УДК 502.65 © Ф.А. Каменщиков, Л.Н. Черных, В.П.Мурыгина, 1998
Ф.А. Каменщиков, Л.Н. Черных (УдмуртНИПИнефть), В.П. Мурыгина (ОАО «Катарсис»)
F.A.Kamenschikov, L.N.Chernih (UdmurtNIPIneft), V.P.Murigina (OAO "Katarsis")
Технология очистки воды и грунта от нефтяных загрязнений применительно к условиям Удмуртии
Г
LJ
Technology of water and soil cleaning from oil pollution under conditions of Udmurtia
Evaluated is the possibility of applying domestic and foreign-made ("Pit-Sorb") biological agents and sorbents for cleaning water and soil from oil spills under conditions of Udmurtia. Procedure to conduct studies is reviewed. Results of the water and soil models experiments are presented.
связи с резким ухудшением экологической обстановки решение проблем защиты растительного и животного мира от техногенного воздействия становится настоятельной необходимостью. В Удмуртии экологическая проблема, включающая и очистку территории республики от нефтяных загрязнений, стоит довольно остро.
Широко известны разнообразные зарубежные технологии по очистке грунтов и водной поверхности от нефтяных загрязнений, которые основаны на применении разнообразных биопрепаратов, стимуляторов процессов биодеградации, сорбентов на растительной основе. Отечественные биопрепараты и сорбенты, как правило, по эффективности не уступают зарубежным и даже часто лучше их, но в силу обстоятельств хуже рекламируются и мало известны широкому потребителю.
В статье рассмотрена возможность использования биопрепаратов и сорбентов отечественного и импортного (специально приготовленного сорбента на основе ка-надскогомха "Пит Сорб", фирма "МИНИ ОИЛ") производства для очистки воды и грунта применительно к условиям Удмуртии.
Были поставлены и решены следующие задачи.
1. Проверка активности биопрепарата «Родер» при очистке моделей грунта и воды, загрязненных нефтью Ельниковского месторождения при концентрации загрязняющего агента 5% (50000 мг/кг) и 0,1% (100 мг/л), и сравнение ее с активностью аборигенной микрофлоры.
2. Проверка эффективности очистки моделей грунта и воды, загрязненных неф-
тью этого же месторождения в тех же кон-
центрациях, биопрепаратом «Родер» в
присутствии сорбентов «Пит Сорб» и ак-
тивированного местного торфа в сравнении
с аборигенной микрофлорой.
Используемая в экспериментах нефть
Ельниковского месторождения содержа-
ла асфальтены массовой долей 5,19%; смолы - 20,82%; парафины - 3,37%; серу - 2,64%. Вязкость ее при температуре 20°С 54,80 мПа-с, плотность 0,8964 г/см3, температура застывания составляла -8°С.
В качестве модели грунта применялся песок с размером зерен до 100 мкм. Одна порция песка для определения примесей и среды была промыта дистиллированной водой в соотношении 1:1, в которой после фильтрования были определены: рН = 6,92; содержание ионов, мг/л:
ЗО;!+ - 23,87; НСО + - 23,18; Са2+ - 1,43 Mg4+ - 1,45; (К+^)+ - 22,13; С1 ^ - 9,79:
общая минерализация равнялась 0,082 г/л.
В качестве модели воды, а также для увлажнения модели грунта, приготовления раствора солей - источников дополнительного питания для бактерий из биопрепарата и для аборигенной микрофлоры использовалась водопроводная вода, содержащая ионы, мг/л: ЗО 2+ - 21,40; НСО + - 39,08; С1- -18,27; Са2+ - 31,4;
- 10,99; (К + №)+ - 17,59; общая минерализация составляла 0,24 г/л; рН = 7,19; плотность 1 г/см3.
Биопрепарат «Родер», применяемый в эксперименте, является смесью двух
штаммов Rhodococcus sp ^ 1418 и 1715),
разрешенных Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации к экспериментальной проверке в полупромышленных условиях. Препарат представляет собой сметанообразную массу из живых, сконцентрированных методом ультрафильтрации клеток двух штаммов родококков с титром 1х109 кл/мл.
Препарат перед применением разводился таким образом, чтобы число живых клеток не превышало в почве 1- 106-8 кл/мл; в воде 1- 104 кл/мл в соответствии с ПДК, установленным для препарата Комитетом Российской Федерации по рыболовству.
Для интенсификации процессов жизнедеятельности бактерий биопрепарата «Ро-
дер» в рабочую суспензию препарата перед его применением добавлялся раствор солей в качестве дополнительных источников азота, фосфора, калия. Такой же раствор солей и в той же концентрации добавлялся в контрольные сосуды для питания аборигенных бактерий, причем концентрация солей в моделях воды была в 10 раз ниже, чем в моделях грунта во всех опытах. Торф, используемый в эксперименте, был взят с месторождения "Сокол" (Удмуртия) и предварительно обработан по специально разработанной УмуртНИПИнефтью методике.
Модели грунта (навески по 500 г) помещались в стеклянные кристаллизаторы, затем добавлялась нефть в количестве 5% массы грунта, что, согласно классификации Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов, соответствует очень высокому уровню загрязнения.
В вариантах с сорбентами в сосуды с загрязненной моделью песка или воды вносились определенные навески «Пит Сорб» или торфа. Затем в контрольные пробы добавлялись водопроводная вода для увлажнения модели грунта и (или) растворы солей для активизации аборигенной микрофлоры. В исследуемые пробы в таком же объеме вместе с раствором солей вводился биопрепарат. После тщательного перемешивания до однородного состояния из всех проб, в том числе и контрольных, отбирались пробы грунта массой 3 г для фиксирования нулевой точки (исходного уровня) загрязнения.
Пробы грунтов для анализа нефтяного загрязнения отбирались из каждого кристаллизатора в трех-пяти точках шприцом вместимостью 5 см3. Шприц в грунт вводился вертикально и отбирались образцы объемом 2 см3, которые переносились в бюксы вместимостью 20-25 мл и тщательно перемешивались.
Модель воды (водопроводная вода) разливалась по 400 мл в стеклянные стаканы вместимостью 800-1000 мл, в которые до-
80 3/1998
бавлялась нефть в количестве 0,5 мл, т. е. создавался низкий уровень загрязнения 0,1%, соответствующий 1000 мг/л. В варианты с сорбентами добавлялись нужные концентрации сорбента «Пит Сорб» или активированного торфа. По условиям опыта, при необходимости, вводили растворы солей и биопрепарат «Родер». Все исследования проведены на трех параллельных пробах. Контрольная проба на содержание загрязняющего агента была взята также из стаканов, в которые были внесены сорбенты. При этом контролировалось изменение ионного состава воды из-за внесения сорбента «Пит Сорб» и торфа.
Эксперименты на моделях загрязненного грунта и воды проводились при комнатной температуре и естественном освещении. Во всех опытах для поддержания моделей грунта в слегка увлажненном состоянии осуществлялся периодический (2-4 раза в неделю) полив в зависимости от влажности окружающего воздуха. Затем модель грунта тщательно перемешивалась, начиная с контрольных вариантов, для равномерного увлажнения. В емкости с водой по мере испарения подливалась водопроводная вода до первоначального уровня.
Анализ исходного уровня загрязнения и дальнейший мониторинг процесса очистки модели грунта и воды от нефтяного загрязнения проводили, используя общепринятые методы.
Микробиологический контроль выполнялся методом предельных разведений и заключался в определении числа жизнеспособных клеток в исходном биопрепарате, контрольных и исследуемых пробах путем высева их на питательные среды. В качестве питательных сред использовались мясопептонный агар (МПА), мясопеп-тонный бульон (МПБ) и среда «Раймонда» (для углеводородокисляющих бактерий). Визуальный контроль за состоянием моделей грунта и воды в процессе очистки осуществлялся постоянно, пробы на химический и микробиологический анализы отбирались через каждые 18 сут.
В качестве контрольных моделей грунта исследовались следующие комбинации:
1) модель грунта + вода;
2) модель грунта + вода + нефть;
3) модель грунта + вода + нефть + соли (аборигены).
Моделями с исследуемыми препаратами являлись:
4) модель грунта + вода + нефть + соли + «Родер»;
5) Модель грунта + вода + нефть + соли + «Пит Сорб» (аборигены);
6) модель грунта + вода + нефть + соли + «Пит Сорб» + «Родер»;
7) модель грунта + вода + нефть + соли + торф (аборигены);
8) модель грунта + вода + нефть + соли + торф + «Родер».
Очистку воды от нефтяных загрязнений исследовали на идентичных композициях и
в той же последовательности, но вместо модели грунта брали водную фазу.
Численность внесенных с биопрепаратом клеток родококков равнялась
1- 107 кл/мл, численность аборигенных бактерий составляла 1- 106-7 кл/мл; по видовому составу - это в основном «псевдомонады».
Результаты анализа начального и последующего уровня загрязнений во всех вариантах опытов представлены в табл.1. Из нее видно, что практически во всех моделях, в том числе и в модели 2 (контрольной), куда не вносилось дополнительное питание в виде раствора солей, происходят процессы деградации нефтяных загрязнений различной интенсивности. Достаточно интенсивно идут очистительные процессы при внесении биопрепарата «Родер» как индивидуально, так и в сочетании с активированным торфом (модели 4 и 8): степень очистки составила соответственно 53,6 и 53,9%. Менее интенсивно осуществляется очистка при применении биопрепарата с «Пит Сорб» - 33,5%. Однако наличие аборигенных бактерий с этим же сорбентом и добавкой раствора солей азота, фосфора и калия показали самый высокий уровень очистки через 18 сут после начала эксперимента - 66,1%. В модели с торфом и солями аборигенные бактерии снижают уровень загрязнения на 54,9% за такой же период времени.
После отбора всех необходимых проб в контрольные модели были внесены вода и (или) растворы солей, а в модели с исследуемыми препаратами - новые порции биопрепарата с солями в тех же объемах, что и жидкость в контрольных вариантах.
Через 36 сут с начала эксперимента до начала третьей обработки был проведен визуальный контроль всех моделей, отобраны пробы для микробиологического и химического анализов. Влажность моделей грунта во всех вариантах была удовлетворительной. Модели грунта, в которых присутствовали «Пит Сорб» или активированный торф, визуально были св
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.