CC BY
86
УДК 502.521
В. Б. Барахнина (к.т.н., доц.)1, А. А. Хафизова (спец.-эксперт)3, И. Р. Киреев (к.х.н, доц.)2
Исследование возможности использования фосфогипса при биоочистке буровых сточных вод
Уфимский государственный нефтяной технический университет, 1 кафедра прикладной экологии, 2кафедра промышленной безопасности и охраны труда 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2420852, e-mail: pbot@rambler.ru 3Управление Росприроднадзора по Республике Башкортостан тел. (347) 2287661, e-mail: wisdom87@yandex.ru
V. B. Barakhnina1, A. A. Khafizova3, I. R. Kireev2
The investigation of using of phosphogypsum in drilling discharged waters biopurification
1,2Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; ph. (347) 2420852, e-mail: pbot@rambler.ru 3Upravlenie Rosprirodnadzora in Republic Bashkortostan ph. (347) 2287661, e-mail: wisdom87@yandex.ru
Исследована возможность использования ассоциации микроорганизмов-деструкторов: Rhodo-coccus erythropolis BKM АС-1339Д, Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16), Pseudomonas putida ВКМ 1301 и фосфогипса при биоочистке буровых сточных вод. Показано, что фосфогипс в количестве 1% мас. значительно ускоряет процесс биодеструкции карбоксиметилцеллюлозы и полиакриламида данной ассоциацией микроорганизмов.
Ключевые слова: буровые сточные воды; по-лиакриламид; карбоксиметилцеллюлоза; биодеструкция.
Буровые сточные воды (БСВ) образуются при бурении скважин в результате частичного сброса отработанного бурового раствора, охлаждении штоков насосов, обмывке резьбовых соединений бурильных труб, очистке сеток вибросит, а также при мойке оборудования и производственных площадок. БСВ имеют сложный и переменный состав, который колеблется в широких пределах. Основными компонентами этих вод являются глина, нефть, утяжелитель, водорастворимые полимеры (акриловые, целлюлозосодержащие, лигносульфонатные и др.). Наличие в БСВ последних, стабилизирующих коллоидную систему, снижает эффективность физических и физико-химических методов очистки 1 (отстаивания, безреагентной флотации и фильтрации и др.). Поэтому в настоящее время широкое распространение получили биотехнологические методы очистки БСВ 2, основанные на биодеструкции органических загрязнителей. Эффективность методов в значительной степе-
Дата поступления 29.03.11
A microbial consortium of Rhodococcus erythropolis BKM АС-1339Д, Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16), Pseudomonas putida ВКМ 1301 and phosphogypsum was tested for the ability to remove polymeric reagents from drilling discharged waters under laboratory conditions. The phosphogypsum in an amount of 1% wt. intensified significantly the biological destruction of polyacrylamide and carboxymethylcellulose.
Key words: drilling discharged waters; biodestruction; polyacrylamide and carboxy-methyl-cellulose.
ни зависит как от активности микроорганизмов-деструкторов, так и от наличия в среде макро- и микроэлементов. Недостаток одних из наиболее важных элементов — фосфора и кальция — является лимитирующим фактором процесса биоочистки БСВ.
Кальций (СаО — 39—40 %) и фосфор (P2O5 — 1—1.5 %) входят в состав отхода сернокислотной и меланжевой переработки фосфатного сырья при производстве минеральных удобрений 3. Поэтому было сделано предположение о возможности вторичного использования отхода производства минеральных удобрений — фосфогипса — в качестве дешевой, доступной и эффективной минеральной добавки, стимулирующей рост микроорганизмов-деструкторов при очистке БСВ.
Материалы и методы исследования
Эффективность фосфогипса в качестве минеральной добавки, стимулирующей рост микроорганизмов, исследовали на модельной уста-
новке по биоочистке БСВ ПО «Ухтанефтегаз-геология» следующего состава, %: бентоглино-порошок — 4.0; ПАА гидролизованный — 0.3; хлорное железо - 0.015; КМЦ-700 - 0.12; хлорид калия — 0.5; вода пресная — до 95.065.
Класс токсичности данного БСВ — IV — рассчитан согласно 4 c применением программных средств «Интеграл» («Расчет класса токсичности», Версия 1.0).
Биоочистку осуществляли при помощи ассоциации непатогенных микроорганизмов-деструкторов: Rhodococcus erythropolis BKM АС-1339Д 5'6; Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16); Pseudomonas putida ВКМ 1301 (3% об.) 2
Фосфогипс вносили в количестве 0.5; 1; 5 и 10% мас. Контролем служил образец БСВ без минеральных добавок. Культивирование проводили в течение пяти суток на термостатированной качалке при 28—30 0С.
О стимулирующей способности фосфо-гипса судили по убыли ПАА и КМЦ, изменению рН и приросту гетеротрофных микроорганизмов. Определение содержания КМЦ осуществляли фенольно-сернокислым методом 7, ПАА — спектрофотометрически после окрашивания дитизоном 8.
Результаты исследований представлены на рис. 1—3.
Результаты и их обсуждение
Установлено, что уже за трое суток культивирования в опыте с добавлением 1.0% мас. фосфогипса степень биодеструкции КМЦ в БСВ была на 66.8% выше, чем в контроле, и составила 99.8%. Увеличение концентрации фосфогипса в 5 и 10 раз не привело к значительному ускорению процесса биоразложения (рис. 1).
Рис. 1. Степень биодеструкции КМЦ (SK) в НСВ с добавлением фосфогипса, %
При добавлении 0.5% мас. фосфогипса степень биодеструкции за аналогичный период времени достигла лишь 45.3% мас.
100
Sn,°o
80
60
40
20
JTL JTL
24
48
72
Т. час
96 120
■ 0,5; □ 1; ■ 5; И10; Иконтроль
Рис. 2. Степень биодеструкции ПАА (8„) в НСВ с добавлением фосфогипса, %
Из рис. 1 и 2 следует, что ПАА является менее доступным субстратом для ассоциации, так за 3 суток культивирования достигнута его биодеструкция на 15%. На 4 сутки она составила 53—56 %, что объясняется явлением диауксии.
Рис. 3. Изменение численности гетеротрофных микроорганизмов в НВС с добавлением фосфогипса, %
Изучение динамики численности гетеротрофных микроорганизмов показало, что внесение фосфогипса в БСВ при биоочистке ассоциацией позволило в течение всего эксперимента поддерживать численность микроорганизмов-деструкторов на максимально достигнутом высоком уровне. Использование ассоциации непатогенных микроорганизмов-деструкторов Rhodococcus erythropolis BKM АС-1339Д, Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16) и Pseudomonas putida ВКМ 1301 при биоочистке БСВ позволило снизить их токсичность, что доказано расчетным методом.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы: фосфогипс в количестве 1% мас. интенсифицирует процессы биоочистки БСВ, выступая в качестве источника макроэлементов для роста микроорганизмов-деструкторов, поэтому может быть заменителем более дорогих источников фосфора и кальция.
Литература
1. Гусев А. П. // Экология и промышленность России.- №1.- 2008.- С. 39.
2. Ягафарова Г. Г., Мавлютов М. Р., Гатауллина Э. М. // Горный вестник.- №4.- 1998.- С.43.
3. Головцов М. В., Ягафарова Г. Г., Леонтьева С. В. // Башкирсткий экологический вестник.-№2.- 2007.- С. 32.
4. СП 2.1.7.1386-03 «Санитарные правила по определению класса опасности токсичных отходов производства и потребления», утв. Мин. здравоохранения РФ постановлением №144 от 16 июня 2003 г.
5. Патент РФ №2093478 /Г. Г.Ягафарова, М. Р. Мавлютов и др. // Б. И.- 1997.
6. Патент РФ №2126041 / Ягафарова Г. Г., Скворцова И. Н., Зиновьев А. П. и др. // Б. И.- 1991.
7. Синицын А. П., Гусаков А. В., Черноглазов В. М. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов/ Под ред. Г.С. Савельевой.- М.: Изд-во Московского университета.- 1995.- 202 с.
8. Шарипов А. У., Долганская С. И. Методика количественного анализа акриловых полимеров.-Тюмень: Изд. Тюмень НИПИнефть.- 1981.46 с.
