способ очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами. Очистка почвы от нефти


Биотехническая очистка почв от нефти и нефтепродуктов

Добыча природных ископаемых, нефти сопряжена с разрушением почвенного покрова и загрязнением природных ландшафтов, что связано с использованием большегрузной техники и неизбежным попаданием на землю нефти, нефтепродуктов и сопутствующих вредных веществ. Интенсивное использование нефтепродуктов в промышленности также вызывает экологические проблемы, связанные с загрязнением почвы и воды. Загрязнение почвы и водоемов любыми типами нефтепродуктов является настоящей экологической катастрофой экосистемы: меняются соотношения между отдельными группами микроорганизмов, изменяется направление метаболизма, подавляются жизненно важные процессы дыхания и самоочищения. Отравленные нефтью почва и вода практически не способны самостоятельно очиститься от нефтяного загрязнения – естественное разложение нефти и нефтепродуктов в обычных условиях происходит крайне медленно т.к. повышенные концентрации углеводородов подавляют всякую самоочищающую активность почвы и воды, в экосистеме накапливаются трудноокисляемые продукты, серьезно препятствующие самоочищению и самовосстановлению. Что же делать, если разлив нефти все-таки случился? Каким образом очистить и оживить природу, подвергшуюся нефтяному удушью? Восстановление жизненных процессов зависит от способностей почвы и воды перерабатывать органику (к каковой относятся углеводороды нефти) в безвредные для окружающей среды легкоусвояемые продукты метаболизма. Как уже упоминалось, нефть и ее продукты, являясь тяжелыми, трудно-окисляемыми, и токсичными веществами, серьезно подавляют самоочистительные способности почвы и воды – места нефтяных разливов на многие годы остаются участками безжизненной суши или мертвыми водоемами. И все же, процессы разрушения и разложения нефтяных загрязнителей в природе идут – в основном за счет содержащихся в почве и воде микроорганизмов обладающих способностью извлекать из углеводородов энергию необходимую для строительства новых колоний и их жизнедеятельности. Природа создала мудрую экологичную систему, настроенную на самоочищение, которая, однако, не в состоянии противостоять темпам и масштабам интенсивного техногенного загрязнения – естественные концентрации полезных микроорганизмов в природе не могут быстро переработать масштабные и глубокие загрязнения. Современные же темпы развития нефтедобычи и нефтепереработки требуют эффективных методов, позволяющих в короткие сроки нейтрализовать последствия воздействия на почву и водоемы нефти, мазута, солярки, дизтоплива, бензина.

Задача многократной активизации и ускорения процессов биологического разрушения углеводородов нефти в воде и почве, блестяще решена разработчиками средства биологической очистки почвы и воды Микрозим (tm) Петро Трит. Внесение в загрязненный нефтью участок почвы или воды специально выделенных из почвы и селекционированных микроорганизмов размноженных в форме готового к использованию биопрепарата, обеспечивает интенсификацию микробиологической активности почвы и воды по разрушению углеводородов нефти в десятки раз, что позволяет в предельно сжатые сроки нейтрализовать нефть как опасный загрязнитель, превратив ее в безвредные для окружающей среды продукты жизнедеятельности бактерий – СО2, Н2О, летучие вещества. С уменьшением в почве и воде концентрации нефтяных углеводородов интенсифицируется самоочищение – увеличение численности физиологических групп полезных микроорганизмов, что связано со снижением токсического действия нефти и нефтепродуктов. Как показывают многочисленные исследования по изучению влияния биопрепарата на почвенные процессы, применение микроорганизмов многократно интенсифицирует метаболизм нефтезагрязненных почв, сокращая время полного разложения нефти на безопасные для окружающей среды вещества до нескольких месяцев [14].

Экологическое действие биопрепарата Микрозим(tm) Петро Трит) на загрязненный нефтепродуктами участок земли заключается в непрерывной биологической деструкции нефтяных углеводородов живыми (углеводородокисляющими) микроорганизмами, имеющими в природе наилучшую способность к метаболизации нефтяных угледоводородов и продуктов их разложения в качестве источника энергии жизнедеятельности с образованием воды воды и углекислого газа, Этим обеспечивается биологическая очистка почвы и воды от загрязнения углеводородами и нейтрализуется эко-токсическое действие промежуточных продуктов разложения углеводородов на окружающую среду. В течение 12–24 часов при наличии благоприятных условий углеводородокисляющие микроорганизмы (УОМ) активизируются, начинается необратимый процесс разложения нефтяных углеводородов, завершающийся метаболизацией до >90% массы входящих в состав углеводородного загрязнителя (общие нефтепродукты) фракций до экологически нетоксичных продуктов метаболизма: углекислого газа, воды, биоразлагаемой массы нетоксичной непатогенной полезной почвенной микрофлоры, гумуса. УОМ в составе препарата для жизнедеятельности используют тяжелые и легкие фракции нефтяных углеводородов, биогенные элементы азота, фосфора. Не обеспеченная питанием масса углеводородокисляющих микроорганизмов отмирает и метаболизируется активизирующейся аборигенной микрофлорой.

Эффективность биодеструкции нефтяного загрязнения. Cтепень загрязнения почвы нефтепродуктами выражается в миллиграммах нефтепродукта на килограмм почвы (мг./кг.) или в процентном соотношении – нефтяное загрязнение почвы в 10 000 мг./кг. соответствует 1% нефтяного загрязнения. Эффективность очистки почвы определяется как снижение массовой доли нефтепродукта в почве после завершения очистки по отношению к исходной степени загрязнения и выражается в%. При бездифицитном питании клеток препарата эффективность очистки составляет >90%. Скорость очистки зависит от начального уровня загрязненности почвы нефтяными углеводородами, температуры окружающего воздуха.

В работах по рекультивации земель биопрепарат Микрозим(tm) Петро Трит должен применяться для биологической очистки почвы от нефтяного загрязнения на месте загрязнения или для рекультивации нефтешламов на специально оборудованных площадках. Допустимый pH среды в пределах 4 до 10. Температура окружающего воздуха +5°C до + 50° градусов Цельсия, оптимальная +10 до + 40 градусов Цельсия. Если температура окружающего воздуха опускается ниже +5С, рост бактерий замедляется вплоть до полной остановки биологической активности, формирования спор и перехода в спящее состояние. Влажность очищаемой почвы, нефтешламов должна быть не менее 30%, оптимально 50%-70%. Оптимальное для бездефицитного питания клеток препарата соотношение углерода: азота: фосфора (С:N:P) в пределах = 100:20:5 до 100:5:1. Готовая форма препарата уже содержит соли и органоминеральную подкормку в оптимальном для роста бактерий соотношении. Внесение дополнительной подкормки может потребоваться в при рекультивации высококонцентрированных нефтяных загрязнений и нефтешламов с концентрацией нефтепродукта > 40%. Рекомендуется использовать доступные минеральные подкормки: Мочевина+суперфосфат в соотношении N/P 20/5–5/1: 5 кг.+ 1 кг./1 га. почвы, 1 + 0.2 кг./1м3 почвы, Азотно-фосфорное удобрение NP (N/P 33/5) (ТУ 2186–002–0009438–00): 3–5 кг. /1 га. почвы, 0.5–1 кг./м3. почвы. К препарату также поставляется специально разработанная органоминеральная подкормка Нутризим(tm) [13].

Eщё одна из технологий, успешно применяемая в ряде регионов России. Микробиологическая очистка почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, с помощью биопрепарата «Микромицет» (микрогрибы). Применение технологии обеспечивает экологически безопасную очистку почв до глубины 1,5 м. Микроскопические грибы препарата «Микромицет», внесенного в почвы, полностью разлагают все виды нефти и нефтепродуктов, включая топочные мазуты, и другие вещества, содержащие углеводороды (в том числе трудно разрушаемые) до образования полезной для почв и экологически безопасной биомассы (гуминоподобные вещества), повышающие плодородие и продуктивность почв. Препарат может быть использован для очистки водоемов от нефти и нефтепродуктов путем распыления на загрязненную водную поверхность. В результате разложения нефти и нефтепродуктов на поверхности образуется экологически безопасная биомасса. Возможно также использование препарата для очистки дождевых, талых и поливомоечных вод в отстойниках очистных сооружений и в некоторых технологических процессах добычи нефти. Препарат может применяться для очистки фенолов, крезолов, пиренов и других веществ, имеющих в своей структуре бензольные кольца [11].

В зависимости от степени деградации нефти в почве и ее состава, принципы выбора приемов и методов рекультивации должны быть различными. В настоящее время существует большое количество методов, с помощью которых снижают и ликвидируют загрязнения нефтью и нефтепродуктами [1].

Технология рекультивации включает в себя четыре основных этапа очистки. На первом этапе очистка проводится с использованием механических методов очистки почвы от нефти и нефтепродуктов. К ним относят обваловку загрязнения, замену почвы и откачку нефти в емкости [2].

Эти первичные мероприятия необходимы при крупных разливах нефти и нефтепродуктов, их осуществляют с помощью специального оборудования. Удаление нефти с поверхности почвы проводится с помощью специальных насосов. Сгребание загрязненного слоя осуществляется бульдозерами, экскаваторами, автомашинами или тракторами, после чего происходит захоронение слоя почвы, загрязненного нефтью. При этом возникает проблема с выбором места их расположения, так как они становятся источниками вторичного загрязнения.

На втором этапе применяют физико-химические методы: промывку почвы, сорбцию нефти и нефтепродуктов с поверхностного почвенного слоя, электрохимическую очистку почвы и т.д. [1]. Промывку почвы проводят в специальных установках (например, в промывных барабанах) с применением моющих веществ, детергентов, затем промывные воды отстаиваю отстаиваются в гидроизолированных прудах или емкостях, где впоследствии проводят их разделение и очистку. Среди способов промышленной очистки грунтов большая роль отводится электрохимическому способу [3]. Он основан на использовании поля постоянного электрического тока и предполагает использование специальных устройств для очистки почвы.

На третьем этапе используются биологические методы, включающие применение гуминовых кислот, микроорганизмов (МО) и биотехнологии для очистки от нефтяных загрязнений. В литературных источниках рассмотрены разработки различных фирм в области применения МО и биотехнологии для очистки от нефтяных загрязнений [4, 5, 7].

Применение этих методов способствует росту численности и активности МО, участвующих в разложении углеводородов нефти, которые после нанесения их на очищаемую поверхность прикрепляются к пленке нефти на разделе фаз нефть–вода и включаются в процесс биодеградации углеводородов до полного исчезновения компонентов нефти. Поэтому обработка нефтезагрязненных почв активными штаммами нефтеокисляющих МО считается наиболее перспективным методом борьбы с нефтяными загрязнениями. Применение гуминовых кислот (важнейшей части гумуса, которая определяет основные свойства почв и их плодородие) также дает хороший экологический эффект, который заключается в быстром восстановлении естественных геобиохимических процессов, поскольку гуминовые вещества обеспечивают устойчивость биосферы к интенсивному антропогенному воздействию.

На четвертом этапе применяют агротехнические приемы: рыхление, внесение минеральных удобрений, химическую мелиорацию и посев трав (фитомелиорацию) [1]. С их помощью можно ускорить процесс самоочищения загрязненных нефтью почв с помощью углеводородокисляющих микроорганизмов, входящих в состав естественного микробиоценоза. Так, рыхление загрязненных почв увеличивает диффузию кислорода, снижает концентрацию углеводородов в почве, обеспечивает разрыв поверхностных пор, насыщенных нефтью, в то же время способствует равномерному распределению компонентов нефти и нефтепродуктов в почве и увеличению активной поверхности взаимодействия. При использовании рыхления создается оптимальный газо-воздушный и тепловой режим, растет численность микроорганизмов и их активность, а также увеличивается скорость биохимических процессов. Внесение биогенных элементов в виде минеральных удобрений, а также посев в загрязненную почву трав с разветвленной корневой системой способствуют ускорению разложения углеводородов нефти.

studfiles.net

Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к способам микробиологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов. Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов заключается в обработке почвы жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии. Перед обработкой почвы упомянутым биопрепаратом непосредственно в почву вносят азот-фосфорно-калийное минеральное удобрение и дополнительно - рыбную муку. Наилучший результат достигается при использовании препарата «Нафтокс» с бактериальной культурой Mycobacterium sp.5 КВ. В качестве минерального удобрения в загрязненную почву рекомендуется вносить азофоску в количестве 50-100 г/м2, рыбную муку - в количестве 150-300 г/м2. Способ позволяет повысить эффективность очистки почвы от загрязнений нефтепродуктами при использовании жидкой формы биопрепарата посредством стимуляции роста числа бактерий, вносимых в загрязненную почву. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам микробиологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов.

Очистка почв от загрязнений нефтью и нефтепродуктами является актуальной и сложной задачей защиты окружающей среды. Одним из направлений решения этой задачи является очистка загрязненных почв с помощью биологических препаратов (биодеструкторов), при обработке которыми происходит разрушение углеводородов нефти за счет интродукции в загрязненную экосистему нефтеокисляющих микроорганизмов.

Известен способ очистки почвы от нефтяных загрязнений [АС СССР 1428809, опубл. 07.10.88]. Способ предусматривает обработку почвы препаратом, содержащим культуру микроорганизма, минеральное азот-фосфор-калийное удобрение (нитроаммофоску) и воду из расчета: живые клетки Pseudomodas - putida -36 не ниже 104 кл/мл, минеральное удобрение - не ниже 70 мг/л воды. Препарат наносят на загрязненную поверхность путем распыления из расчета 0,5-1,0 л/м2. Как показали испытания, способ очистки почвы позволяет эффективно уничтожать нефть с загрязненной поверхности. Недостатком этого способа является то, что в нем применена лиофилизированная биомасса клеток, и для «оживления» препарата необходим ряд мероприятий, как то, подогрев большого количества воды, обеспечение аэрирования при длительном (12-14 час) перемешивании, что вызывает определенные трудности в полевых условиях.

В качестве прототипа выбран способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, разработанный во ВНИГРИ [патент на изобретение РФ 2041172, опубл. 09.08.1995], который включает введение в почву бактериальной культуры (препарат «Нафтокс») в смеси с минеральным азот-фосфоро-калийным удобрением. В качестве бактериальной культуры используют природный штамм Mycobacterium sp.5KB в количестве 15×106-15×107 клеток на 1 г нефтепродуктов. Бактериальную культуру вносят в жидкой форме или на стерильном органическом субстрате-носителе в виде бактериального препарата с содержанием бактерий 1010-1011 клеток в 1 г препарата. В примере, описанном в прототипе, приведена эффективность обработки - 24% деградации нефтяных углеводородов в почве за 18 суток.

Известно, что главным фактором заселения почвы интродукцируемыми микроорганизмами является скорость их размножения в данной среде. Однако выживаемость (сохранность) конкретного штамма в почве, как правило, не коррелируется со скоростью размножения. При использовании микробиологического метода очистки почв от нефтяных загрязнений важно сохранить жизнеспособность бактерий на возможно длительный срок.

Поскольку основу для жидкой и твердой форм биопрепарата составляет штамм одной и той же бактерии, то речь может идти только о скорости их размножения в загрязненной почве.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности очистки почвы от загрязнений нефтепродуктами при использовании жидкой формы биопрепарата.

Достигаемый технический результат - обеспечение стимуляции роста числа бактерий, вносимых в почву.

Поставленная задача решается тем, что способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов заключается в обработке почвы жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии. От прототипа способ отличается тем, что перед обработкой почвы упомянутым биопрепаратом непосредственно в почву вносят азот-фосфорно-калийное минеральное удобрение и дополнительно - рыбную муку.

Согласно проведенным исследованиям, наилучший результат достигается при использовании препарата «Нафтокс» с бактериальной культурой Mycobacterium sp.5KB.

В качестве минерального удобрения в загрязненную почву рекомендуется вносить азофоску в количестве 50-100 г/м2. Расчет рекомендуемого количества азофоски (г/м) основан на агрохимических нормах внесения этого вида удобрения в селькохозяйственные земли.

Рекомендуемое количество вносимой рыбной муки 150-300 г/м2 загрязненной почвы. Как показали испытания, завышение рекомендуемого количества рыбной муки не приводит к существенному росту титра углеводородокисляющих микроорганизмов, но сказывается на финансовых затратах по очистке нефтезагрязненной почвы.

Ниже приводятся примеры реализации заявляемого способа. В этих примерах в качестве минерального удобрения выбрана азофоска (NPK) [ТУ 2186-039-00203789-2003], а в качестве стимулятора роста бактерий была выбрана рыбная мука [ГОСТ 2116-2000 Мука кормовая из рыбы, морских млекопитающих, ракообразных и беспозвоночных. Технические условия]. Азофоска (NPK) является высокоэффективным сложным азотно-фосфорно-калийным удобрением, содержащим питательные элементы, необходимые для жизнеобеспечения микроорганизмов. Рыбная мука производится из отходов рыбного производства и является одной из кормовых добавок в животноводстве.

При лабораторных микробиологических исследованиях добавление в минеральную среду, содержащую соли азота, фосфора и калия, 0.05 и 0.1% рыбной муки в качестве единственного источника углерода повышает титр углеводородокисляющих микроорганизмов, включая Mycobacterium sp.5KB, в 2-2.5 раза, по сравнению с контрольным опытом, что приводит к повышению эффективности утилизации нефтяного загрязнения.

При необходимости перед началом рекультивационных работ нефтезагрязненную почву известкуют до рН 6,8-7,0.

Пример 1. В нефтегазрязненную почву, содержащую 3%мас дизельного топлива, вносят минеральное удобрение - азофоску - в количестве 75 г/м2 и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×107 клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости.

После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза за время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы. Степень очистки почвы от дизельного топлива за 15 суток составляет 56,2%.

Пример 2. В загрязненную дизельным топливом почву (3%мас) вносят азофоску в количестве 75 г/м2 и дополнительно - рыбную муку из расчета 150 г/м, и далее обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в Примере 1. Степень очистки почвы от дизельного топлива за 15 суток составляет 65,3%.

Пример 3. В загрязненную дизельным топливом почву (3%мас) вносят азофоску в количестве 75 г/м2 и дополнительно - рыбную муку из расчета 300 г/м2, и далее обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в Примере 1. Степень утилизации составляет 78,7%.

Пример 4. В нефтезагрязненную почву, содержащую 3 мас.% нефти, вносят минеральное удобрение - азофоску - в количестве 100 г/м и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×107 клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости.

После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза во время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы.

Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 33.7%.

Пример 5. В загрязненную нефтью (3 мас.%) почву вносят азофоску в количестве 100 г/м и дополнительно - рыбную муку из расчета 150 г/м2 и далее обрабатывают жидкой рабочей формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в примере 4. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 42,3%.

Пример 6. В загрязненную нефтью (3 мас.%) почву вносят азофоску в количестве 100 г/м2 и дополнительно рыбную муку из расчета 300 г/м2 и далее действуют, как описано в примере 4. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 57.9%.

Были проведены аналогичные испытания способа на различных типах почв, загрязненных нефтью, авиационным керосином и другими нефтепродуктами. Испытания показали, что способ обработки почвы биопрепаратом «Нафтокс» эффективен при внесении азофоски в количестве 50-100 г/м2, а рыбной муки 150-300

г/м2 загрязненной почвы.

При варьировании количества удобрений и добавок в указанных пределах была подтверждена высокая степень очистки (60-80% и выше). Оптимальное соотношение определяется типом почвы, видом загрязняющего нефтепродукта, степенью загрязнения и временем очистки.

Кроме того, были проведены лабораторные испытания способа с применением не только биопрепарата «Нафтокс» с бактериальной культурой на основе штамма Mycobacterium sp.5KB. Как показано в патенте 2053206 [патент РФ 2053206, опубл. 27.01.1996], аэробные нефтеокисляющие бактерии, такие как Micobacterium phlei, Pseudomonas aeraginosa и Rodococcus species, обладают сходными свойствами и активностью. Испытания заявленного способа с применением жидкой формы биопрепаратов на основе этих бактериальных культур и с предварительным внесением минеральных удобрений и рыбной муки дали описанный выше результат.

1. Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, заключающийся в ее обработке жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии, очистку производят с использованием минерального удобрения, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения используют азот-фосфорно-калийное удобрение, которое вносят непосредственно в почву перед ее обработкой упомянутым биопрепаратом, и дополнительно предварительно в почву вносят рыбную муку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве биопрепарата используют препарат «Нафтокс», произведенный на основе штамма Mycobacterium sp.5KB.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения в почву вносят азофоску в количестве 50-100 г/м2.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения в почву вносят азофоску в количестве 50-100 г/м2.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что рыбную муку вносят в почву в количестве 150-300 г/м2.

www.findpatent.ru

Очистка почвы от загрязнения

Загрязнение экологического состояния почвы

Ухудшающиеся экологические условия оказывают негативное влияние на почву — вследствие загрязнения снижается урожайность и проявляется токсичный эффект.

Благодаря самоочищению почвы происходит постепенное удаление вредных веществ, однако этот процесс занимает достаточно длительное время, а кроме того, скорость процессов загрязнения в техногенной среде ощутимо превышает скорость процессов самоочищения.

Поэтому активно применяются методы искусственного очищения почвы.

Для очистки почвы от загрязнения разработаны различные технологические методы, и регулярно внедряются новые. В первую очередь следует использовать для очистки почвы наиболее экологические и безопасные способы, не забывая про эффективность и финансовые затраты.

Методы очистки почвы

Если рассматривать способы очистки загрязненной почвы, то можно разделить их по принципу действия на следующие категории:

  • химические методы очистки.
  • физические методы очистки.
  • биологические методы очистки.

Физические методы очистки почвы

1) Электрохимическая очистка.

Применяется для удаления из почвы хлорсодержащих углеводородов, различных нефтепродуктов, фенолов. На чем основана работа метода электрохимической очистки? В процессе движения электрического тока сквозь почву осуществляется электролиз воды, электрокоагуляция, реакции электрохимического окисления и электрофлотации. Степень окисления фенола находится в пределах от 70 до 90 процентов.

Качественный уровень обеззараживания почвы при электрохимической очистке приближается к ста процентам (минимальный показатель — 95%). Метод позволяет удалять из почвы также такие вредные элементы как ртуть, свинец, мышьяк, кадмий, цианиды и др.

К минусам метода можно отнести достаточно высокую стоимость (100-250$ за 1 м³ почвы).

2) Электрокинетическая очистка.

Используется для очищения почвы от цианидов, нефти и производных нефти, тяжелых металлов, цианидов, хлористых органических элементов. Типы почв, к которым может успешно применяться электрокинетическая очистка — глинистые и суглинистые, насыщенные влагой частично или полностью.

Технология основана на применении таких процессов как электрофорез и электроосмос. Уровень контроля и воздействия на процессы очищения почвы достаточно высокий. Для использования метода требуется применение химических реактивов или растворов поверхностно-активных веществ.

Эффективность электрокинетической очистки почвы составляет от 80 до 99 процентов. Стоимость несколько ниже чем при электрохимической очистке (100-170$ за 1 м³ почвы).

Химические методы очистки почвы

1) Метод промывки.

Технологии химической очистки почвы подразумевают использование растворов поверхностно-активных веществ или сильные окислители (активный кислород и хлор, щелочные растворы). В основном метод применяется с целью очистки почвы от нефти. Эффективность при методе промывки составляет до 99%.

После того как почва очищена, можно проводить ее рекультивацию.

Из минусов химических методов очистки почвы можно отметить длительные сроки (1-4 года в среднем) и значительное количество загрязненной воды, которую тоже приходится очищать перед выбросом в окружающую среду.

Биологические методы очистки почвы

1) Фитоэкстракция.

Технология очистки засоренных вредными веществами почв методом фитоэкстракции — это выращивание определенных видов растений на загрязненных участках грунта.

Фитоэкстракция демонстрирует хорошие результаты при очистке почвы от медных, цинковых и никелевых соединений, а также кобальта, свинца, марганца, цинка и хрома. Для удаления подавляющего количества указанных элементов из почвы, нужно обеспечить несколько циклов растительных культур.

По окончании процесса фитоэкстракции растения следует собрать и сжечь. Полученный после сжигания пепел считается вредными отходами и подлежит утилизации.

2) Фиторемедиация.

Еще один биологический метод — целенаправленное усиление активности специфической микрофлоры почвы, которая занимается разложением нефти. Также, допустимо добавление определенных микробных культур в почву.

В результате создаются благоприятные условия для микроорганизмов, которые осуществляют утилизацию нефтепродуктов и нефти.Не менее интересная статья Журнал движения отходов также есть на нашем сайте (прочитано — 7 746 раз)

ecology-of.ru

способ очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами - патент РФ 2137559

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. В почву, загрязненную нефтью и нефтепродуктами, вводят торф, который предварительно активируют введением минеральных добавок, содержащих азот и фосфор, и последующей инкубацией в мезофильном режиме в течение 3 - 7 суток для увеличения в нем численности углеводородокисляющих микроорганизмов. Необходимые для жизнедеятельности микрофлоры микроэлементы находятся в самом торфе. Активированный торф обеспечивает одновременно сорбцию нефтяных углеводородов и является носителем нефтеусваивающих культур микроорганизмов, обеспечивающих высокую скорость деструкции нефти. Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв. Известен способ очистки почв [1], включающий механическое удаление избытка нефтепродуктов с поверхности, нанесение слоя органического сорбента, в качестве которого используют торф, осуществление на покрытой торфом поверхности загрязненных почв посадок дичков древесных растений с дополнительным внесением торфа в посадочные лунки. Недостатком способа является то, что торф используется только в качестве сорбента и без внесения минеральных добавок не выполняет роль деструктора нефтяных углеводородов. Кроме того, вносится большое количество торфа - свыше 0,7 м3/10 м2 и осуществляется также дополнительная операция - посадка древесных растений, ненужная, например, при очистке загрязненных нефтью пахотных земель. Все это приводит к удорожанию рекультивационных работ. Наиболее близким способом, выбранным в качестве прототипа, является способ очистки почв от нефтяных загрязнений [2], включающий введение в загрязненную среду культуры микроорганизмов и минеральных добавок, содержащих азот, фосфор, калий и магний. В качестве культуры микроорганизмов используют смесь активных природных нефтеусваивающих культур микроорганизмов, выделенных методом селекции из природного сообщества микроорганизмов, находящихся в загрязненной среде, причем культуру микроорганизмов вносят на нейтральном пористом носителе, в качестве которого используют опилки, землю, торф. К недостаткам способа можно отнести осуществление дорогостоящей и длительной операции выделения культуры нефтеусваивающих микроорганизмов из загрязненной почвы и нанесение ее на пористый носитель. Эти операции неоправданно повышают трудоемкость технологического процесса. Задачей изобретения является разработка экологически чистого способа очистки нефтезагрязненных почв, не требующего осуществления трудоемких, дорогостоящих операций, который позволит в короткие сроки восстановить почву. Это достигается тем, что в загрязненную нефтью и нефтепродуктами почву вводят среду культуры микроорганизмов и минеральных добавок, содержащих азот и фосфор, причем в качестве источника микроорганизмов используют торф, который предварительно активируют введением минеральных добавок, содержащих азот и фосфор и последующей инкубацией в мезофильном режиме в течение 3 - 7 суток. В предлагаемом способе активированный торф обеспечивает одновременно сорбцию нефтяных углеводородов и является источником и носителем нефтеусваивающих культур микроорганизмов, активность которых при создании определенных условий и при попадании в загрязненную нефтью почву резко возрастает. Поэтому необходимость специального выделения и выращивания культуры нефтеусваивающих микроорганизмов и нанесение их на пористый носитель (как в прототипе) не имеет смысла. Способ экологически выгоден, поскольку для его осуществления используется торф, который является дешевым, экологически чистым сырьем, обеспечивающий сорбцию нефтяных углеводородов, улучшающий структуру почвы и усиливающий почвенный газообмен, а также являющийся органическим удобрением, содержащим доступные элементы питания, что создает условия для появления травяной растительности. Использование торфа, являющегося сорбентом ионов аммония и фосфат-ионов, приводит к снижению вероятности загрязнения грунтовых вод минеральными удобрениями по сравнению с прототипом. Способ экономически выгоден, так как не требует осуществления операции по выделению из почвы, выращиванию и нанесению на носитель нефтеусваивающих культур микроорганизмов, как в прототипе. Не требуется также осуществление дополнительной операции по внесению в почву минеральных удобрений, как в прототипе, поскольку их вносят в торф для его активации. Преимуществом предлагаемого способа является возможность активации торфа непосредственно на месте аварии. Для активации может быть использован любой торф влажности от 55 до 70% и минеральные добавки, содержащие азот и фосфор. Азот и фосфор вносят в торф в качестве источников питания для микрофлоры с целью увеличения численности углеводородокисляющих микроорганизмов. Необходимые для жизнедеятельности микрофлоры микроэлементы находятся в самом торфе. Используемая влажность торфа 55 - 70% обеспечивает наилучшие условия для сорбции ионов аммония и фосфат-ионов. В качестве азотсодержащей минеральной добавки использовано самое дешевое минеральное удобрение - аммиачная селитра, фосфорсодержащей - двойной суперфосфат. Количество минеральных добавок, применяемых для активации торфа и количество активированного торфа, вносимого в нефтезагрязненную почву, можно варьировать в зависимости от степени загрязнения почвы, обеспечивая в ней соотношение C : N : P, равное 10 : 1 : 1, необходимое для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. Способ осуществляется следующим образом. Сначала проводят активацию торфа. Для этого торф смешивают с минеральными удобрениями при следующем соотношении компонентов, мас.%: Торф (сухого вещества) - 35,0 - 65,0 Аммиачная селитра - 15,0 - 35,0 Двойной суперфосфат - 20,0 - 39,0 Затем инкубируют подготовленный торф в течение 3 - 7 суток в мезофильном режиме для обеспечения необходимого уровня численности углеводородокисляющих микроорганизмов. Характеристика активированного торфа, выполняющего функцию сорбента нефти и окислителя нефтяных углеводородов: - сорбционная емкость по отношению к нефти 8,0 - 10,5 г нефти/1 г а.с.в. ; - общая численность углеводородокисляющих микроорганизмов (100 - 400)108 клеток/1 г а.с.в.; в том числе численность активных культур, число клеток/1 г а.с.в.: - бактерии рода Pseudomonas (7 - 10)108; - бактерии рода Bacillus (10 - 15) 108; - актиномицетов (1 - 5) 108. Приготовленный активированный торф разбрасывают по территории в необходимом количестве в зависимости от степени загрязнения. Для усиления аэрации и лучшего перемешивания компонентов проводят агротехнические мероприятия: вспашку, дискование. Если за один сезон не достигнута деструкция нефти до предельно допустимых значений, то в следующий - при повышении температуры активность углеводородокисляющих микроорганизмов возобновляется. Пример 1. Участок почвы площадью 1 104 м2 имел уровень средней степени нефтяного загрязнения: 8 - 10 л на 1 м2. Для очистки от нефтяного загрязнения был приготовлен активированный торф состава, мас.%: торф 44,5; аммиачная селитра 20,3; и двойной суперфосфат 35,20. Для приготовления 1 103 кг активированного торфа был взят низинный торф степени разложения 23%, зольности 24,9%, влажности 64%, с величиной емкости поглощения нефти - 8,5 г нефти/1 г а.с.в., с общей численностью углеводородокисляющих микроорганизмов 1232,9 106 клеток/1 г а.с.в., в количестве 689 кг, аммиачная селитра и двойной суперфосфат в количестве 113,6 и 196,6 кг соответственно. Полученная композиция была смешана в смесителе в течение 8 - 10 минут и выдержана в мезофильном режиме при температуре 22oC в течение 7 суток для обеспечения необходимого уровня численности углеводородокисляющих микроорганизмов. В загрязненную почву было внесено 1 105 кг на 1 104 м2 активированного торфа, что обеспечило соотношение C : N : P в почве, равное 10 : 1 : 1. При попадании в нефтезагрязненную почву активированный торф обеспечивает одновременно сорбцию нефтяных углеводородов и рост численности углеводородокисляющих микроорганизмов до уровня - 2,6 1011 клеток/1 г а.с.в., в том числе активных культур: бактерий рода Pseudomonas - 10,2 108, бактерий рода Bacillus - 3,1 1010, актиномицетов - 3,1 108. Высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов отмечена в течение периода наблюдений - 30 суток, по истечении которых содержание нефти в почве снизилось до 1 л/м2. Пример 2. Участок почвы площадью 1 104 м2 имел уровень средней степени нефтяного загрязнения 8 - 10 л на 1 м2. Для очистки от нефтяного загрязнения был приготовлен активированный торф состава, мас.%: торф 44,5; аммиачная селитра 20,3 и двойной суперфосфат 35,20. Для приготовления 1 103 кг активированного торфа был взят низинный торф степени разложения 23%, зольности 24,9%, влажности 64%, с величиной емкости поглощения нефти - 8,5 г нефти/1 г а.с.в., с общей численностью углеводородокисляющих микроорганизмов 1232,9 106 клеток/1 г а.с.в., в количестве 810 кг, аммиачная селитра и двойной суперфосфат в количестве 67,2 и 111,6 кг соответственно. Полученная композиция была смешана в смесителе в течение 8 - 10 минут и выдержана в мезофильном режиме при температуре 30oC в течение 3 суток для обеспечения необходимого уровня численности углеводородокисляющих микроорганизмов. На 1 104 м2 загрязненной почвы было внесено 1 105 кг активированного торфа, что обеспечило соотношение C : N : P в почве, равное 10 : 1 : 1. При попадании в нефтезагрязненную почву активированный торф обеспечивает одновременно сорбцию нефтяных углеводородов и рост численности углеводородокисляющих микроорганизмов до уровня 3,2 1011 клеток/1 г а.с.в., в том числе активных культур: бактерии рода Pseudomonas - 11,0 108, бактерии рода Bacillus - 3,5 1010, актиномицетов - 2,8 108. Высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов отмечена в течение периода наблюдений - 30 суток, по истечении которых содержание нефти в почве снизилось до 1 л/м2. Применение предлагаемого способа чистки земель, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, позволит в короткие сроки (в течение одного летнего сезона) восстановить почву. Способ безупречен с экологической точки зрения и экономически выгоден. Активированный торф обеспечивает одновременно сорбцию нефтяных углеводородов и является источником и носителем нефтеусваивающих культур микроорганизмов, обеспечивающих высокую скорость деструкции нефти. Источники, принятые во внимание: 1. Патент РФ N 2009626, кл. A 01 B 79/02, 1994. Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтесодержащими продуктами. 2. Патент РФ N 2057724, кл. C 02 F 3/34, 1996. Способ очистки воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, включающий введение в загрязненную среду культуры микроорганизмов и минеральных добавок, содержащих азот и фосфор, отличающийся тем, что в качестве источника микроорганизмов используют торф, который предварительно активируют введением минеральных добавок, содержащих азот и фосфор и последующей инкубацией в мезофильном режиме в течение 3 - 7 суток.

www.freepatent.ru

Биотехническая очистка почв от нефти и нефтепродуктов

Добыча природных ископаемых, нефти сопряжена с разрушением почвенного покрова и загрязнением природных ландшафтов, что связано с использованием большегрузной техники и неизбежным попаданием на землю нефти, нефтепродуктов и сопутствующих вредных веществ. Интенсивное использование нефтепродуктов в промышленности также вызывает экологические проблемы, связанные с загрязнением почвы и воды. Загрязнение почвы и водоемов любыми типами нефтепродуктов является настоящей экологической катастрофой экосистемы: меняются соотношения между отдельными группами микроорганизмов, изменяется направление метаболизма, подавляются жизненно важные процессы дыхания и самоочищения.                                                 

Отравленные нефтью почва и вода практически не способны самостоятельно очиститься от нефтяного загрязнения - естественное разложение нефти и нефтепродуктов в обычных условиях происходит крайне медленно т.к. повышенные концентрации углеводородов подавляют всякую самоочищающую активность почвы и воды, в экосистеме накапливаются трудноокисляемые продукты, серьезно препятствующие самоочищению и самовосстановлению.                                  

Восстановление жизненных процессов зависит от способностей почвы и воды перерабатывать органику (к каковой относятся углеводороды нефти) в безвредные для окружающей среды легкоусвояемые продукты метаболизма.   Процессы разрушения и разложения нефтяных загрязнителей в природе идут - в основном за счет содержащихся в почве и воде микроорганизмов обладающих способностью извлекать из углеводородов энергию необходимую для строительства новых колоний и их жизнедеятельности. Природа создала мудрую экологичную систему, настроенную на самоочищение, которая, однако, не в состоянии противостоять темпам и масштабам интенсивного техногенного загрязнения - естественные концентрации полезных микроорганизмов в природе не могут быстро переработать масштабные и глубокие загрязнения.  

Современные же темпы развития нефтедобычи и нефтепереработки требуют эффективных методов, позволяющих в короткие сроки нейтрализовать последствия воздействия на почву и водоемы нефти, мазута, солярки, дизтоплива, бензина.

Задача многократной активизации и ускорения процессов биологического разрушения углеводородов нефти в воде и почве, блестяще решена разработчиками средства биологической очистки почвы и воды Микрозим (tm) Петро Трит. 1 Внесение в загрязненный нефтью участок почвы или воды специально выделенных из почвы и селекционированных микроорганизмов размноженных в форме готового к использованию биопрепарата, обеспечивает интенсификацию микробиологической активности почвы и воды по разрушению углеводородов нефти в десятки раз, что позволяет в предельно сжатые сроки нейтрализовать нефть как опасный загрязнитель, превратив ее в безвредные для окружающей среды продукты жизнедеятельности бактерий –

____________________________

СО2, Н2О, летучие вещества. С уменьшением в почве и воде концентрации нефтяных углеводородов интенсифицируется самоочищение - увеличение численности физиологических групп полезных микроорганизмов, что связано со снижением токсического действия нефти и нефтепродуктов. Как показывают многочисленные исследования по изучению влияния биопрепарата на почвенные процессы, применение микроорганизмов многократно интенсифицирует метаболизм нефтезагрязненных почв, сокращая время полного разложения нефти на безопасные для окружающей среды вещества до нескольких месяцев.

В результате тяжелый и токсичный загрязнитель, которым является нефть, превращается в воду, углекислоту и нетоксичные биоразложимые вещества, не препятствующие дальнейшим процессам самоочистки и почвообразования.  

 Сам биопрепарат безвреден для человека и окружающей среды, животных, рыб, растений, зоопланктона.  Это  препарат  может применяться также для очистки сточных вод промышленных предприятий, стоков автомоек замкнутого цикла, депарафинизации скважин, обезвреживания нефтесодержащих шламов и осадков. Очищенная препаратом почва пригодна для посадки растений, очищенная вода пригодна для слива в канализацию, рыбохозяйственные водоемы, орошения.  

Существует ещё одна технология, успешно применяемая в ряде регионов России. Микробиологическая очистка почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, с помощью биопрепарата "Микромицет" (микрогрибы). Применение технологии обеспечивает экологически безопасную очистку почв до глубины 1,5 м. 1

____________________________

students-library.com

Способ очистки почвы от нефтепродуктов и установка для его осуществления

Группа изобретений относится к защите окружающей среды, а именно к рекультивации загрязненных нефтепродуктами земель, обезвреживанию почвы, ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Для химической очистки почвы от нефтепродуктов ее обезвреживают смешиванием с реагентом, в качестве которого для смеси применяют самораспадающиеся феррованадиевые шлаки, содержащие 26% SiO2, 9% Al2O3, 6% MgO, 56% CaO, 2% W2O5, 1% P2O5. Перед смешиванием производят измельчение и сепарирование почвы до величины частиц 4-5 мм. Образованную смесь обжигают в камерной печи при температуре 750-800°C, продукты горения удаляют, очищенная почва поступает на хозяйственное использование. Установка для осуществления описанного способа содержит бункер 1, вибратор 2, перемешивающее устройство 3. Дополнительно установлены: камерная печь 4 с газоочисткой, сепаратор 5 между вибратором 2 и перемешивающим устройством 3. Перемешивающее устройство 3 снабжено дозатором 6 для шлака, причем выход перемешивающего устройства 3 соединен с входом камерной печи 4, на выходе из которой установлено выгрузное устройство 8 для очищенной почвы. Группа изобретений обеспечивает значительное повышение интенсивности очистки почвы от нефтепродуктов независимо от времени года, а также позволяет соблюсти нормы пожарной и экологической безопасности. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Группа изобретений относится к защите окружающей среды, а именно к рекультивации загрязненных нефтепродуктами земель, обезвреживанию почвы, ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.

Известен способ очистки капиллярно-пористой среды, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, путем введения в зону очистки раствора нефтеокисляющих микроорганизмов, введение электропроводящей жидкости, пропускание электрического тока для создания электроосмоса (RU 96115094 А, МПК В09С 1/10, опубл. 27.11.1998 г.).

Известен способ очистки грунтов и почвы от нефти и нефтепродуктов, включающий перемешивание и отмывку загрязненного материала, разделение жидкой фазы на воду и нефтепродукты, на первом этапе загрязненный материал предварительно подготавливают, удаляя включения и перемешивая его с подогретой водой. На втором этапе подготовленный загрязненный материал интенсивно отмывают подогретой водой в высокоскоростном турбулентном потоке замкнутой гидравлической обвязки. На третьем этапе разделяют жидкую и твердую фазы методом гидроциклонирования и разделяют жидкую фазу на воду и нефтепродукты, после чего возвращают воду в цикл очистки (RU 2381995 С1, МПК В09С 1\08, опубл. 10.01.2000 г.).

Недостатком вышеуказанных аналогов является трудоемкость их применения и недостаточная степень очистки почвы от нефтепродуктов.

Наиболее близким аналогом способа, принятым в качестве прототипа, является способ химической обработки загрязненной нефтью и нефтепродуктами почвы, включающий их обезвреживание смешиванием с синтетическим моющими средствами и реагентом, в качестве реагента применяются отходы металлургических производств: шлаки феррохромовые самораспадающиеся во фракции менее 0,5 мм до 97%, известь порошкообразная во фракции менее 1 мм - 85% (RU 2152274 С1, МГЖ В09С 1\08, опубл. 10.07.2000 г.).

Недостатком прототипа является трудоемкость его применения в связи с длительностью технологического процесса.

Известно устройство для очистки от загрязнений капиллярно-пористой среды, включающее камеру для размещения очищаемой среды с электродами, подключенными к источнику постоянного тока, емкость с очищаемой жидкостью и емкость для отработанной жидкости (RU 2106432 С1, МПК6 С25С 1\22, опубл. 10.03. 1998 г.). Недостатком устройства является сложность конструкции и небольшая производительность.

Известна линия для очистки нефтезагрязненных почв, грунтов и нефтешламов, содержащая бункер, винтовой конвейер, емкость перелива нефти, вибросито, загрузочную решетку, моющую установку (RU 2244686 С1, МПК C02F 1\40, опубл. 20.01. 2005 г.). Недостатком данного устройства-аналога является недостаточная степень очистки.

Наиболее близкой к предлагаемой установке является установка, принятая за прототип, содержащая бункер с перемешивающим устройством, с приспособлением для транспортирования жидкости из него в емкость перелива и устройством для вывода твердых включений, систему подачи моющей жидкости, вибратор, гидроциклон для дополнительной очистки (RU 2330734 С1, МПК В09С 1\00, опубл. 10.08.2008 г.).

Недостатком прототипа является наличие большого количества оборудования, дополнительные экономические затраты, заключающиеся в подогреве воды, перемешивании загрязненного материала с подогретой водой, отмывании загрязненного материала подогретой водой, разделении очищенного материала на жидкую и твердую фазу, то есть на воду и нефтепродукты. Невозможность работы устройства в холодное время года, так как вода, используемая для отмывания почвы от нефти, замерзает, что снижает эффективность очистки почвы от нефтепродуктов.

Задачей предлагаемых способа и установки для его осуществления является снижение трудоемкости и себестоимости процесса очистки почвы от нефтепродуктов.

Технический результат достигается за счет того, что способ химической очистки почвы от нефтепродуктов включает смешивание с реагентом, но в отличие от прототипа, перед смешиванием производят измельчение и сепарирование почвы до величины частиц 4-5 мм, в качестве реагента для смеси применяют самораспадающиеся феррованадиевые шлаки 26% SiO2, 9% Al2O3, 6% MgO, 56% CaO, 2% W2O5, 1% P2O5, образованную смесь обжигают в камерной печи при температуре 750-800°C, продукты горения удаляют, очищенная почва поступает на хозяйственное использование.

Технический результат применения установки достигается тем, что она содержит бункер, вибратор, перемешивающее устройство, но в отличие от прототипа, для измельчения почвы, смешивания со шлаками и обжига смеси, дополнительно установлены: камерная печь с газоочисткой, между вибратором и перемешивающим устройством размещен сепаратор, перемешивающее устройство снабжено дозатором для шлака, причем выход перемешивающего устройства соединен с входом камерной печи, на выходе из которой установлен транспортер для очищенной почвы.

Известно, что при производстве феррохрома образуются отходы в виде самораспадающихся шлаков: феррованадия и др. Феррованадиевый шлак имеет состав: 26% SiO2, 9% Al2O3, 6% MgO, 56% CaO, 2% W2O5, 1% P2O5, шлаки - высокоосновные (Баталии Б.С. Самораспадающиеся шлаки // Природа.-2003.№10).

Способ осуществляют следующим образом.

Перед смешиванием с реагентом почвы, загрязненной нефтепродуктами, производят ее измельчение и сепарирование до величины частиц 4-5 мм. Если крупность частиц почвы менее 4-5 мм, то при их транспортировке по валковой решетке печи частицы проваливаются между валками. Если крупность частиц почвы более 4-5 мм, то сорбирование капель нефти шлаками не эффективно.

В качестве реагента применяют самораспадающиеся феррованадиевые шлаки, содержащие 26% SiO2, 9% Al2O3, 6% MgO, 56% CaO, 2% W2O5, 1% P2O5, в связи с тем, что данные шлаки сорбируют капли нефти из почвы и образует смесь с загрязненной нефтепродуктами почвой. На 1 т почвы используют 50-100 кг самораспадающихся феррованадиевых шлаков.

Далее образованную смесь обжигают в камерной печи при температуре 750-800°C. Если температура в печи меньше 750-800°C происходит неполное выжигание нефти из почвы. Если температура в печи больше 750-800°C, то происходит большой вынос продуктов горения в атмосферу. Образовавшиеся продукты горения удаляют через газоочистку в атмосферу, а очищенную почву выгружают из печи с помощью выгрузного устройства и транспортера.

Схема установки для осуществления способа поясняется чертежом.

Установка содержит бункер 1, вибратор 2, для смешивания почвы со шлаками служит перемешивающее устройство 3, для обжига смеси дополнительно установлена камерная печь 4 с газоочисткой, между вибратором 2 и перемешивающим устройством 3 установлен сепаратор 5, перемешивающее устройство снабжено дозатором 6 для шлака, причем выход перемешивающего устройства соединен со входом камерной печи, газоочистка 7, выгрузное устройство 8 для очищенной почвы.

Установка работает следующим способом.

Почва, загрязненная нефтепродуктами, подается при помощи ковша погрузчика (не показан) в бункер, откуда по транспортеру поступает в вибратор, в котором производится ее измельчение, а затем сепарирование почвы в сепараторе 5 до величины частиц почвы 4-5 мм. Далее частицы загрязненной нефтепродуктами почвы поступают в перемешивающее устройство 3, где через дозатор 6 в нее подается шлак. Включается привод перемешивающего устройства (не показан), и происходит смешивание частиц загрязненной нефтепродуктами почвы с шлаком. Образовавшаяся смесь по транспортеру перемещается в камерную печь и попадает на валковую решетку печи, по которой перемещается к выгрузному устройству. Природный газ подается в камеру печи и сжигается при помощи форсунок, а печь нагревается. Нагретые стенки печи способствуют испарению летучих компонентов продуктов горения. Подача воздуха обеспечивается воздуходувкой, расположенной ниже валковой решетки. При достижении нагрева печи, равном 750-800°C, происходит обжиг загрязненной нефтепродуктами почвы. Образовавшиеся продукты сгорания нефтепродуктов через систему газоочистки выводятся из камерной печи. Очищенная почва выгружается из печи с помощью выгрузного устройства и используется на хозяйственные нужды.

Реализация изобретения позволяет снизить себестоимость и трудоемкость процесса очистки почвы от нефтепродуктов. Кроме того, значительно повышается эффективность очистки, которая не зависит от времени года в связи с отсутствием операции промывки загрязненной почвы жидкостью.

1. Способ химической очистки почвы от нефтепродуктов, включающий их обезвреживание смешиванием с реагентом, отличающийся тем, что перед смешиванием производят измельчение и сепарирование почвы до величины частиц 4-5 мм, в качестве реагента для смеси применяют самораспадающиеся феррованадиевые шлаки, содержащие 26% SiO2, 9% Al2O3, 6% MgO, 56% CaO, 2% W2O5, 1% P2O5, образованную смесь обжигают в камерной печи при температуре 750-800°C, продукты горения удаляют, очищенная почва поступает на хозяйственное использование.

2. Установка для осуществления способа по п.1, содержащая бункер, вибратор, перемешивающее устройство, отличающаяся тем, что для измельчения почвы, смешивания со шлаками и обжига смеси дополнительно установлены: камерная печь с газоочисткой, между вибратором и перемешивающим устройством размещен сепаратор, перемешивающее устройство снабжено дозатором для шлака, причем выход перемешивающего устройства соединен с входом камерной печи, на выходе из которой установлено выгрузное устройство для очищенной почвы.

www.findpatent.ru

Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к способам микробиологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов. Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов заключается в обработке почвы жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии. Перед обработкой почвы упомянутым биопрепаратом непосредственно в почву вносят азот-фосфорно-калийное минеральное удобрение и дополнительно - рыбную муку. Наилучший результат достигается при использовании препарата «Нафтокс» с бактериальной культурой Mycobacterium sp.5 КВ. В качестве минерального удобрения в загрязненную почву рекомендуется вносить азофоску в количестве 50-100 г/м2, рыбную муку - в количестве 150-300 г/м2. Способ позволяет повысить эффективность очистки почвы от загрязнений нефтепродуктами при использовании жидкой формы биопрепарата посредством стимуляции роста числа бактерий, вносимых в загрязненную почву. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам микробиологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов.

Очистка почв от загрязнений нефтью и нефтепродуктами является актуальной и сложной задачей защиты окружающей среды. Одним из направлений решения этой задачи является очистка загрязненных почв с помощью биологических препаратов (биодеструкторов), при обработке которыми происходит разрушение углеводородов нефти за счет интродукции в загрязненную экосистему нефтеокисляющих микроорганизмов.

Известен способ очистки почвы от нефтяных загрязнений [АС СССР 1428809, опубл. 07.10.88]. Способ предусматривает обработку почвы препаратом, содержащим культуру микроорганизма, минеральное азот-фосфор-калийное удобрение (нитроаммофоску) и воду из расчета: живые клетки Pseudomodas - putida -36 не ниже 104 кл/мл, минеральное удобрение - не ниже 70 мг/л воды. Препарат наносят на загрязненную поверхность путем распыления из расчета 0,5-1,0 л/м2. Как показали испытания, способ очистки почвы позволяет эффективно уничтожать нефть с загрязненной поверхности. Недостатком этого способа является то, что в нем применена лиофилизированная биомасса клеток, и для «оживления» препарата необходим ряд мероприятий, как то, подогрев большого количества воды, обеспечение аэрирования при длительном (12-14 час) перемешивании, что вызывает определенные трудности в полевых условиях.

В качестве прототипа выбран способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, разработанный во ВНИГРИ [патент на изобретение РФ 2041172, опубл. 09.08.1995], который включает введение в почву бактериальной культуры (препарат «Нафтокс») в смеси с минеральным азот-фосфоро-калийным удобрением. В качестве бактериальной культуры используют природный штамм Mycobacterium sp.5KB в количестве 15×106-15×107 клеток на 1 г нефтепродуктов. Бактериальную культуру вносят в жидкой форме или на стерильном органическом субстрате-носителе в виде бактериального препарата с содержанием бактерий 1010-1011 клеток в 1 г препарата. В примере, описанном в прототипе, приведена эффективность обработки - 24% деградации нефтяных углеводородов в почве за 18 суток.

Известно, что главным фактором заселения почвы интродукцируемыми микроорганизмами является скорость их размножения в данной среде. Однако выживаемость (сохранность) конкретного штамма в почве, как правило, не коррелируется со скоростью размножения. При использовании микробиологического метода очистки почв от нефтяных загрязнений важно сохранить жизнеспособность бактерий на возможно длительный срок.

Поскольку основу для жидкой и твердой форм биопрепарата составляет штамм одной и той же бактерии, то речь может идти только о скорости их размножения в загрязненной почве.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности очистки почвы от загрязнений нефтепродуктами при использовании жидкой формы биопрепарата.

Достигаемый технический результат - обеспечение стимуляции роста числа бактерий, вносимых в почву.

Поставленная задача решается тем, что способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов заключается в обработке почвы жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии. От прототипа способ отличается тем, что перед обработкой почвы упомянутым биопрепаратом непосредственно в почву вносят азот-фосфорно-калийное минеральное удобрение и дополнительно - рыбную муку.

Согласно проведенным исследованиям, наилучший результат достигается при использовании препарата «Нафтокс» с бактериальной культурой Mycobacterium sp.5KB.

В качестве минерального удобрения в загрязненную почву рекомендуется вносить азофоску в количестве 50-100 г/м2. Расчет рекомендуемого количества азофоски (г/м) основан на агрохимических нормах внесения этого вида удобрения в селькохозяйственные земли.

Рекомендуемое количество вносимой рыбной муки 150-300 г/м2 загрязненной почвы. Как показали испытания, завышение рекомендуемого количества рыбной муки не приводит к существенному росту титра углеводородокисляющих микроорганизмов, но сказывается на финансовых затратах по очистке нефтезагрязненной почвы.

Ниже приводятся примеры реализации заявляемого способа. В этих примерах в качестве минерального удобрения выбрана азофоска (NPK) [ТУ 2186-039-00203789-2003], а в качестве стимулятора роста бактерий была выбрана рыбная мука [ГОСТ 2116-2000 Мука кормовая из рыбы, морских млекопитающих, ракообразных и беспозвоночных. Технические условия]. Азофоска (NPK) является высокоэффективным сложным азотно-фосфорно-калийным удобрением, содержащим питательные элементы, необходимые для жизнеобеспечения микроорганизмов. Рыбная мука производится из отходов рыбного производства и является одной из кормовых добавок в животноводстве.

При лабораторных микробиологических исследованиях добавление в минеральную среду, содержащую соли азота, фосфора и калия, 0.05 и 0.1% рыбной муки в качестве единственного источника углерода повышает титр углеводородокисляющих микроорганизмов, включая Mycobacterium sp.5KB, в 2-2.5 раза, по сравнению с контрольным опытом, что приводит к повышению эффективности утилизации нефтяного загрязнения.

При необходимости перед началом рекультивационных работ нефтезагрязненную почву известкуют до рН 6,8-7,0.

Пример 1. В нефтегазрязненную почву, содержащую 3%мас дизельного топлива, вносят минеральное удобрение - азофоску - в количестве 75 г/м2 и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×107 клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости.

После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза за время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы. Степень очистки почвы от дизельного топлива за 15 суток составляет 56,2%.

Пример 2. В загрязненную дизельным топливом почву (3%мас) вносят азофоску в количестве 75 г/м2 и дополнительно - рыбную муку из расчета 150 г/м, и далее обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в Примере 1. Степень очистки почвы от дизельного топлива за 15 суток составляет 65,3%.

Пример 3. В загрязненную дизельным топливом почву (3%мас) вносят азофоску в количестве 75 г/м2 и дополнительно - рыбную муку из расчета 300 г/м2, и далее обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в Примере 1. Степень утилизации составляет 78,7%.

Пример 4. В нефтезагрязненную почву, содержащую 3 мас.% нефти, вносят минеральное удобрение - азофоску - в количестве 100 г/м и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×107 клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости.

После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза во время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы.

Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 33.7%.

Пример 5. В загрязненную нефтью (3 мас.%) почву вносят азофоску в количестве 100 г/м и дополнительно - рыбную муку из расчета 150 г/м2 и далее обрабатывают жидкой рабочей формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в примере 4. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 42,3%.

Пример 6. В загрязненную нефтью (3 мас.%) почву вносят азофоску в количестве 100 г/м2 и дополнительно рыбную муку из расчета 300 г/м2 и далее действуют, как описано в примере 4. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 57.9%.

Были проведены аналогичные испытания способа на различных типах почв, загрязненных нефтью, авиационным керосином и другими нефтепродуктами. Испытания показали, что способ обработки почвы биопрепаратом «Нафтокс» эффективен при внесении азофоски в количестве 50-100 г/м2, а рыбной муки 150-300

г/м2 загрязненной почвы.

При варьировании количества удобрений и добавок в указанных пределах была подтверждена высокая степень очистки (60-80% и выше). Оптимальное соотношение определяется типом почвы, видом загрязняющего нефтепродукта, степенью загрязнения и временем очистки.

Кроме того, были проведены лабораторные испытания способа с применением не только биопрепарата «Нафтокс» с бактериальной культурой на основе штамма Mycobacterium sp.5KB. Как показано в патенте 2053206 [патент РФ 2053206, опубл. 27.01.1996], аэробные нефтеокисляющие бактерии, такие как Micobacterium phlei, Pseudomonas aeraginosa и Rodococcus species, обладают сходными свойствами и активностью. Испытания заявленного способа с применением жидкой формы биопрепаратов на основе этих бактериальных культур и с предварительным внесением минеральных удобрений и рыбной муки дали описанный выше результат.

bankpatentov.ru