Биологическая очистка загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и водных акваторий. Биологическая очистка нефти


Очистка сточных вод от нефтепродуктов

Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов

Одним из видов загрязнений техногенного характера, делающих воду непригодной для питья и для использования в промышленных целях, являются примеси нефтепродуктов. Среди широкой гаммы возможных загрязнений специалисты выделяют группу неидентифицированных углеводородов нефти, в которую входят примеси мазута, загрязнения от керосина, бензина и различных масел. Все эти соединения обладают высокой токсичностью и представляют большую опасность для окружающей среды. Примеси нефтепродуктов вместе со стоками попадают в почву, откуда проникают в природные и искусственные водоемы, снабжающие водозаборы гражданского и промышленного водоснабжения.

Примеси нефтепродуктов могут быть:

  • легко отделимыми;
  • трудноудаляемыми;
  • растворимыми.

Трудноудаляемые примеси обычно находятся в грубодисперсном, т. е. капельном состоянии. Эти загрязнения в зависимости от их количества образуют плавающую пленку или даже целиком слой на поверхности воды.

Значительно меньшая часть примесей представляет собой легко отделимые загрязнения. Обычно они образуют в воде эмульсию. Без внешнего воздействия она весьма устойчива в течение длительного времени. Однако при обработке воды этот вид загрязнений переходит в состояние, которое легко удаляется.

Еще меньшую часть составляют растворимые загрязнения. Это вызвано малой растворимостью в воде органических компонентов нефтепродуктов. Величина концентрации водорастворимых загрязнений увеличивается при возрастании времени контакта нефтепродуктов с водой.

Пример

Как показали практические наблюдения, увеличение продолжительности контакта нефтепродуктов с водой с 2 ч до 5 сут приводит к увеличению содержания загрязнений в воде:

— нефти — с 0,2 до 1,4 мг/л;

— дизельного топлива — с 0,2 до 0,8 мг/л.

При этом растворимость различных марок бензина, помимо продолжительности выдержки, зависит от содержания в топливе химических соединений, имеющих в своей структуре метильные и метиленовые группы.

Пример

В большинстве случаев равновесная концентрация растворенных в воде бензинов различных марок может колебаться от 12 до 34 мг/л.

Основным источником загрязнений воды нефтепродуктами являются нефтехранилища, нефтетранспортные и нефтеперерабатывающие заводы, а также предприятия топливно-энергетического комплекса и базы раздачи топлива. В большинстве случаев в технологии всех этих предприятий допускается технологический разлив нефти и нефтепродуктов, мытье оборудования и емкостей водой и водными растворами, слив загрязненного нефтепродуктами конденсата водяного пара, а также стекание в стоки загрязненной через сальники и подшипники оборотной воды.

Кроме этого, сточные воды, содержащие нефтепродукты, образуются при нарушении герметичности резервуаров, в которых нефтепродукты хранятся, а также при конденсации влаги из воздуха.

Помимо этого, необходимо учитывать, что некоторые виды нефтепродуктов, в частности различные виды топлива, содержат до 2% различных добавок. Эти добавки при длительном хранении могут выпадать в осадок и попадать в сточные воды при промывке оборудования. Доля таких загрязнений невелика, но очень часто это достаточно токсичные вещества, которые представляют опасность для человека.

Необходимо понизить вероятность попадания отходов нефтедобывающих, перерабатывающих и транспортных предприятий в сточные воды, повысить эффективность очистки стоков, а также ужесточить контроль над содержанием примесей нефтепродуктов в воде.

Для очистки стоков, содержащих примеси нефтепродуктов, обычно используются локальные, общие, районные и городские очистные сооружения.

Пример

На нефтебазах и насосных станциях нефтепроводов обычно применяют очистные сооружения общего типа.

На предприятиях, где имеется возможность попадания в сточные воды значительного количества нефти и продуктов ее переработки, чаще всего создаются локальные очистные сооружения, которые предназначены для обезвреживания стоков непосредственно сразу после технологических процессов. Обработанные таким образом сточные воды могут после этого либо сбрасываться сразу в природные водоемы, либо направляться на дополнительную очистку на районных или городских очистных сооружениях.

Для очистки стоков с примесями нефтепродуктов применяются методы:

  • механические;
  • физико-химические;
  • химические;
  • биологические.

ДЛЯ СПРАВКИ

Кажущаяся плотность — отношение массы сухого материала к его общему объему.

Общий объем — сумма объемов твердой фазы, открытых и закрытых пор образца.

Истинная плотность — отношение массы материала к его истинному объему.

ГОСТ 2409–95 (ИСО 5017–88) «Огнеупоры. Метод определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения»

Механическая очистка

Механическую очистку как самостоятельный метод применяют, когда осветленная вода после очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоемы без нарушения их экологического состояния.

Во всех других случаях механическая очистка служит первой, предварительной стадией удаления примесей нефтепродуктов.

К СВЕДЕНИЮ

Механическая очистка позволяет удалить до 60–65% взвешенных веществ.

Среди механических методов очистки сточных вод от примесей нефтепродуктов наиболее часто применяют: отстаивание, удаление примесей под действием центробежных сил и фильтрование.

В процессе отстаивания примеси с плотностью выше воды оседают, а загрязнения, у которых плотность ниже плотности воды, всплывают. Сооружения, в которых происходит такая очистка, называют отстойниками. Это резервуары, в которых вода очищается в состоянии покоя.

На нефтедобывающих, перерабатывающих и транспортных предприятиях наиболее часто создаютстатические отстойники. В них после выдержки от 6 до 24 ч обычно удаляется 90–95% легко отделимых нефтяных загрязнений и незначительная часть трудноудаляемых примесей.

В динамических отстойниках часть примесей нефтепродуктов удаляется в потоке очищаемой воды. Динамические отстойники бывают горизонтальные и вертикальные. В первом типе отстойников течение воды осуществляется в горизонтальном направлении (рис. 1). В вертикальных отстойниках движение воды осуществляется снизу вверх.

Рис. 1. Динамический отстойник:

 1 — корпус нефтеловушки, 2 — гидроэлеватор, 3 — слой нефти, 4 — нефтесборная труба, 5 — перегородка, 6 — скребковый транспортер

Динамические отстойники снабжаются приспособлениями для сбора осевших осадков и всплывших загрязнений. В зависимости от вида удаляемых загрязнений горизонтальные отстойники делятся на песколовки, нефтеловушки, мазутоловки, бензоловки и жироловки.

Обычно все эти аппараты имеют примерно одинаковую конструкцию: горизонтально расположенные резервуары с двумя перегородками внутри — у дна и у крышки. При медленном течении воды в горизонтальном направлении одна перегородка задерживает всплывшие на поверхность примеси, а другая, установленная в нижней части аппарата, — загрязнения, осевшие на дно.

Кроме отстойников для очистки воды, загрязненной нефтепродуктами, используются аппараты, удаляющие примеси под действием центробежных сил. Обычно такая очистка производится в гидроциклонах. Для этого используют напорные и открытые (безнапорные) гидроциклоны.

В напорных гидроциклонах вода под давлением подается в аппарат через тангенциально расположенный патрубок (рис. 2, 3). В результате этого создается спиралевидный поток вдоль цилиндрических и конических стенок аппарата. Примеси нефтепродуктов накапливаются в нижней части гидроциклона. Очищенная вода вытекает через центрально расположенную отводную трубу в верхней части аппарата. Степень извлечения примесей нефтепродуктов в напорных гидроциклонах может достигать 70%.

Рис. 2. Общий вид гидроциклона

Рис. 3. Схема движения воды в гидроциклоне

В безнапорных гидроциклонах спиралевидное течение потока сточных вод достигается за счет отсоса воды из тангенциально расположенного патрубка в нижней части аппарата. При такой конструкции аппарата поверхностная пленка нефтепродуктов собирается в центре гидроциклона и выводится через центральный сбросный патрубок.

Для удаления из воды загрязнений из нефтепродуктов, находящихся в жидком и вязкотекучем состоянии, часто используется фильтрация. Традиционно этот вид очистки воды применяется для удаления загрязнений в виде твердых мелких частиц. Их задерживают сетками, пористой зернистой загрузкой или тканями. При очистке же сточных вод от примесей нефтепродуктов процесс фильтрации основан на прилипании вязких частиц нефти и нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала.

Для удаления грубодисперсных частиц нефтепродуктов применяют сетки из различных материалов и фильтровальные ткани. Этот процесс фильтрации осуществляется на микрофильтрах — вращающихся барабанах с плотно закрепленными фильтрующими материалами.

В большинстве моделей микрофильтров диаметр вращающихся в горизонтальной плоскости барабанов от 1,5 до 3,0 м. Сточные воды с примесями нефтепродуктов поступают внутрь этих барабанов, а осветленная вода выходит через фильтрующий материал. Фильтрация происходит за счет разницы уровней воды внутри и снаружи барабана.

Для глубокой очистки воды от примесей нефтепродуктов применяют фильтрацию на каркасных фильтрах. Фильтровальные материалы для них условно можно разделить на три группы.

Первая группа — пористые зернистые материалы: кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические шлаки. Они обладают по отношению к нефтепродуктам адгезионными свойствами.

Вторая группа — волокнистые и эластичные материалы: нетканые синтетические и пористые эластичные, например пенополиуретан. Наряду с сорбционными свойствами они обладают еще и высокой грязеемкостью за счет рыхлой структуры.

Фильтрационный материал на основе пенополиуретана послужил основой для создания фильтров с эластичной загрузкой. Эта технология была специально разработана для очистки воды от примесей нефтепродуктов. Применение пенополиуретана основано на его достаточно высокой эластичности, механической прочности, химической стойкости и гидрофобных свойствах. Одновременно с этим он обладает низкой кажущейся плотностью — 25–60 кг/куб. м и открытой высоко разветвленной ячеистой структурой пор со средним размером от 0,8 до 1,2 мм.

Перечисленные два вида фильтрационных материалов близки между собой по технологическим принципам очистки, но отличаются по величине грязеемкости и способам регенерации фильтровальной среды.

В процессе фильтрации воды в фильтрационном материале накапливаются задержанные примеси нефтепродуктов. При этом граница насыщения примесями постепенно перемещается от фронтальной поверхности вглубь фильтрационного материала до тех пор, пока загрязнения не начнут появляться в фильтрате.

Механизм действия фильтрационных материалов третьей группы совершенно иной.

Третья группа — коалесцирующая фильтровальная среда. Ранее в качестве таких фильтровальных сред применялись пористые зернистые сыпучие среды: гравий, силикатный песок, кварц, дробленные антрацит, мрамор, керамическая крошка, кольца Рашига, а также некоторые зернистые синтетические полимерные материалы. Однако в последнее время стали активно применять природные фильтрующие сорбционные материалы, например шунгитовые породы. Как показали исследования, этот фильтрующий материал достаточно эффективен при очистке воды от свободно плавающих пленок нефтепродуктов и тонкодисперсных взвешенных веществ с размером частиц около 3 мкм.

К СВЕДЕНИЮ

Шунгитовые породы обычно содержат 25–30% углерода, менее 55% оксида кремния, 4% оксида алюминия и различные примесные соединения.

При проникновении воды, загрязненной нефтепродуктами, через тонкие каналы фильтрационного материала мелкие частички загрязнений разрушаются и переходят в неустойчивое эмульгированное состояние. При выходе воды из этого вида фильтрационной среды загрязнения из нефтепродуктов агрегируются в крупные частицы грязи с диаметром до нескольких миллиметров. Эти частицы всплывают на поверхность воды и легко удаляются.

Физико-химические методы очистки

Чаще всего к физико-химическим методам очистки воды относят коагуляцию. флотацию и сорбцию.

Коагуляция заключается в ускоренном превращении эмульгированных и тонкодисперсных примесей с размером частиц от 1 до 100 мкм в более крупные образования, выпадающие в осадок.

Обычно коагуляция протекает под действием химических реагентов — коагулянтов. Они образуют в воде хлопьевидные продукты со слабым положительным электростатическим зарядом. Эти хлопья взаимодействуют с примесями нефтепродуктов со слабым электростатическим зарядом, находящимися в коллоидном состоянии. В результате электростатического притяжения коагулянта с примесями нефтепродуктов образуются рыхлые осадки. Под действием силы тяжести они оседают на дно резервуара, откуда и удаляются.

В процессе флотации на поверхности воды образуется устойчивая пена, которая захватывает и удерживает в течение длительного времени примеси нефтепродуктов. Впоследствии пенный слой удаляют. Основой для создания пены служит устойчивый комплекс пузырька воздуха или газа в воде с частицами нефтепродуктов.

В зависимости от способа образования пузырей флотация подразделяется на механическую, вакуумную и электрофлотацию.

При механической флотации пена образуется за счет дробления капель воды в потоке воздуха турбинами-импеллерами, а также с помощью форсунок или пористых пластин.

Вакуумная флотация основана на создании разряжения в камере флотатора. При таких условиях растворенный в воде воздух выделяется с образованием пузырьков.

При электрофлотации необходимо пропускание постоянного электрического тока через сточную воду с примесями нефтепродуктов: вода насыщается пузырьками газообразного водорода, образующегося на катоде.

Наивысшей степени очистки воды удается достичь лишь при использовании сорбции. В области физико-химических методов очистки стоков под сорбцией обычно понимают поглощение твердым сорбентом из водной среды различных примесей, в т. ч. нефтепродуктов.

В качестве сорбентов могут применяться различные пористые материалы: зола, кокс, торф, силикагель и различные марки активных глин. Наиболее эффективными сорбентами специалисты считают активированные угли — из-за их высокой пористости и большой удельной поверхности.

К СВЕДЕНИЮ

Пористость активированного угля составляет 60–70%, его удельная поверхность в зависимости от технологии изготовления — от 500 до 1500 кв. м/г.

Химические методы

Сущность химических методов заключается в добавлении в очищаемую воду специальных химических препаратов, которые участвуют в химических реакциях с загрязнениями. Чаще всего эти реагенты приводят к выпадению осадков. В большинстве случаев происходит окисление углеводородных компонентов нефтепродуктов.

Одним из химических методов очистки воды от примесей нефтепродуктов является озонирование.

Биологический метод очистки сточных вод

Специалисты считают биологические методы очистки сточных вод от нефтепродуктов одним из перспективных направлений очищения воды. Эти методы основаны на способности микроорганизмов расщеплять и усваивать примеси нефтепродуктов, используя их в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности.

В результате биологической очистки воды примеси нефтепродуктов превращаются в безвредные продукты окисления: воду, углекислый газ, соли нитратов и сульфатов и некоторые другие соединения.

Биологическая очистка сточных вод на объектах, где используются продукты переработки нефти, обычно производится в биофильтрах и аэротенках.

Чаще всего биофильтры представляют собой железобетонные резервуары больших размеров с дырчатым днищем. В них насыпают зернистый фильтрующий материал: шлак, щебень и гранулированные виды некоторых пластических масс. В процессе биологической очистки производится орошение фильтрующего материала.

Очистка сточных вод от нефтепродуктов, происходит за счет жизнедеятельности микроорганизмов, которые заселяют поверхность данного фильтрующего материала, образуя своеобразную биологическую пленку.

Более совершенная биологическая очистка сточных вод от примесей нефтепродуктов происходит в аэротенках. Это железобетонные резервуары длиной до 100 м. Для продуктивного развития микроорганизмов наряду со сточными водами в эти агрегаты подается барботируемый воздух. Разложение примесей нефтепродуктов происходит под действием так называемого активного ила.

Активный ил представляет собой скопление нескольких видов микроорганизмов, одни из которых расщепляют загрязнения в виде нефтепродуктов на безопасные вещества, но в то же время являются пищей для других. При создании оптимальных условий происходит очистка сточных вод и эффективное функционирование каждого вида сообщества микроорганизмов без гибели какого-либо вида или чрезмерного нарастания биомассы.

Эффективность очистки воды от примесей нефтепродуктов при использовании всех методов обычно оценивается по следующим показателям качества воды:

  • содержанию взвешенных веществ;
  • концентрации нефтепродуктов в воде;
  • уровню рН;
  • биологическому потреблению кислорода.

www.gkh.ru

Очистка сточных вод от нефтепродуктов

ВЛИЯНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ

Нефть, попадая в водоем, затягивает водные пространства плотным слоем, не допуская проникновение кислорода воздуха в объем акватории.

Она содержит в своем составе токсичные компоненты, оказывающие разрушительное воздействие уже в небольших концентрациях. В результате чего, гидробионты затормаживают свое нормальное существование, прекращается их размножение. Для человека опасно содержание нефти в питьевой воде.

Нефтепродукты в производственных сбросах представлены разнообразными составляющими:

  • в виде плавающей пленки
  • в эмульсионном виде
  • растворенными формами.

Изъятие каждой из выше перечисленных групп из сточных вод происходит определенным методом, а наибольший эффект очистки достигается их совокупностью. Чтобы подобрать оптимальное технологическое оборудование необходим тщательный анализ конкретного стока.

Важное значение имеют:

  • расход очищаемой жидкости
  • исходное содержание нефтепродуктов
  • нормативы очистки

ЛОКАЛЬНАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Основную массу нефтезагрязнителей в сточные воды превносят транспортные средства, нефтеперерабатывающие и машиностроительные заводы, производства химизделий. Поскольку образование на них нефтепродуктов и их сброс в стоки доходит до высоких значений, то на таких предприятиях обязательна установка дополнительной предочистки – локальных очистных сооружений, типа нефтеловушек. Оптимальные габариты таких конструкций просчитываются исходя из концентраций н/п в сточных водах и их расчетных расходов. Также необходимо учитывать источник образования данных загрязнителей, ведь, к примеру, ливневые воды характеризуются слабыми концентрациями загрязняющих веществ, но большими объемами, а талые, наоборот, - высоким содержанием примесей, но малыми производительностями.

Работа нефтеуловителей происходит по принципу осаждения крупных включений на дно резервуара и всплытия легких фракций на поверхность воды.

Такие отстойники специального назначения  подразделяются на статические и динамические. Установки первого вида выполняют роль накопительной емкости, где период выдержки обрабатываемой жидкости может достигать одних суток. У подвижного типа отстойников старые порции воды постепенно сменяются новыми и примеси по мере движения жидкости отделяются от нее.

Обычно динамический осветлитель представляет собой емкость, разделенную перегородками на несколько секций. Одна секция служит для удаления тяжелых примесей, а другая - для легкой нефтегрязи.

 Для получения хорошего результата работы такого рода сооружений время пребывание в них жидкости должно составлять до 2 и более часов, что влияет на площадь, занимаемую установкой.

Поэтому, в настоящее время, распространение получили  осветлители с тонкослойными блоками, которые состоят из расположенных под определенным углом (50-600) пластин. Установка блока позволяет создать ламинарный режим движения и равномерное распределение потока по всей длине резервуара. Кроме того, выбирается специальный материал пластин, позволяющий частицам нефтепродуктов прилипать к его поверхности, а воде отталкиваться от него. Постепенно частицы нефти соединяются между собой на пластинах, укрупняются, отделяются от них и поднимаются на поверхность воды, где их уже легко изъять и выгрузить в нефтесборник.

Процесс всплытия идет гораздо быстрее, чем в отстойниках обычной конструкции. В результате чего, объем очистной установки снижается, сокращается площадка под очистку.

На этом предварительном этапе удаляются неэмульгированные нефтяные примеси.

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗЪЯТИЯ НЕФТИ ИЗ ОЧИЩАЕМОЙ ВОДЫ В ВИДЕ ЭМУЛЬСИЙ

Нефтяные эмульсии с водой образуются зачастую из-за присутствия синтетических поверхностно-активных веществ. СПАВ изменяют структуру воды, снижая ее поверхностное натяжение. На поверхность воды адсорбируются ПАВ, в ходе чего образуется заряд, который притягивает частицы нефти.

Удалить такие соединения только лишь отстаиванием очень проблематично. Наибольший эффект дает ввод специальных реагентов перед осаждением, в результате которого происходит нарушение устойчивой структуры эмульсий.

Также дестабилизация эмульгированной смеси происходит за счет присоединения частичек загрязняющих веществ к поднимающимся вверх пузырькам воздуха во флотационной установке.

Кроме того, флотация требует гораздо меньше времени для изъятия загрязнений, по-сравнению с реагентной обработкой и отстаиванием, что способствует значительному снижению производственных объемов.

Существуют несколько вариантов организации работы флотационных установок: напорный, импеллерный, вакуумный. Эффективность очистки в них стоков с одним и тем же составом может сильно разниться.

Повышенное содержание в СВ эмульгированных фракций требует создания очень мелких пузырьков воздуха и обязательную реагентную обработку коагулянтом. Крупные примеси могут удаляться и без добавления реагента в присутствии более значительных пузырей воздуха.

Т.О., при высоком содержании гидрофобных загрязнителей для удаления их из жидкости необходимо создание интенсивного вихревого потока, при котором струя разделяется на многочисленные пузырьки. Такое движение создается на импеллерных флотационных установках, где основным рабочим элементом является импеллер. Изменяя скорость его вращения можно создавать газовую смесь различной крупности. Однако, при наличии большой турбулентности обусловленной высокими скоростями вращения возможен распад образовавшихся агрегатированных частиц, поэтому зачастую эффективность очистки на таких установках небольшая. Вакуумная флотация также применяется довольно редко, т.к. характеризуется недостаточным уровнем насыщения очищаемой воды воздухом.

Поэтому для достижения технической и экономической целесообразности режима изъятия нефтесодержащих примесей рекомендована организация напорной флотации в две ступени.

Данная установка состоит из:

  • резервуара для обогащения воды воздухом – сатуратора
  • емкости, в которой при сбросе давления до атмосферного, выделяются воздушные агрегаты – флотационная камера (ФК)
  • эжектора – служит для организации подачи воздуха во ФК
  • трубчатого смесителя, в нем очищаемая жидкость смешивается с рабочими растворами реагентов
  • реагентное хозяйство – используются коагулянты и флокулянты

Загрязненные стоки направляются во флотационную емкость, куда также идет подача рециркулируемой массы воды, насыщенной воздухом. Нефтепродукты, присутствующие во всем объеме стоков, при столкновении с пузырьками, агрегируют на их поверхности и всплывают вверх. Далее скребковым механизмом выводятся в емкость-шламосборник.

ОЧИСТКА СТОКОВ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РАСТВОРЕННОЙ ФОРМЕ

После флотационной обработки для доочистки от растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов применяются биологические методы – аэротенки I и II ступеней.

На первой ступени сложные углеводороды нефти при биоочистки превращаются в спирты, альдегиды, кислоты. А на второй – они перерабатываются до простых веществ – углекислоты и воды. Часть расходуется на образование новых клеток активного ила.

Аэротенки, разработанные ООО «НПО «Агростройсервис» представляют собой цилиндрические вертикальные емкости. В них размещено специальное оборудование, обеспечивающее биоразложение соединений нефти. Непрерывное развитие активной иммобилизованной биомассы микроорганизмов ила, адаптированной к переработке высокомолекулярных сложных углеводородов, протекает на технологической загрузке. Отстойные зоны блоков оборудованы тонкослойными модулями и эрлифтами, обеспечивающими рециркуляцию активного ила – взвешенной формы. Наличие биологически прикрепленной и взвешенной активной биомассы создает условия для эффективного и устойчивого процесса удаления нефтепродуктов из сточных сливов. Установленные в аэробной зоне микропористые полимерные аэраторы насыщают иловую смесь в этой зоне растворенным кислородом и обеспечивают эффективное перемешивание активного ила и сточных вод с непрерывной рециркуляцией иловой смеси в кассетах с затопленной технологической загрузкой.

На биологии эффективно удаляются нефтепродукты в концентрациях, не превышающих ориентировочно 15,0 мг/дм3, при этом очистка осуществляется на 70%.

При необходимости доведения содержания нефти на выходе до норм рыбохозяйственного назначения на заключительной ступени важна установка фильтров с песчаной загрузкой или с адсорбционным материалом в виде активного угля.

ДООЧИСТКА ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ЖИДКОСТИ

В качестве доочистки стоков от трудноокисляемых НП широкое применение нашли методы фильтрации через:

  • песчание загрузки, наиболее широко применяемый кварцевый песок размерами фракций 1-2 мм
  • сорбенты

В качестве сорбента хорошо зарекомендовали себя угольные загрузки типа МИУ-С (мезопористый ископаемый).

Эффект изъятия на них составляет 60-70%.

Сущность способа удаления заключается в прилипании нефтяных частичек к адсорбционному наполнителю.

Причем технология изъятия ЗВ на фильтровальных сооружениях состоит в тесной связи с восстановлением их фильтрующей способности, заключающейся в периодической регенерации загрузки от накопившихся в ней примесей. В этих целях применяется водо-воздушная промывка.

Поэтому в технологическую схему обработки стоков от нефтепродуктов до норм сброса в водоемы должна дополнительно включаться установка промывки, а воздуходувки подобраны с учотом затрат воздуха на взрыхление фильтрующего слоя.

Автор: ООО "НПО "Агростройсервис" Дата публикации: 07.04.2018

Другие статьи

acs-nnov.ru

Биотехнологическая очистка углеводородов нефти

Биотехнологическая очистка углеводородов нефти

Введение

Деятельность предприятий нефтяного комплекса приводит к образованию объемов шламовых отходов: шламов чистки резервуарных парков и оборудования, осадков и избыточных активных илов сооружений биологической очистки сточных вод, шламов химводоочистки теплоэлектроцентрали нефтеперерабатывающего завода (ТЭЦ НПЗ) и др.

В крупных градопромышленных агломерациях на долю нефтешламов приходится до 30 — 40% совокупного объема продуцируемых отходов. Большое количество шламов размещено в накопителях нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, в результате из использования выводятся сотни гектаров полезной территории. В настоящее время разработано несколько способов предложено несколько способов переработки нефтешламов, которые рассмотрены в данной работе.

Глава 1. Переработка нефтешламов резервуарного типа

При всем многообразии характеристик различных нефтяных отходов в самом общем виде все нефтешламы могут быть разделены на три основные группы в соответствии с условиями их образования - грунтовые, придонные и резервуарного типа. Первые образуются в результате проливов нефтепродуктов на почву в процессе производственных операций, либо при аварийных ситуациях. Придонные шламы образуются при оседании нефтеразливов на дне водоемов, а нефтешламы резервуарного типа - при хранении и перевозке нефтепродуктов в емкостях разной конструкции.

В наиболее упрощенном виде нефтешламы представляют собой многокомпонентные устойчивые агрегативные физико-химические системы, состоящие главным образом, из нефтепродуктов, воды и минеральных добавок (песок, глина, окислы металлов и т.д.). Главной причиной образования резервуарных нефтешламов является физико-химическое взаимодействие нефтепродуктов в объеме конкретного нефтеприемного устройства с влагой, кислородом воздуха и механическими примесями, а также с материалом стенок резервуара. В результате таких процессов происходит частичное окисление исходных нефтепродуктов с образованием смолоподобных соединений и ржавление стенок резервуара. Попутно попадание в объем нефтепродукта влаги и механических загрязнений приводит к образованию водно-масляных эмульсий и минеральных дисперсий. Поскольку любой шлам образуется в результате взаимодействия с конкретной по своим условиям окружающей средой и в течение определенного промежутка времени, одинаковых по составу и физико-химическим характеристикам шламов в природе не бывает. По результатам многих исследований в нефтешламах резервуарного типа соотношение нефтепродуктов, воды и механических примесей (частицы песка, глины, ржавчины и т.д.) колеблется в очень широких пределах: углеводороды составляют 5-90%, вода 1-52%, твердые примеси 0,8-65%. Как следствие, столь значительного изменения состава нефтешламов диапазон изменения их физико-химических характеристик тоже очень широк. Плотность нефтешламов колеблется в пределах 830-1700 кг/м3, температура застывания от -3о С до +80о С. Температура вспышки лежит в диапазоне от 35 до 120 С.

В качестве конкретного примера можно привести результаты анализа массовой проверки чистоты и технического состояния резервуаров автозаправочных станций г. Москвы, проведенной в конце 1997 г. Анализ показал, что основу механических примесей составляют окислы железа (ржавчина) - 50-80% с включением кварцевого песка и смолистых отложений. Механические примеси содержатся в природных отложениях в 85% обследованных резервуаров, а вода - в 60%.

При попадании воды в объем нефтепродуктов происходит образование устойчивых эмульсий типа вода-масло, стабилизация которых обусловливается содержащимися в нефтепродуктах природными стабилизаторами из разряда асфальтенов, смол и парафинов.

Устойчивость эмульсий типа вода-масло объясняется главным образом наличием на поверхности капелек эмульсии структурно-механического барьера, представляющего собой двойной электрический слой на межфазной поверхности. В состав таких защитных пленок могут входить соли поливалентных металлов органических кислот и других полярных компонентов нефтепродукта, которые дополнительно адсорбируются на асфальто-смолистых агрегатах и переводят их в коллоидное состояние. В коллоидном же состоянии асфальтены обладают наибольшей эмульгирующей способностью. Многочисленные исследования указывают на существование прямой связи между устойчивостью эмульсии и концентрацией природных стабилизаторов на границе раздела фаз. Естественно, что концентрация таких веществ возрастает в объеме нефтепродуктов по мере увеличения их молекулярного веса (переход к тяжелым фракциям нефти). Помимо образования эмульсий в среде нефтепродуктов в процессе перевозки и хранения происходит образование полидисперсных систем при взаимодействии жидких углеводородов и твердых частиц механических примесей.

При длительном хранении резервуарные нефтешламы со временем разделяются на несколько слоев с характерными для каждого из них свойствами.

Верхний слой представляет собой обводненный нефтепродукт с содержанием до 5% тонкодисперсных механических примесей и относится к классу эмульсий "вода в масле". В состав этого слоя входят 70-80% масел, 6-25% асфальтенов, 7-20% смол, 1-4% парафинов. Содержание воды не превышает 5-8%. Довольно часто органическая часть свежеобразованного верхнего слоя нефтешлама по составу и свойствам близка к хранящемуся в резервуарах исходному нефтепродукту. Такая ситуация обычно имеет место в расходных резервуарах автозаправочных станций.

Средний, сравнительно небольшой по объему слой представляет собой эмульсию типа "масло в воде". Этот слой содержит 70-80% воды и 1,5-15% механических примесей.

Следующий слой целиком состоит из отстоявшейся минерализованной воды с плотностью 1,01-1,19 г/см3.

Наконец, придонный слой (донный ил) обычно представляет собой твердую фазу, включающую до 45% органики, 52-88% твердых механических примесей, включая окислы железа. Поскольку донный ил представляет собой гидратированную массу, то содержание воды в нем может доходить до 25%.

Из приведенных данных по составу и свойствам разных типов нефтешламов резервуарного происхождения следует, что в процессе зачистки и переработки шламов могут быть применены различные технологические приемы в зависимости от их физико-механических характеристик. В большинстве случаев основная часть резервуарных нефтешламов состоит из жидковязких продуктов с высоким содержанием органики и воды и небольшими добавками механических примесей. Такие шламы легко эвакуируются из резервуаров и отстойников в сборные емкости с помощью разнообразных насосов. Гелеобразные системы, как правило, образуются по стенкам емкостей. Естественно, что наиболее легко образуются нефтешламы, когда внутренние покрытия резервуаров не обладают топливо- и коррозионностойкой защитой.

Тщательный анализ современных технологий по зачистке резервуаров от нефтешламов позволяет сделать однозначный вывод в пользу применения методов, основанных на принципах использования замкнутых, рециркуляционных процессов, включающих в себя и одновременную антикоррозионную защиту отмываемых поверхностей.

В основе таких способов зачистки резервуаров от нефтешламов лежат физико-химические особенности используемых моющих средств, которые обладают высокой деэмульгирующей способностью, обеспечивающей полное разделение моющего раствора и нефтепродукта.

Конкретное практическое воплощение указанные физико-химические принципы очистки находят, например, в моющих средствах, в которые в качестве базовых компонентов входит натриевая соль полиакриловой кислоты, электролит и вода. Такие составы показали высокую эффективность при зачистке железнодорожных цистерн и емкостей из-под нефти, мазута, масел и других нефтепродуктов объемом до 120 м3.

Глава 2. Биотехнологическая очистка углеводородов нефти

В основе биотехнологий, направленных на улучшение экологических условий, лежит способность микроорганизмов к ферментативному окислению углеводородов нефти. Степень деструкции углеводородов коррелирует с увеличением численности и оксигеназной активности микроорганизмов. Микробное окисление углеводородов нефти происходит через серию каталитических процессов с образованием промежуточных продуктов метаболизма – спиртов, альдегидов, кетонов, жирных и карбоновых кислот, которые в конечном итоге окисляются до СО2.

Препарат-нефтедеструктор «Родер»

В 2004 -2006 годах группой ученых Кафедры химической энзимологии Химического факультета МГУ были проведены пилотный и полевые испытания препарата-нефтедеструктора «Родер» на нетипичных для препарата субстратах: нефтешламе с нефтеперерабатывающего завода (г. Шенгли, провинция Шаньдун, Китай) и железнодорожном шламе (станция Ручьи, С-Петербург, Россия).

Испытания показали, что препарат «Родер» способен за три обработки в течение 1,5 месяцев без предварительного компостирования снижать концентрацию углеводородов в нефтешламе с НПЗ на 46-53%. Кроме того, препарат «Родер» способен снижать концентрацию углеводородов в среднем на 33%-38% в предварительно компостированном нефтешламе и в железнодорожном шламе, где преимущественно находятся тяжелые парафинистые и полиароматические углеводороды.

До обработки После обработки

Рис. 1. Результаты воздействия препарата «Родер» на загрязненную углеводородами почву

«СУПЕРКОМПОСТ ПИКСА»

mirznanii.com

Биологическая очистка воды

Современные ученые, занимающиеся разработкой водоочистительных сооружений, активно внедряют биологический метод фильтрации стоков. Основным его достоинством является стопроцентная экологическая безопасность и возможность использования в водоемах закрытого типа. В основе метода лежит использование аэробных бактерий, которые способны разложить любое вещество на жидкость, ил и более мелкие компоненты. Во многом актуальность биологической очистки аэробным методом, жидкость, получившаяся впоследствии, обуславливается сферой ее применения.

Сегодня эти водоочистные сооружения становятся все популярней в поселках, частных домах, поскольку позволяют получить абсолютно чистую Н2О, не используя при этом дорогих химических реагентов.

Принцип действия биологической и биореакторной очистки водоема, пруда заключается в насыщении его кислородом, что приводит к активации специальных аэробных организмов, которые и будут поглощать вредные вещества, образуя из них продукты жизнедеятельности: воду и ил. Сама суть способа заимствована у природы, но в отличие от нее ученые ускорили процесс размножения бактерий и их полезной деятельности. Схожей по своему действию является биологическая очистка воды в фонтане, в уличном бассейне, биотал системой, являющейся автономной канализацией. В результате ее работы получаются два абсолютно пригодных для дальнейшего применения продукта: Н2О и удобрения.

Биологическая очистка воды от нефти

Исследователи придерживаются мнения, что микроорганизм может расщепить и нейтрализовать любое вредное вещество. Для этого нужно лишь найти подходящие бактерии. Основываясь на этом принципе, происходит биоочистка воды на автомойке от жира и нефти, где также широко используются микроорганизмы. Комплекс представляет собой бак с двумя входными отверстиями, через которые поступает и выходит жидкость. Специалист определяет количественно - качественный состав бактерий, необходимых для расщепления нефтепродуктов, а также объем кислорода для стимулирования реакции. Подобная станция и биологическая очистка воды от нефти не занимают много места и являются полноценной канализацией для небольших предприятий и автомоек.

В некоторых случаях используется биоочистка морской воды сульфатредуцирующими бактериями, которые окисляют нефтепродукты, что приводит к их распаду. Выбор такого метода не случаен, поскольку помимо того, что необходимо устранить само вещество, нужно еще и сохранить в целостности биогеоценоз моря. Химические реагенты могут негативно воздействовать на флору и фауну морского дна, что приведет к дисбалансу, поэтому, когда появляются биологические загрязнения, методы очистки воды с бактериями можно считать оптимальным вариантом для борьбы с ними. В коттеджных поселках такой способ фильтрования жидкости является наиболее приемлемым. Он позволяет получить Н2О высокого уровня очистки, используя достаточно простую и доступную установку. Существует 2 вида систем: аэробные и анаэробные. Какое именно устройство биологической очистки питьевой воды будет использоваться, должен решать специалист. В связи с тем, что фильтрация происходит при помощи живых организмов, нужно соблюдать их точную дозировку и плотность на кубический метр в зависимости от степени загрязнения. Таким образом, безопасное очищение загрязнённых вод и как протекает биологическая очистка обязательно должны контролироваться обслуживающей организацией. Такие серьезные меры предосторожности вызваны тем, что для оптимального очищения стоков используется формула, с помощью которой высчитывается необходимое число микроорганизмов для данного загрязнения на кубический метр жидкости. При увеличении или уменьшении количества вредных веществ, число бактерий тоже должно изменяться, в противном случае они либо не будут справляться с поставленной задачей, либо будут засорять Н2О. По этой причине оборудование, применяемое при биологической очистке воды, и какие загрязнения она удаляет, определяется после тщательно химического анализа жидкости и выявления всех вредных веществ опытным лабораторным путем.

Микробиологическая очистка воды от нефтепродуктов

Аналогичной по своей сути является биоремедиация и биологическая очистка почвы и воды от загрязнений нефти и нефтепродуктов, используя для этого специальные микроорганизмы. Для ее проведения в верхний слой почвы вводится кислород, что стимулирует размножение бактерий, которые окислят нефтепродукты до их полного распада. Метод позволяет не нарушать целостность земельного покрова и не создает большого количества пыли. В связи с тем, что микробы изначально являются живыми организмами, они никак не вредят окружающей среде.

Происходящая микробиологическая очистка от нефтепродуктов в воде и почве микроорганизмами является сложным процессом, требующим постоянного контроля и учета многих факторов. Необходимо контролировать кислотность очищаемой воды подаваемой на аэробную биологическую очистку, которая не должна превышать уровня рН 6,5--8,5. В противном случае, бактерии могут погибнуть или их активность начнет угасать. Для небольших предприятий или автомоек предпочтительней создавать аеротенки. Они представляют собой кирпичный или железобетонный резервуар размером 5*15 м или 10*30 м. К нему подводится шланг, через который будет поступать кислород в жидкость. В зависимости от того, какие методы уменьшения нитратов при биоводоочистке от нефтяного загрязнения будут выбраны, определяется и количественно – качественный состав микроорганизмов.

Помимо всех явных плюсов такого способа фильтрации жидкости, есть и свои минусы. К ним относится необходимость постоянного контроля над ходом нейтрализации и очищения со стороны специалистов, низкая скорость происходящих процессов, а также малая вместимость сосудов, что не позволяет широко использовать метод биологического фильтрования на крупных предприятиях или водоемах.

www.mirvody.ru

Биологическая очистка загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и водных акваторий

 - фотолиз - превращение молекул вещества под действием поглощённости света (например, диссоциация, ионизация, окисление). Причиной фотолиза является изменение электронного строения молекул при возбуждении и возникновение нестабильных первичных продуктов — радикалов или ионов. Фотодиссоциация радикалов может привести к цепной реакции и процессов деструкции.

 - флотация - процесс разделения мелких  твердых частиц (главным образом  минералов), основанный на различии  в их смачиваемости водой.

 4) биологический способ- применение растений, способных накапливать тяжелые металлы с последующем их удалением: окислением или восстановлением микроорганизмами загрязнителя.

 

Биологические методы имеют ряд серьезных преимуществ перед другими методами, среди которых в первую очередь отмечается их экологическая чистота и безопасность, экономичность, а также минимальное нарушение физического и химического состава очищаемых объектов. Большинство технологий биологической очистки являются дешевыми и не очень трудоемкими. Их эффективность высока при низких концентрациях загрязнителя, когда большинство других методов уже не работает.[3].

 Биологическая очистка чаще всего используется для удаления органических загрязнителей, а также тяжелых металлов, азотных и фосфорных соединений, радионуклидов. В настоящее время наиболее широкое распространение имеет биологическая очистка почв.

 

Биологические методы очистки можно подразделить на: 1) методы микробиодеградации загрязнителей; 2) методы биопоглощения и перераспределения загрязнителей. 

 Методы микробиодеградации 

Методы микробиодеградации основаны на деструкции загрязнителей различными видами микроорганизмов. Эффект достигается за счет активизации аборигенной микрофлоры или внесения в грунт определенных культур микроорганизмов, а также всевозможных комплексных препаратов и методов.  Методы активизации аборигенной микрофлоры направлены на создание оптимальной среды для развития определенных групп микроорганизмов, разлагающих загрязнитель. Эти методы могут быть использованы везде, где естественный микробиоценоз сохранил жизнеспособность и достаточное видовое разнообразие. Очистка за счет активизации микрофлоры является медленным, но очень эффективным процессом.  Простейшими способами активизации микрофлоры являются механические. Рыхление, частые вспашки, дискование, распашка загрязненных нефтью земель являются благоприятный фактором стимулирующим процессы биодеградации нефти в почве, при этом также улетучиваются легкие фракции нефти. Существует также метод смешивания загрязненной почвы с чистой, после чего там не только активизируется микрофлора, но и сама почва становится пригодной для выращивания растений, которые впоследствии используются в качестве сидерата, в свою очередь ускоряя биодеградацию[3].

 Методы внесения культур микроорганизмов могут применяться при массированном и аварийном загрязнении, в сложных условиях, при отсутствии развитого естественного биоценоза. Достоинством этих методов является их селективность и возможность выведения штаммов микроорганизмов, разрушающих сложные токсичные соединения. Однако их эффективность не всегда бывает одинаково высока, поскольку многие культуры “работают” лишь в относительно узком диапазоне условий. Кроме того иногда происходит вырождение микроорганизмов до достижения необходимого уровня очистки. Их применение может нарушать естественные биоценозы. 

 Методы биопоглощения

 Посев на нефтезагрязненной почве бобов и трав способствует ускорению биодеградации нефти. С этой целью могут выращиваться сорго, кормовой горох, люцерна, донник, вика, ячмень, овес [3]. Заглатывая нефтезагрязненную почву дождевые черви делают нефть более доступной для микроорганизмов и ускоряют ее биодеградацию. В лабораторных опытах показано достоверное снижение содержания остаточной нефти и уменьшение токсичности загрязнения через три месяца в почве с начальным нефтесодержанием 5 и 10% [3]. Реже используется биоаккумуляция загрязнителей в высших растениях и животных. Пальмы какао накапливают фосфор и магний [3]. Тяжелые металлы поглощают укроп, табак, ячмень, свекла, люцерна, горох и другие бобовые [ 2]. Имеются данные по поглощению растениями радионуклидов. Применяя все эти способы очистки совместно можно получить лучший результат.

 

Рекультивация и ремедиация

 

Рекультивация является одним из важнейших природоохранных мероприятий, направленных на восстановление прежнего плодородия загрязненных земель. Существует два основных типа загрязнения: нефтезагрязнения и загрязненность минерализованными водами. Из общего количества нефтезагрязненных земель в проведении рекультивационных работ нуждается 95,9%, ежегодно площади нарушенных земель, требующих рекультивацию, увеличиваются на 10 тыс. га в год.

 

В обычной практике под рекультивацией подразумевают восстановление первоначального плодородия ранее нарушенных земель. Это является конечной целью любых рекультивационных работ.

 

Рекультивация земель, загрязненных нефтью и тяжелыми нефтепродуктами, предполагает снижение их содержания в почве и воде до биологически безопасных концентраций. Однако, величина этих концентраций до настоящего времени не установлена из-за сложного и непостоянного химического состава нефти и вряд ли будет установлена однозначно. Нефти различных месторождений и даже разных пластов одного месторождения существенно различаются по химическому составу.

 

Рост и размножение многих видов зеленых растений возможны при содержании нефти в почве до нескольких процентов (в зависимости от типа почв). А для некоторых нефтестойких растений, например, рогоза широколистного, нефть является стимулятором роста, что можно наблюдать на некоторых старых разливах нефти. Но накопление в растениях мутагенов и канцерогенов делает эти растения опасными для высших форм жизни.

Поэтому становится очевидным, что рост зеленых растений не может служить истинным критерием реабилитации загрязненных нефтью земель и свидетельствует лишь о снижении концентрации нефти в почве ниже пределов фитотоксичности, различных для разных видов растений и типов почв.

 

В случае нефтяного загрязнения земель мы должны четко понимать, что быстрое достижение истинной цели рекультивации — обеспечение биологической безопасности загрязненных земель и развивающейся на них биомассы — в приемлемые для производственников сроки возможно только при полном изъятии загрязненного грунта с места разлива и замене его чистым плодородным грунтом.

 

В реальных производственных условиях фактической целью проведения рекультивационных работ является лишь снижение содержания в почве нефти и нефтепродуктов до условного предела [4], при котором возможно развитие, рост и размножение зеленых растений, и достижение близкого к первоначальному общепроективного покрытия растениями «рекультивированной» земли.

 

Достижение этой цели вполне реально за 1—5 лет. На самом деле это всего лишь начальный этап рекультивации, при котором возможно дальнейшее самоочищение почвы до биологически безопасного уровня с участием зеленых растений и почвенной микрофлоры. И на это потребуются уже не годы, а десятилетия.

 

Именно поэтому, даже после восстановления плодородия рекультивируемых земель, они не должны использоваться для выращивания пищевых и кормовых растений. На этих землях нельзя косить сено и выпасать скот, нельзя собирать грибы и ягоды. Не следует и ловить рыбу в загрязненных нефтью водоемах. Единственным критерием для снятия этих ограничений могут быть результаты специальных физико-химических и токсикологических исследований почвы, произрастающих на ней растений и обитателей рекультивированных нефтезагрязненных водоемов.

подготовительные работы. На первых этапах ликвидации разлива нефти основной задачей является локализация загрязненного участка для предотвращения распространения нефтяного пятна и сбор максимально возможного количества разлитой нефти. Эти работы должны выполняться немедленно после аварии. И чем тщательней они выполнены, тем благоприятнее прогноз результатов рекультивации.

 

Поскольку основное количество разливов нефти и нефтепродуктов, допущенных в мировой практике, происходило при авариях нефтеналивных судов, наиболее полно отработаны методы локализации и сбора разлитой нефти на водных поверхностях.  Для локализации нефтяных пятен на водной поверхности применяют различные типы боновых заграждений, выпускаемые многими зарубежными фирмами. К сожалению, перечень боновых заграждений, выпускаемых в России, ограничен быстроустанавливаемыми резинотканевыми заграждениями «Уж» [5], и заграждениями типа «Анаконда». Некоторыми малыми предприятиями изготавливаются простейшие, но надежные боновые заграждения серии «БН» [5] и др. При установке боновых заграждений следует немедленно организовать откачку нефти, скапливающейся перед заграждением, не допуская ее накопления в значительном количестве.

 

Поскольку откачку разлитой нефти легче всего осуществить с поверхности воды, на суходолах в пределах локализованных участков земель устраивают дренажные (нефтесборные) канавы, направленные к естественным либо специально отрытым углублениям (ловчим ямам), частично заполняемым водой. В этих углублениях устанавливают устройства для откачки собирающейся в них нефти.

 

Для повышения полноты очистки земли, после откачки основного объема разлитой нефти целесообразно использовать прием отмывки почвы от остаточной нефти струями воды, сгоняя разлитую нефть в дренажную канаву или непосредственно в понижения рельефа. Эффективность отмывки существенно повышается при добавлении в воду разлагаемых почвенной микрофлорой поверхностно-активных веществ (ПАВ) в концентрациях 0,02—0,5%. Особенно полезно использование приема отмывки с применением ПАВ для очистки от нефти травы или кустарников.

 

Для сбора нефти с поверхности воды в водоемах, понижениях рельефа, в ловчих ямах, используются плавающие нефтезаборные отсасывающие устройства — скиммеры, барабанные и дисковые нефтесборщики, выпускаемые серийно, преимущественно зарубежными фирмами. Для сбора нефти с поверхности воды перспективно применение динамических нефтесборщиков-накопителей серии «НД» [5], работающих в автоматическом режиме и обеспечивающих отсутствие проскока нефти под боновыми заграждениями.

 

Рядом отечественных и зарубежных предприятий разработаны и предлагаются потребителям впитывающие маты для сбора нефти с поверхности воды и грунтов. Лучшие образцы таких матов могут впитывать до 40 кг нефти на 1 м2 и, после отжима из них собранной нефти, могут быть повторно использованы 12—15 раз. Их рационально использовать для сбора небольших пятен разлитой нефти и для «чистовой уборки» нефти после откачки основного ее количества другими методами. При этом достигается максимально возможная полнота сбора нефти.

 

Некоторые фирмы предлагают порошкообразные и гранулированные сорбенты различных типов, впитывающие разлитую нефть. Но пока не созданы и не выпускаются в промышленном масштабе механические устройства для сбора и утилизации нефтенасыщенных сорбентов, и их массовое применение на обширных разливах, характерных для промыслов Западной Сибири, малоперспективно.

 

Рекультивационные работы. После сбора разлитой нефти часть ее остается сорбированной на почве и остатках растительности. Она частично выветривается, а при более длительных сроках — частично или полностью битуминизируется, покрывая почву плотной коркой. Нефть, разлитая на поверхности водоемов, через год оказывается на дне водоема вследствие сорбции на твердых частицах, а так же из-за увеличения плотности.

 

Первым этапом рекультивации нефтезагрязненных земель является очистка почв и грунтов от нефти и нефтепродуктов.

 

Для ликвидации нефтяного загрязнения земель рекомендуется полное удаление загрязненного грунта при помощи бульдозеров, тракторов и др. спец.техники. Для очистки рекомендована экстракция нефти жидкой СO2 или органические растворители, а при наличии благоприятных условий — биохимическое разложение углеводородов нефти почвенной микрофлорой. В качестве биохимических методов очистки собранного с разливов грунта предлагается устройство орошения полей, компостирование либо просто разбрасывание на почве нефтесодержащих отходов с последующим их самоочищением.

 

Самый простой из перечисленных методов заключается в разбрасывании загрязненных отходов по почве тонким слоем с последующими периодическими перепашками для перемешивания и аэрации. Разложение углеводородов происходит под воздействием естественной почвенной микрофлоры. Для интенсификации разложения и предотвращения выщелачивания и миграции загрязнений, в перемешанный с отходами грунт могут добавляться вода и вспомогательные вещества — удобрения, сорбенты и т.д. На одном участке разбрасывание осуществляется один раз во избежание накопления в почве органических веществ и тяжелых металлов.

 

Этот метод рекомендуется для удаления отработанных буровых растворов с малым содержанием углеводородов и солей.Устройство полей орошения отличается от предыдущего метода только тем, что на одном и том же участке разбрасывание с последующими перепашками производится многократно. В засушливое время производится полив.

 

Участки для разбрасывания и устройства полей орошения выбираются таким образом, чтобы исключить возможность распространения загрязнения, за пределы отведенного для этой цели участка.Компостирование нефтесодержащих отходов может применяться при относительно высоких концентрациях углеводородов и других биоразлагаемых веществ. Подлежащие уничтожению отходы для увеличения пористости перемешивают с наполнителем — древесной щепой, соломой и т.п.,— после чего их перемешивают с почвой, содержащей микроорганизмы. В смесь могут быть добавлены сельскохозяйственные отходы для повышения водоудерживающей способности, а также минеральные удобрения и микроэлементы. Смесь укладывают на лотки или в поддоны с сетчатым дном или в кучи высотой до 1 м, периодически перемешивают и увлажняют. При использовании этого метода содержание углеводородов в компосте может быть понижено с 10% до долей процента за 4—8 недель.

myunivercity.ru

Биологическая очистка загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв и водных акваторий

Значения рН почв и воды, оптимальные для развития углеводородокисляющих микроорганизмов, лежат в пределах 6,5—7,5 [8]. В реальных условиях нефтеокисляющие микроорганизмы хорошо развиваются и сохраняют достаточную активность при снижении значений рН среды до 5,0. Некоторые виды нефтеокисляющих микроорганизмов (например, дрожжи) устойчивы к снижению рН до 3,5 и ниже. Но скорость и полнота использования микрофлорой углеводородов нефти при этом резко снижаются.

При микробиологическом окислении нефти в условиях дефицита кислорода происходит накопление органических кислот, сопровождающееся снижением рН.

Необходим предварительный контроль кислотности грунтов и вод на каждом участке, подлежащем рекультивации. При рН почвенной воды или грунта ниже 5,0 — 5,5 рекомендуется вносить раскислители — известняковую или доломитовую муку, либо мел. Нормы внесения раскислителей принимают в соответствии с обычной агротехнической практикой [8]. Передозировка карбонатных материалов не приводит к нежелательным последствиям. А избыточный, на момент внесения, раскислитель расходуется по мере распада нефти и образования карбоновых кислот, предотвращая последующее закисление почвы. Образующиеся при этом кальциевые соли карбоновых кислот усваиваются почвенными микроорганизмами легче, чем свободные кислоты. Совершенно необходимым условием для обеспечения процесса микробиологического очищения почв и воды от нефти и нефтепродуктов является аэрация зон активной деятельности микроорганизмов любым доступным способом.

В природных условиях зона, в которой протекают процессы ускоренной биодеградации нефти, ограничивается поверхностным слоем грунта, доступным для проникновения кислорода и аэрированных поверхностных вод. Наличие сплошных слоев нефти на поверхности грунта и воды сильно ограничивает зону аэрации и тем сильнее, чем больше толщина слоя, вязкость и степень выветренности нефти, разлитой на поверхности загрязненного участка. В случае наличия на поверхности сплошных слоев или корки нефти толщиной более 2—3 мм она с более-менее заметной скоростью разрушается только в поверхностном слое и лишь при его периодическом увлажнении атмосферными осадками. Именно поэтому предварительный сбор нефти с поверхности разлива может стать решающим фактором, определяющим эффективность всего комплекса рекультивационных работ. А в случае проникновения разлитой нефти в толщу грунта следует принимать дополнительные меры для обеспечения аэрирования всей его толщи.

Наиболее распространенным способом аэрации загрязненного нефтью грунта является его рыхление фрезерованием или перепашка на всю глубину проникновения нефти. При этом достигается эффект снижения концентрации нефти в грунте за счет смешения нефтезагрязнённого грунта с незагрязненным или менее загрязненным из нижележащих его слоев [8].

При поверхностном загрязнении нефтью переувлажненных грунтов или водной поверхности болот, мочажин, маленьких болотных озерков и т.п., для ускорения разрушения нефти может быть использован прием орошения поверхности рекультивируемого участка аэрированной водой. В этом случае, на периферии участка в направлении естественного стока выбирают углубление в грунте или вырывают экскаватором небольшой котлован, глубиной 1,5—2 м, затапливаемый грунтовой водой. При необходимости устраивают неглубокие коллекторные канавки (борозды), обеспечивающие сток воды и нефти с поверхности участка в эту выемку. На участке устанавливают форсуночные или струйные садовые разбрызгиватели воды, применяемые для поливки парковых газонов. Разбрызгиватели располагают таким образом, чтобы вся территория рекультивируемого участка орошалась водой, и соединяют их системой гибких шлангов из маслостойкого материала с водяным насосом, отбирающим воду из выемки. Устроенная таким образом система обеспечивает непрерывное или периодическое орошение всей поверхности участка аэрированной водой, что значительно ускоряет микробиологическое окисление нефти. Минеральные удобрения в этом случае можно не распределять по всему участку, а внести в это углубление, что значительно упрощает работу и обеспечивает равномерное распределение удобрений.

Плотный слой выветренной нефти можно разрушить накануне проведения рекультивационных работ траками гусениц болотоходов или (после промерзания грунта) гусеницами тяжелого трактора. На небольших участках корочки нефти можно разрушить вручную, с использованием мотоблоков или ручного инвентаря — грабель, мотыг и т.п.

На небольших замкнутых водоемах, покрытых слоем нефти, аэрация воды может быть обеспечена установкой в водоеме плавающих аэраторов типа АП-24, выпускаемых фирмой «Новые технологии» (г.Нижневартовск), представляющих собой небольшие по габаритам турбинные мешалки с электроприводом, смонтированные на поплавках, обеспечивающие захват атмосферного воздуха и интенсивное его диспергирование в воде водоема.

Так же для очистки водоемов и почв используют различные ферменты:

 

Дегидрогеназа-катализирует отщепление водорода от одного субстрата и переносит его на другой субстрат. 

 

Каталаза- разлагает перекись водорода на воду и кислород, обеспечивает защиту клеточной структуры от разрушения под действием перекиси. 

2h3O2 → 2h3O + O2 

изомераза – катализирует структурные превращения изомеров. 

 

уреаза-  катализирующий расщепление мочевины на аммиак и углекислый газ.

 

Полифенолоксидаза - катализирует реакцию окисления о-дифенолов, а также моно-, три- и полифенолов с образованием соответствующих хинонов, причём акцептором водорода служит молекулярный кислород.

 

 

 

 

Под механизмом действия фермента понимают последовательность превращений молекул в его активном центре. Акт катализа начинается со связывания субстрата, затем происходит с десяток изменений, и, наконец, появляется продукт. Вот эту последовательность химических операций и понимают под механизмом. Механизм – это понятие, заимствованное из химической кинетики. Оно отражает сложность процесса. То есть нет такого, что сразу тысяча атомов сместилась и встала в новое положение. Любая химическая реакция происходит на отдельных связях между атомами, и поэтому большие перемещения, большие изменения – это просто последовательность большого числа стадий, которую можно записать химически. Можно выразить и в физических терминах как изменение потенциальной энергии компонентов, можно записать в биологических терминах: одно вещество превращается в другое. В любом случае понятие механизма включает информацию о промежуточных соединениях.

В ферментах нет ничего, что не было бы известно в элементарной химии, за исключением одного – организации процесса. Ферментативные реакции отличаются от обычных химических только тем, что ферментативный процесс – это хорошо организованная последовательность элементарных актов. Смещение протона на полтора ангстрема повышает реакционную способность в десять миллионов раз.

 

 

 

Экономическая целесообразность

 

На мой взгляд, выгоднее использовать препараты группы «Биодеструктор», т.к. он обладают рядом преимуществ:

  • Обладает высокой активностью окисления углеводородов различных классов с образованием нетоксичных соединений
  • Не токсичен для человека и теплокровных животных
  • Устойчив к химическому загрязнению воды и почвы, активен в кислородной среде
  • После обработки препаратом не нужно вывозить и утилизировать отходы из мест загрязнений 

А также имеет широкие диапазоны температуры,  рН, вязкости и др. показателей.( табл. 2)

Основные показатели сорбента биодеструктор «РОДЕКС-Т».              Табл.2

 Наименование показателя

Норма

Внешний вид

Сыпучая или полусыпучая масса

Содержание влаги, %, не более

15 ÷ 30

Содержание мелкой фракции, %, не более

8,5

Насыпная плотность, кг/м3

117 ÷ 270

Сорбционная емкость, кг препарата / кг углеводородов, не менее

5 ÷ 10

Диапазон вязкости, при котором Сорбент-биодеструкторы эффективно работают, мм2 / с

0,5 ÷ 100

Плавучесть, %, не менее

95 ÷ 98

Удерживающая способность, %, не менее

98

Оптимальные условия действия:  - температура, ° С  - рН

5 ÷ 40  3,5 ÷ 9,0

Нормы расхода препарата:  - при обработке на поверхности кг/м2  - при обработке на почве, кг / кг нефтезагрязнений

 

0,1 ÷ 1,0  0,1 ÷ 0,2

[10]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы:

 

 

Масштабы использования нефти постоянно растут. Нефть и нефтепродукты являются одним из основных и крупномасштабных загрязнителей окружающей среды. Это проблема остается актуальной. На сегодняшний день  существуют множество препаратов, таких как «Деворойл», «Путидойл», «Биодеструкторы» и многие другие, имеющие эффективность окисления углеводородов нефти до 99%. Но наука на этом не останавливается, изобретают все новые и новые способы очистки земель и водоемов от нефти и ее продуктов, различные препараты, ведь 100% качество очистки так и не достигнуто, да и стоимость их доступна не каждому нефтедобывающему или нефтеперерабатывающему предприятию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

[1] http://www.om.lv/metastazy-meksikanskogo-zaliva-chast-13-1/;

 

[2] Демина Л.А. Как отмыть "Черное золото": О ликвидации нефтяных загрязнений // Энергия. - 2000. - N10. - С. 51-54;

 

[3] Морозов Н.В., Лыкова Е.В. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11 – С. 63-63 ;

 

[4] Ю.С.Глязнецова. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. СОСТАВ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ТРАНСФОРМАЦИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ В ПОЧВОГРУНТАХ И ДОННЫХ ОСАДКАХ НА ТЕРРИТОРИИ ЯКУТИИ. Томск-2008;

 

[5] Велихов Э.Х. Охрана окружающей среды на нефтедобывающих объектах в современных условиях // Нефтяное хозяйство. 1996. №10. С. 47;

[6] Орлов Д.С., Аммосова Я.М. Методы контроля почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Почвенно-экологический мониторинг. 1994, с. 219-231.;

 

[7] Методы микробиологического и биохимического анализа почв. М., 1991.;

 [8]Лушников С.В., ЗавгородневК.Н., БоберВ.В. и др. Очистка воды и

почвы от нефти и нефтепродуктов с помощью культуры микро-

бов–деструкторов // Экология и промышленность России. 1999. №2.

С. 17–20.;

 

 

 

 

myunivercity.ru