Состав для очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений и способ очистки воды от нефтяных загрязнений

Изобретение относится к биотехнологии. Состав для очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений содержит древесную пыль, а также отходы мукомольной и крупяной промышленности, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы мукомольной или крупяной промышленности 10,0-20,0, древесная пыль - остальное. Способ очистки воды от нефтяных загрязнений включает использование для очистки поверхности воды сорбирующих бонов, начиненных вышеприведенным составом. Изобретение позволяет за счет полной биодеструкции остатков процесса очистки более эффективно чистить различные виды почв и водоемов разной степени загрязнения. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к составам для очистки почвы и воды и способам очистки водоемов от нефтяных загрязнений и может быть использовано для очистки почвы и водоемов от разливов нефти и нефтепродуктов.

Известен способ очистки воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, предусматривающий внесение в загрязненную среду водной суспензии клеток дрожжей Candida guillermondii ВКПМ-У-241, содержащий минеральные добавки (RU 2007372, кл. С02F 3/3, публ. 1994).

Данный способ недостаточно эффективен при очистке среды, пропитанной нефтяными загрязнениями, вследствие того, что Candida guillermondii ВКПМ-У-241 развивается в аэробных условиях, и поэтому очистка от загрязнений производится лишь на поверхности загрязненной среды, где есть кислород.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является состав и способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, содержащий нефтеокисляющие микроорганизмы, удобрение и адсорбент (RU №2112610, кл. С1, публ. 10.06.1998) (прототип).

Недостатком данного состава является сложность состава и дороговизна применяемых компонентов. Данный состав содержит в качестве нефтеокисляющих микроорганизмов сложную и относительно дорогую смесь бактериальных препаратов («Деворойл», «Путидойл», «Дестройл».

Имеет ограниченную область применения. Используемые бактериальные препараты в данном составе не позволяют их применение в водоемах, где вода используется в качестве питьевой.

Известен нефтесорбирующий бон, имеющий сердечник из полимерных материалов, обеспечивающих плавучесть бона, расположенную вокруг сердечника трубчатую оболочку, выполненную из синтетического материала (RU 2183231, С2, 10.06.2002).

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает достаточное нефтесорбирующее свойство. Кроме того, устройство сложное по конструкции и не обеспечивает надежную защиту от распространения нефти по поверхности водоема.

Известен нефтесорбирующий бон, который включает сердечник из полимерного материала, обеспечивающее плавучесть бона, расположенную вокруг сердечника трубчатую оболочку, выполненную из синтетического материала и дополнительно снабжен носителем в виде полимерных сорбирующих волокон с различной плотностью, чередующихся между собой и пропитанных составом из микроорганизмов и биогенного питания (RU 2275466, С1 27.04.2006) (прототип).

Недостатком данного бона является сложность процесса изготовления конструкции бона и дороговизна изделий.

В основу настоящего изобретения положена задача создания высокоэффективного, универсального, экологически чистого и дешевого состава для очистки почвы и водоемов от нефтяных загрязнений, а также технологичный способ очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений, позволяющий достижение полной биодеструкции остатков процесса очистки применением адсорбента и в качестве дополнительного материала - экологически чистых отходов мукомольной и крупяной промышленности.

Поставленная задача достигается путем применения в качестве адсорбента древесной пыли, а вместо сложного состава микроорганизмов по прототипу одного из видов или их смесей в любых соотношениях применяются отходы мукомольной или крупяной промышленности: мучная пыль или отруби пшеничные или отруби ржаные или гречневая шелуха или шелуха просо или шелуха овса или шелуха ячменя при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Отходы мукомольной или крупяной промышленности	10-20
Древесная пыль	Остальное

В способе очистки почвы от нефтяных загрязнений, включающем обработку загрязненной среды составом для очистки, а в качестве состава для очистки используют вышеприведенные составы.

В качестве заменителя нефтеокисляющих микроорганизмов используют:

- отходы мукомольной и крупяной промышленности (отруби пшеничные или ржаные, шелуха просо, гречки, овса, ячменя, мучная пыль),

- в качестве адсорбента используют древесную пыль по ТУ 56392-001-060348916-96.

Все компоненты состава выпускаются промышленностью пригодными для организации механического равномерного перемешивания. Поэтому приготовление работоспособной смеси для обработки нефтезагрязненной среды (почвы или воды) легко организуется как в условиях промышленного производства, так и непосредственно перед применением.

При использовании отходов мукомольной или крупяной промышленности процесс приготовления смеси упрощается, поскольку в одном компоненте (отходы мукомольных или крупяных производств) содержится нефтеокисляющие микроорганизмы и питательная среда, необходимые для их жизнедеятельности). При внесении заявляемого состава в почву или на поверхность воды, загрязненную нефтепродуктами, происходит в начальный момент поглощение и удерживание нефтепродуктов адсорбентом, затем с помощью отходов мукомольных или крупяных производств при благоприятных условиях их развития (наличие микроэлементов, влаги, температуры) происходит разрушение нефтепродуктов до нейтральных, безопасных состояний (СО₂, Н₂О).

Для очистки поверхности почвы, загрязненной нефтепродуктами, на загрязненное место наносят предлагаемый состав до полного поглощения нефтепродуктов (оптимальное мас. соотношение адсорбент:нефтепродукт = 1:2) и оставляют для полной биодеструкции нефтепродуктов, периодически проводя анализ полноты процесса деструкции нефтепродуктов.

Для очистки поверхности водоемов предлагаются нефтепоглощающие боны, изготовленные (фиг.1) в виде подушек, сшитых из ткани, позволяющие их нанизывать на трос 1 и формировать боны требуемой длины. В качестве оболочки 2 используется любая хлопчатобумажная ткань (например, бязь, меткаль и др.), а в качестве сорбирующего материала 3 применяются предлагаемые составы. Для повышения плавучести бона в состав вводится измельченный пенопласт (3-5% по объему). После окончания сбора нефти с поверхности воды боны складируются на земле для полной биодеструкции нефтепродуктов. Периодически делается анализ на степень деструкции.

На фиг.1 представлен общий вид нефтесорбирующего бона, на фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.

Нефтесорбирующий бон на речках устанавливают поперек течения речки с помощью троса или проволочек и металлических свай, вбитых в берега. Количество параллельных бонов определяется степенью загрязнения водоема. На поверхности стоячих водоемов с помощью бонов обволакивают нефтяное пятно и постепенно притягивают пятно к берегу, сужая при этом нефтяное пятно по мере поглощения нефтепродуктов.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно упростить состав смеси для очистки от нефтяных загрязнений, унифицировать и расширить область его применения (состав эффективно работает как на почве, так и на поверхности воды, причем для очистки поверхности воды состав для очистки формируется в виде нефтепоглощающих бонов). Состав, благодаря наличию экологически безопасных отходов мукомольных или крупяных производств, можно применить как на поверхности почвы любого сельскохозяйственного назначения, так и в водоемах различного назначения.

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость» приводим конкретней примеры определения эффективности применения заявляемого состава при очистке загрязненной почвы и воды.

Эффективность заявляемого изобретения определяют по деструкции нефтяных загрязнений.

Составы готовят простым смешением компонентов (см. табл., опыты 1-35).

Пример 1. (Определение деструкции нефтяных загрязнений).

Степень загрязнения почвы определяют в аппарате Сокслета.

Предварительно взвешенный загрязненный образец почвы экстрагируют толуолом в течение 4-5 часов для отделения почвы от нефтяных загрязнений, толуол отгоняют от загрязнений, а остаток взвешивают. По разнице весов находят исходную степень загрязнения почвы - Q₁. Для определения степени загрязнения после обработки предлагаемым составом такой же образец загрязненной почвы обрабатывают предлагаемым составом. Далее обработанный состав помещают в термостат при температуре 30°С сроком на 4 недели. После истечения срока испытаний образец экстрагируют толуолом в течение 4-5 часов, отделяют почву от нефтяных загрязнений с толуолом, толуол отгоняют, а остаток взвешивают. По разнице весов находят конечную степень загрязнения - Q₂. Процент деструкции определяют по формуле:

Результат экспериментов приведены в таблице 1, графы 4, 5, 6

Таблица 1.
№п/п	Содержание компонентов, %	Степень загрязнения, г/на 100 г почвы	Деструкция нефтяных загрязнений, %.
Отходы мукомольных и крупяных производств	Адсорбент	Исходная	Конечная
1	2	3	4	5	6
Заявляемые составы: «Пшеничные отруби»
1	5	95	3,50	3,05	12,9
2	10	90	3,51	2,77	21,1
3	15	85	3,64	2,34	35,7
4	20	80	3,77	1,79	52,5
5	25	75	3,76	1,53	59,3
«Ржаные отруби»
6	5	95	3,83	3,42	10,7
7	10	90	3,80	3,05	19,7
8	15	85	3,78	2,50	33,9
9	20	80	3,66	1,88	48,6
10	25	75	3,68	1,79	51,4

Продолжение табл.1
1	2	3	4	5	6
«Гречневая шелуха»
11	5	95	3,67	3,37	8,2
12	10	90	3,65	3,25	11,0
13	15	85	3,81	2,95	22,6
14	20	80	3,73	2,60	30,3
15	25	75	3,75	2,51	33,1
«Ячменная шелуха»
16	5	95	3,51	3,22	8,3
17	10	90	3,49	3,13	10,3
18	15	85	3,56	2,84	20,2
19	20	80	3,61	2,53	29,9
20	25	75	3,67	2,40	34,6
«Просяная шелуха»
21	5	95	3,87	3,58	7,5
22	10	90	3,88	3,42	11,9
23	15	85	3,76	2,85	24,2
24	20	80	3,76	2,59	31,1
25	25	75	3,79	2,54	33,0
«Мучная пыль»
26	5	95	3,71	3,03	18,3
27	10	90	3,67	2,88	21,5
28	15	85	3,82	2,40	37,2
29	20	80	3,78	2,22	41,3
30	25	75	3,80	2,05	46,1
«Овсяная шелуха»
31	5	95	3,55	3,29	7,3
.32	10	90	3,80	3,34	12,1
33	15	85	3,91	2,94	24,8
34	20	80	3,65	2,49	31,8
35	25	75	3,85	2,58	32,9
Прототип
31	2% «Деворойл» + 13% комплексное удобрение + 86% адсорбент	3,54	1,51	57,3

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют, что по деструктирующей способности нефтепродуктов предлагаемые составы не уступают (48,6-52,5%) прототипу (48,4-57,35), но при этом значительно упрощается изготовление как сорбирующего состава, так и конструкции нефтепоглощающих бонов.

Для подтверждения эффективности работы предлагаемых нефтепоглощающих бонов на водной поверхности проведены серии испытаний на проточной и стоячей воде.

Пример 2. Испытание нефтесорбирующего бона проводили на реке ИК. Река ИК на месте установки линий из нефтесорбирующих бонов имела ширину 9 метров и глубину до 0,8 метров. Скорость течения на момент испытания составляла 0,7-0,75 м/с. Было установлено 7 линий нефтесорбирующего бона. 1-й ряд бонов содержал 80% адсорбента, 20% «Пшеничных отрубей» и 3% сверх 100% крошки пенопласта. 2-й ряд содержал 80% адсорбента, 20% «Ржаных отрубей» и 3% сверх 100%) крошки пенопласта. 3-й ряд содержал 80% адсорбента, 20% «Гречневой шелухи» и 3% сверх 100%) крошки пенопласта. 4-й ряд содержал 80% адсорбента, 20% «Ячменной шелухи» и 3% сверх 100% крошки пенопласта. 5-й ряд содержал 80% адсорбента, 20% «Просяной шелухи» и 3% сверх 100% крошки пенопласта. 6-й ряд содержал 80% адсорбента, 20% «Овсяной шелухи» и 3% сверх 100% крошки пенопласта. 7-й ряд содержал 80% адсорбента, 20% «Мучной пыли» и 3% сверх 100% крошки пенопласта.

Расстояние между бонами составляло 1,5-2,0 м.

Исходное загрязнение воды составляло 20,1 мг/м³. Снижение нефтяного загрязнения воды составляло:

Таблица 2.
№п/п	Содержимое компонентов бонов*	Содержание нефтепродуктов в воде, мг/дм3	Место отбора пробы
1	80% адсорбента20% «Пшеничных отрубей»	13,7	После первой линии бонов
2	80% адсорбента20% «Ржаных отрубей»	7,5	После второй линии бонов
3	80% адсорбента20% «Гречневой шелухи»	3,2	После третьей линии бонов
4	80% адсорбента20% «Ячменной шелухи»	1,7	После четвертой линии бонов
5	80% адсорбента20% «Просяной шелухи»	1,4	После пятой линии бонов
6	80% адсорбента20% «Овсяной шелухи»	1,0	После шестой линии бонов
7	80% адсорбента 20% «Мучной пыли»	0,8	После седьмой линии бонов
7	RU 2275466 27.04.2006 (прототип Пример 2)	С 10,45 до 2,55	После 12 линий бонов
* - Все боны содержали 3% сверх 100% крошки пенопласта.

Пример 3. Испытания нефтепоглощающих бонов проводили в заливе р. Кама (стоячая вода) с шириной залива 10 м, длина 25 м и глубина от 0,5 до 1,8 м. Загрязненное нефтяное пятно убирали путем «обвалакивания» пятна и прижимания бонов к берегу, с последующей уборкой с берега. Начальная загрязненность составляла 5,8 мг/дм³. Для очистки водоема использовали боны, содержащие 80% адсорбента, 20% «пшеничных отрубей» и 3% сверх 100% крошки пенопласта. Длина бонов составляла 15 м. Боны протягивали с берега вдоль залива примерно со скоростью 2-3 м/мин и вытаскивали на берег подобно вытаскиванию рыболовных сетей так, чтобы боны не отрывались с поверхности воды. Проводили 5-кратный проход с бонами друг за другом с интервалом 3-4 м. При этом снижение загрязнения составляла с 5,8 мг/дм³ до 0,9 мг/дм³

Как показывают результаты испытаний снижение содержания нефтепродуктов в проточной воде составляет с 20,1 мг/дм³ до 0,8 мг/дм³ при 7-рядном заграждении предлагаемыми бонами, тогда как по прототипу аналогичное очищение достигается при 12-рядном заграждении бонами.

Испытание на стоячей воде обеспечивает эффективное очищение при 5-кратном проходе с бонами.

Предлагаемое изобретение обладает следующими технико-экономическими преимуществами:

простота изготовления состава и нефтепоглощающих бонов;

дешевизна доступность компонентов состава;

универсальность состава для очистки почвы и воды;

высокая эффективность деструкции нефти.

1. Состав для очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений, содержащий адсорбент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит отходы мукомольных или крупяных производств, а в качестве адсорбента содержит древесную пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отходы мукомольных или крупяных производств	10-20
древесная пыль	остальное

2. Способ очистки воды от нефтяных загрязнений, отличающийся тем, что для очистки поверхности водоема используются нефтепоглощающие боны, начиненные составом по п.1.