Способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений
Владельцы патента RU 2433089:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Изобретение относится к биотехнологии, в частности к очистке поверхности водоемов от нефти и нефтепродуктов. Способ включает обработку нефтезагрязненной поверхности сухим избыточным илом из иловых карт нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий до полного впитывания нефтепродуктов. Далее проводят обработку поверхности суспензией активного ила из канализационных очистных сооружений нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий, отобранной из распределительной камеры вторичных отстойников через 0-8 часов после вывода на регенерацию, содержащей углеводородокисляющих микроорганизмов не менее 105-107 KOE/мл, из расчета 1,5-2 л/м2. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений. 2 ил., 3 табл.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки поверхности почвы и водоемов от нефти и нефтепродуктов.
Известен способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений путем обработки нефтезагрязненной поверхности сорбентом на основе торфа, который модифицируют путем высушивания при 100-120°С [Патент РФ №2219134, Способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, C02F 1/28, B01J 20/22, 2003].
Недостатками известного способа являются относительно невысокие сорбционные показатели и большое водопоглощение получаемого сорбента. Кроме того, данный способ подразумевает сбор отработанного сорбента и необходимость его последующей утилизации, что усложняет и удорожает технологию.
Известен способ очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений путем обработки гидрофобизированным торфом с иммобилизованной культурой нефтеокисляющих микроорганизмов с компонентами биогенного питания [Патент РФ №2081854, Биореагент для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, C02F 3/34, В09С 1/10, 1997].
Недостатком способа является сложность процесса изготовления сорбента, трудоемкость процесса иммобилизации, а также дополнительные затраты, связанные с необходимостью добавления биогенного питания и культивирования нефтеокисляющих микроорганизмов.
Наиболее близким к заявленному (прототип) является способ очистки почвы и водоемов от нефтяных загрязнений, включающий обработку нефтезагрязненной поверхности сухим активным илом очистных сооружений целлюлозно-бумажных производств («Белвитамил») и биогенное питание [Патент РФ №2198748, Способ очистки почвы и водоемов от нефтяных загрязнений, В09С 1/10, C02F 3/34, C12N 1/20, 2001].
Недостатки данного способа обусловлены использованием в качестве биореагента сухого активного ила целлюлозно-бумажных производств (ЦБП), который обладает большим значением водопоглощения и относительно невысокой нефтеемкостью, приводящих к его большому расходу. Так, в примере, на загрязненный участок площадью 0,5 га было внесено 3 тонны препарата, что при уровне загрязнения 68,3-229,3 г/кг, соответствует расходу 4,36-14,64 кг сорбента/кг нефтепродуктов. Также данный сорбент быстро теряет плавучесть, что приводит к осаждению значительной части отсорбированной нефти на дно, что крайне не желательно, т.к. в процессе биоразложения нефти, происходящем в толще воды, в отличие от процессов на ее поверхности образуются особо токсичные вещества, которые способны накапливаться в объеме воды, донных отложениях и живых организмах [Химия окружающей среды. - Пер. с англ. / Под ред. А.П.Цыганкова. - М.: Химия, 1982, 672 с., ил.]. В консорциуме микроорганизмов активного ила ЦБП практически отсутствуют нефтеокисляющие микроорганизмы, что связано с отсутствием нефти и нефтепродуктов в сточных водах ЦБП. Для получения сухого активного ила ЦБП («Белвитамил»), избыточный активный ил подвергают распылительной сушке (температуре нагрева свыше 120°С), что приводит к очень низкой выживаемости микроорганизмов в сухом иле ЦБП. Все это обуславливает низкую нефтеокисляющую способность сухого активного ила ЦБП («Белвитамил»).
Задачей изобретения является разработка способа очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, позволяющего исключить вторичное загрязнение водных объектов и обеспечивающего удовлетворительное качество очистки с меньшим расходом сорбента.
Поставленная задача решается тем, что в способе очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, включающем обработку нефтезагрязненной поверхности активным илом, согласно изобретению предварительную обработку поверхности осуществляют сухим избыточным илом из иловых карт нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий, обладающим более высоким показателем нефтеемкости - 0,92 т/м3 (насыпная плотность 0,65 т/м3) и низким значением водопоглощения (1,04 кг/кг), что соответствует расходу 0,7 кг сорбента/кг нефтепродуктов, что в 5-20 раз меньше по сравнению с прототипом, устойчивой плавучестью во времени (более 96% за 72 часа). Обработку производят до полного впитывания нефтепродуктов с последующим дождеванием суспензией активного ила из канализационных очистных сооружений нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий, отобранной из распределительной камеры вторичных отстойников через 0-8 часов после вывода на регенерацию, содержащей микроорганизмов не менее 109-1011 KOE/мл, в том числе углеводородокисляющих не менее 105-107 KOE/мл, из расчета 1,5-2 л/м2.
Избыточный ил с начальной влажностью 50-60 мас.%, подвергают термической сушке при температуре 150-170°С, до остаточной влажности 6-12 мас.%.
Сухой избыточный ил нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий представляет собой нефтесорбент по техническим показателям, не уступающий общепризнанным сорбентам на основе природного сырья: опилки, торф, соломенная сечка и др. (табл.1).
| Таблица 1 | |||
| Технические показатели нефтесорбентов | |||
| Сорбент | Нефтеемкость, т/м3 | Водопоглощение, кг/кг | Плавучесть, % за 72 часа |
| Опилки | 0,88 | 4,1 | 62 |
| Торф | 0,35 | 24,3 | 72 |
| Соломенная сечка | 0,54 | 4,3 | 64 |
| Прототип («Белвитамил») | 0,72 | 4,7 | 74 |
| Сухой избыточный ил нефтеперераб. и/или нефтехим. предприятий | 0,92 | 1,04 | 96 |
Сухой избыточный ил нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий представлен веществами белкового происхождения (до 50 мас.%), жирами (до 20 мас.%) и углеводами (до 8 мас.%). Сухое вещество ила содержит почти все необходимые для развития нефтеокисляющих микроорганизмов макроэлементы, мас.%: гумус до 60, калий - 0,2-0,7; кальций - 3-5; соединения фосфора - 1-4; соединения азота - 1-3; соединения серы - 1-2 и т.д. [Трубникова Л.И. Утилизация избыточного активного ила предприятий нефтехимии. // Экология и промышленность России. 2001, №8, с.9-11].
Активный ил из канализационных очистных сооружений нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий представляет собой суспензию микроорганизмов с содержанием сухого вещества 2 - 4 мас.%. Консорциум микроорганизмов активного ила представлен по большей части гетеротрофными углеводородокисляющими микроорганизмами (табл.2).
| Таблица 2 | |
| Численность микроорганизмов активного ила | |
| Группа микроорганизмов | Численность микроорганизмов, KOE/мл |
| Углеводородокисляющие | 105-107 |
| Общая численность микроорганизмов | 109-1011 |
Нефтезагрязненную поверхность обрабатывают сухим избыточным илом биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий путем равномерного нанесения порошка на всю поверхность до полного впитывания нефтепродуктов. Затем поверхность обрабатывают суспензией активного ила, отобранной из распределительной камеры вторичных отстойников через 0-8 часов после вывода на регенерацию биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий, содержащей микроорганизмов не менее 109-1011 KOE/мл, в том числе углеводородокисляющих не менее 105-107 KOE/мл. Обработку суспензий активного ила производят из расчета 1,5-2 л/м2. При необходимости обработку суспензий активного ила повторяют.
Обработка сухим избыточным илом способствует локализации нефтяного загрязнения, уменьшает поверхностное натяжение нефтяной пленки, способствует улучшению газообмена, сухой избыточный ил является стимулятором роста нефтеокисляющих микроорганизмов. Активный ил представляет собой готовую смесь промышленной ассоциации гетеротрофных углеводородокисляющих микроорганизмов, адаптированных к высокому уровню загрязнений в сточных водах и способных окислять в широком диапазоне температур.
Пример 1. Для проведения опыта готовились емкости с водой с различной толщиной нефтяной пленки (1 мм, 3 мм, 5 мм, 7 мм, 10 мм). Обработку нефтезагрязненной поверхности производили сухим избыточным илом до полного впитывания нефтепродуктов. Обработка нефтезагрязненной поверхности суспензией активного ила не производилась. Периодически, по мере необходимости, осуществлялся полив нефтезагрязненной поверхности водопроводной водой до уровня в 60-70% от полной влагоемкости. Убыль нефтепродуктов определяли по остаточному содержанию нефти и нефтепродуктов в пробах методом ИК- спектрометрии на приборе ИКН-25, после экстракции четыреххлористым углеродом, по известной методике [ПНДФ 14.1:2.5-95 «Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в природных и сточных водах методом ИКС»]. Определение концентрации нефти и нефтепродуктов в пробах производили через 30, 60 и 90 дней. Контролем являлась емкость, в которой нефтезагрязненная поверхность не обрабатывалась сухим избыточным илом, не осуществлялся полив водой.
В ходе проведенной работы было установлено, что степень биодеструкции за 90 дней при толщине нефтяной пленки 1, 3, 5, 10 мм после обработки сухим избыточным илом составляет соответственно 56,7%, 50,8%, 40,8%, 22,5%, таким образом, обработка нефтезагрязненной поверхности сухим илом позволяет многократно повысить степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в сравнении с контролем (табл.3).
| Таблица 3 | ||||||
| Влияние толщины нефтяной пленки на степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов. | ||||||
| Толщина нефтяной пленки, мм | Биодеструкция, % | |||||
| Обработка сухим избыточным илом | Контроль (без обработки сухим илом) | |||||
| 30 дней | 60 дней | 90 дней | 30 дней | 60 дней | 90 дней | |
| 1 | 38,4 | 49,7 | 56,7 | 22,3 | 28,5 | 30,2 |
| 3 | 34,8 | 41,7 | 50,8 | 23,4 | 27,4 | 29,5 |
| 5 | 29,6 | 35,8 | 40,8 | 13,8 | 18,4 | 20,2 |
| 7 | 21,9 | 24,7 | 27,5 | 9,1 | 12,4 | 14,4 |
| 10 | 12,2 | 15,8 | 19,5 | 0,7 | 1,8 | 2,4 |
Пример 2. Опыт ставился по схеме примера 1 с использованием сухого избыточного ила. В данном примере нефтезагрязненная поверхность дополнительно однократно обрабатывалась суспензией активного ила биологических очистных сооружений нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, из расчета 1,5-2 л/м2.
В ходе проведенной работы было установлено, что однократная обработка суспензией активного ила позволяет значительно повысить степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов и составляет более 70%, 65%, 55% и 30%, при толщине пленки 1, 3, 5 и 10 мм соответственно (фиг.1).
Пример 3. Опыт ставился по схеме примера 2 с дополнительной трехразовой обработкой нефтезагрязненной поверхности составом, содержащим сухой избыточный ил с иловых карт 10 мас.% и суспензию активного ила 90 мас.%, из расчета 1,5-2 л/м2. Результаты определения остаточного содержания нефти и нефтепродуктов приведены на фиг.2.
Как видно из фиг.2, при трехразовой обработке на 240 сутки достигается эффект очистки 99%.
Способ очистки водной поверхности от нефтяных загрязнений, включающий обработку нефтезагрязненной поверхности активным илом, отличающийся тем, что предварительную обработку поверхности осуществляют сухим избыточным илом из иловых карт нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий до полного впитывания нефтепродуктов, с последующим дождеванием суспензией активного ила из канализационных очистных сооружений нефтеперерабатывающих и/или нефтехимических предприятий, отобранной из распределительной камеры вторичных отстойников через 0-8 ч после вывода на регенерацию, содержащей углеводородокисляющих микроорганизмов не менее 105-107 КОЕ/мл, из расчета 1,5-2 л/м2.
