтепродуктами, заключается в том, что в процессе культивирования биопрепарата в биореакторе происходит потребление бактериями нефтепродуктов, извлекаемых из тканей; процесс проводят в периодическом режиме при рН 6,8-7,2, температуре 32-34°С, при интенсивной аэрации и перемешивании.

Способ очистки реализуется следующим образом.

1. Загрязненную нефтепродуктами ветошь или техническую ткань помещают в емкость с водой (или с очищенной после ферментации водой) в количестве, соответствующем количеству содержащейся в ней нефти. Исходя из предварительных расчетов, в емкость загружается столько ветоши, чтобы концентрация нефтепродуктов, переходящих в воду, не превышала 10-15%; далее с помощью ультразвукового генератора производят обработку всего объема воды с помещенной туда ветошью при постоянном перемешивании. При этом содержащиеся в ветоши нефтепродукты переходят в водно-нефтяную эмульсию.

Определение массовой концентрации нефтепродуктов, содержащихся в ветоши и извлекаемых ультразвуковой обработкой, производится после их извлечения из нефтесодержащих вод экстракцией хлороформом, последующем отделении от других полярных соединений методом колоночной хроматографии на оксиде алюминия с использованием в качестве элюанта н-гексана и количественном определении гравиметрическим методом. Данный метод используется для количественного определения нефти и нефтепродуктов в химических лабораториях, которыми оснащены предприятия нефтегазового комплекса.

2. В результате ультразвуковой обработки на поверхность жидкости поднимается слой нефтепродуктов, который удаляется механически. Образующаяся водно-нефтяная эмульсия и вода с частично растворенной нефтью направляются в биореактор (1), содержащий биопрепарат; оставшаяся в емкости ветошь переносится в биореактор (2).

3. В биореакторе (1) водно-нефтяную эмульсию разбавляют водой до концентрации нефтепродуктов 5-7%, туда же добавляют источники азота, фосфора и калия в виде минерального удобрения (аммофоски или азофоски) и отмеренное количество биопрепарата. Ферментацию проводят при температуре 32-34°С, рН 6,8-7,2 и интенсивной аэрации (барботаж воздуха в раствор со скоростью 0,5-1,5 куб.м воздуха/куб.м воды в 1 мин). При этом производится очистка воды от нефтепродуктов.

4. В биореакторе (2) водно-нефтяная эмульсия, содержащая ветошь, очищается аналогично п.3. Отличие заключается в более интенсивной аэрации и более продолжительном времени очистки. При этом клетки размножающихся микроорганизмов помимо утилизации выделенных в водный раствор нефтепродуктов за счет поверхностно-активных свойств способствуют дополнительному извлечению загрязнений, адсорбированных как на поверхности тканей, так и в их объеме.

5. После отделения суспензии производятся промывка ветоши чистой водой и ее сушка.

Методика количественного определения нефтепродуктов основана на спектрофотометрическом анализе проб, полученных экстракцией тканей четыреххлористым углеродом, и расчете по калибровочному графику.

Итогом очистки являются освобожденные от нефтепродуктов ветошь и ткани, которые могут быть использованы повторно или же подвергаться переработке в качестве вторичного сырья.

Биопрепарат "Валентис" представляет собой активную биомассу специально селекционированной культуры бактерий Acinetobacter sp.(bicoccum) ВКПМ В-6445 (Пат. РФ №2067993). Препарат разрешен к широкому применению для ликвидации нефтяных загрязнений на почвах, воде и других объектах на основании следующих нормативно-технических и руководящих документов:

- Заключение Заместителя Главного государственного санитарного врача РФ (№01-13-135-11 от 03.02.95);

- Гигиеническое Заключение Министерства здравоохранения Российской Федерации (Гигиеническое Заключение №77.01.12.929.П.21455.07.0 от 17.07.2000 г.);

- Решение Комитета РФ по рыболовству (№12-04-11 от 03.02.93 и №12-04-11/325 от 09.06.95);

- Инструкция по применению биопрепаратов - Руководящий Документ 39-140-95 от 05.07.95, утвержденная Министерством топлива и энергетики РФ;

- Совместное Решение Минтопэнерго РФ (20.11.2001) Министерства природных ресурсов (№НМ 27/3825 от 24.05.2001) и ОАО "Газпром" (24. 01.2000), утвердивших Нормативный документ "Технология очистки сред и поверхностей, загрязненных углеводородами".

Расход препарата на 1 т загрязнителя составляет от 2 кг (для светлых нефтепродуктов) до 5 кг (для сырой нефти и мазута). Биопрепараты эффективны в присутствии так называемых "биогенов" - источников азота, фосфора, калия (на практике используют минеральные удобрения: аммофоску, азофоску, мочевину, суперфосфат и т.д.). Биопрепарат производится в соответствии с ТУ 929199-04-12-94 промышленными партиями в виде порошка на специализированном биохимическом комбинате; титр живых клеток в готовом продукте не менее 10¹⁰ клеток/г.

Пример 1.

В емкость, содержащую 1 л воды, помещают 400 г ветоши, пропитанной 35 г машинного масла, и содержимое подвергают ультразвуковой обработке в течение 10 мин. Полученную водно-нефтяную эмульсию декантируют в биореактор (1) и добавляют 3 г аммофоски и 1 г биопрепарата "Валентис"; ветошь переносят в биореактор (2), в который добавляют 1 г аммофоски и 200 мг биопрепарата; в обоих биореакторах ферментацию проводят в течение 24 часов. В результате химического анализа установлено, что как в биореакторах (1) и (2), так и в ветоши нефтепродукты отсутствуют.

Пример 2.

В емкость, содержащую 1 л воды, помещают 370 г брезентовой ткани, пропитанной 15 г сырой нефти, и содержимое подвергают ультразвуковой обработке в течение 15 мин. Полученную водно-нефтяную эмульсию декантируют в биореактор (1) и добавляют 1,5 г аммофоски и 0,7 г биопрепарата "Валентис"; ткань переносят в биореактор (2), в который добавляют 0,5 г аммофоски и 200 мг биопрепарата "Валентис"; в обоих биореакторах ферментацию проводят в течение 24 часов. В результате химического анализа установлено, что как в биореакторе (1) и (2), так и в ткани нефтепродукты отсутствуют.

Пример 3.

В емкость, содержащую 1 л воды, помещают 500 г ваты, пропитанной 50 г бензина, и содержимое подвергают ультразвуковой обработке в течение 5 мин. Полученную водно-нефтяную эмульсию декантируют в биореактор (1) и добавляют 1 г аммофоски и 0,5 г биопрепарата "Валентис"; вату переносят в биореактор (2), в который добавляют 200 мг аммофоски и 100 мг биопрепарата; в обоих биореакторах ферментацию проводят в течение 12 часов. В результате химического анализа установлено, что как в биореакторе (1) и (2), так и в вате нефтепродукты отсутствуют.

Таким образом, способ очистки технических тканей и ветоши, загрязненных нефтепродуктами, предусматривающий предварительную обработку тканей ультразвуком и последующую утилизацию десорбированных нефтепродуктов биологическим препаратом "Валентис", позволяет производить полную очистку тканей, которые могут использоваться повторно или подвергаться переработке в качестве вторичного сырья.

Способ очистки нефтезагрязненной ветоши и технических тканей, отличающийся тем, что осуществляют процесс ферментации водно-нефтяной эмульсии, образованной после ультразвуковой обработки тканей, помещенных в воду, и последующую при интенсивной аэрации обработку тканей, содержащих остаточные количества нефтепродуктов, дополнительно извлекаемых из тканей за счет поверхностно-активных свойств микроорганизмов, с использованием активной бактериальной биомассы Acinetobacter sp. (bicoccum) ВКПМ В-6445 в присутствии источников азота, фосфора и калия при температуре 32-34°С, рН 6,8-7,2 и барботаже воздуха в раствор со скоростью 0,5-1,5 м³ воды в мин.