CC BY
81
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
Биодеструкция отработанных буровых реагентов на основе синтетических жирных кислот
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 отдел экологического контроля 450080, г. Уфа, ул. Менделеева, д. 148; тел. (347) 2289875, е-mail: prirodnadzor_rb@ufanet.ru
V. B. Barakhnina1, A. A. Khafizova2, I. R. Kireev1
The biodestruction of synthetic fatty acids containing reagents in drilling wastes
1 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062 Ufa, Russia; ph. (347) 2420852, e-mail: pbot@rambler.ru 2 Nature Superintendence Department of Republic Bashkortostan 148, Mendeleeva Str., 450080 Ufa, Russia, ph. (347) 2289875, е-mail: prirodnadzor_rb@ufanet.ru
В результате исследования биодеструкции наиболее распространенных буровых реагентов на основе синтетических жирных кислот выявлена значительная биостойкость буровых добавок «СПРИНТ» и «ИКРЬШО» по сравнению с буровыми добавками «ГЛИТАЛ» и «СМАД-1М». Проведенная оценка фитотоксичности дериватов исследованных буровых добавок показала, что угнетающее влияние полимеров уменьшается по мере их биодеградации, а накапливаемые продукты нефитотоксичны.
Ключевые слова: буровые отходы; биодеструкция; полимерные буровые реагенты; синтетические жирные кислоты.
В настоящее время на нефтепромыслах страны используются более 700 различных химических реагентов, ассортимент которых с каждым годом существенно расширяется: появляются новые продукты, модифицируются уже известные. В процессе бурения для обработки призабойной зоны пласта и увеличения нефтеотдачи наряду с неорганическими реагентами все более широко применяются побочные продукты и отходы производства синтетических высших жирных кислот и спиртов (включая кубовый остаток и кислые стоки), синтетических каучуков и полиолефинов, ал-килароматических углеводородов, фенола, ацетона и др. В последнее время для регулирования основных параметров буровых ра-
Дата поступления 15.08.12
The results of investigation of the biodestruction most using synthetic fatty acids containing drilling reagents are demonstrated that reagents «SPRINT» and «IKFLUID» are more biostability than «GLITAL» and «SMAD-1M». Estimation of the phytotoxic activity of that reagents derivatives demonstrated that the inhibiting effect of fat acid containing drilling reagents decreased with their biodegradation, and the metabolic products accumulated exerted not toxic on the seedlings.
Key words: biodestruction; drilling waste; polymeric drilling reagents; synthetic fatty acids.
створов широкое применение нашли буровые реагенты (БР) на основе синтетических жирных кислот (СЖК). Актуальной задачей является исследование возможности их утилизации и биологического разложения при попадании в окружающую среду.
Целью данной работы явился сравнительный анализ биодеструкции отработанных БР на основе СЖК (IKMUL, IKFLUID, ГЛИТАЛ, СПРИНТ, СМАД-1) в жидкой среде ассоциацией микроорганизмов Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д 2, Fusarium sp. № 56 3 и определение фитотоксичности продуктов биоразложения.
СПРИНТ (ТУ 38-50712-87) - смазочная добавка на основе кубовых остатков СЖК (смесь анионных и неиногенных ПАВ), пред-
ставляет собой порошкообразный продукт светло-желтого или коричневого цвета. СПРИНТ может поставляться в пастообразном виде, в этом случае водный раствор готовится 5—10 %-ной концентрации. ПДКСПРИНТ в водоемах ры-бохозяйственного назначения — 0.001 мг/л 1,4.
ГЛИТАЛ (ТУ 2458-019-32957739-01) -композиция природных высших жирных кислот и полиалкиленгликолей (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76, гигиеническое заключение Минздрава РФ № 77.99.4.240.П.112.32.5.00 от 16.05.2000 г.). ГЛИТАЛ представляет собой вязкую жидкость темно-коричневого цвета, сохраняющую текучесть при отрицательных температурах. рНглитал = 8-9 4.
СМАД-1М (ТУ 2458-001-50780546-2001)
- раствор высокомолекулярных синтетических жирных кислот фракции С20 и выше в керосине или дизельном топливе с добавкой неио-ногенных поверхностно-активных веществ -этаноламинов тех же жирных кислот. Концентрация СМАД-1М в глинистых растворах 0.53.0 %. Класс опасности - 4 4.
IKMUL — первичный эмульгатор в системе ИКИНВЕРТ, легко диспергирующийся в неф-ти. В состав ИКМУЛ входят производные жирных кислот. Температура вспышки ИК-МУЛ — выше 68 оС, температура замерзания
— 5 оС. IKMUL представляет собой темную красно-коричневую жидкость с плотностью 10—20 кг/м3.
IKFLUID — стабилизатор эмульсии и понизитель водоотдачи в системе ИКИНВЕРТ. Суспензия пека в жирной кислоте и органических растворителях. Белая жидкость со слабым смолистым запахом. Дозировка — 3—14 л/м3. Температура вспышки ИКФЛЮИД в открытом тигле — выше 77 оС, замерзания — 5 оС 1.
Для сравнительного анализа биостойкости IKMUL, IKFLUID, ГЛИТАЛ, СПРИНТ и СМАД-1 проводили культивирование ассоциации Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д, Fusarium sp. № 56 в полной минеральной среде Маккланга с добавлением в качестве единственного источника углерода и энергии исследуемых реагентов (1% мас.). В качестве фактора роста использовали дрожжевой автолизат в количестве 0.01 г/л. Контролем служила среда без внесения микроорганизмов. Инокуляцию проводили из расчета 3% объем. ассоциации Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д, Fusarium sp. № 56 в соотношении 1:1:1.
Культивирование осуществляли на термостатированной качалке при 30 оС и частоте вращения 100 мин—1 в течение 7 сут. О биодеструкции отработанных БР судили по снижению перманганатной окисляемости 5 и вязкости культуральной жидкости, приросту гетеротрофных микроорганизмов 6, изменению рН. Начальную и конечную перманганатную окис-ляемость культуральной жидкости определяли титрометрическим методом в Аналитическом Центре МУП «Нефтекамскводоканал» (аттестат аккредитации РОСС RU 0001.5122). Отбор проб проводили в соответствии с ГОСТ Р 51592-2000. Условия выполнения измерений по ПНДФ 14.1:2:4.154-99: температура воздуха — 20±5 оС; относительная влажность воздуха — не более 80%; частота переменного тока -50±1Гц; напряжение электросети — 220±22 В. рН измеряли на иономере И-500 («Аквилон»). Для измерения условной вязкости использовали стандартный полевой вискозиметр (СПВ-5). Динамика изменения перманганатной окис-ляемости культуральной жидкости в опытных колбах представлена на рис. 1.
soo
аоо _ 7оа 600 500 ■ 400 ■ 300 200 ■ 100
ГЛИТАЛ СМАД-1М IKMUL IKFLUID СПРИНТ
■ ДобиоДССТрукЦии 0 после биоДССТ рук Ции
Рис. 1. Перманганатная окисляемость в опытных колбах с отработанными буровыми реагентами на основе СЖК (1.0% мас.) через 7 сут культивирования
Как видно из рис. 1, наибольшее снижение показателя перманганатной окисляемости за 7 сут культивирования ассоциации Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д, Fusarium sp. № 56 отмечено в опыте с ГЛИТАЛ, СМАД-1 и IKMUL — 90, 69 и 51% соответственно. По показателям перманганатной окисляемости можно сделать вывод, что наибольшая степень биодеструкции БР наблюдалась в среде с ГЛИТАЛ.
Результаты исследований условной вязкости представлены на рис. 2.
Рис. 2. Уменьшение условной вязкости в опытных колбах с отработанными БР на основе СЖК (1% мас.)
Из рис. 2 видно, что в опытах с ГЛИТАЛ, СМАД-1 и ПКМиЬ наблюдалось снижение условной вязкости соответственно на 93, 84 и 56 %. В контрольных колбах без внесения микроорганизмов изменения условной вязкости не отмечалось.
Динамика роста гетеротрофных микроорганизмов в жидкой минеральной среде с буровыми реагентами на основе СЖК 1% мас. представлена на рис. 3.
Рис. 3. Динамика роста гетеротрофных микроорганизмов в опыте с отработанными буровыми реагентами на основе СЖК (1% мас.)
Результаты исследований свидетельствуют о способности ассоциации Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д, Fusarium sp. № 56 активно расти в среде с отработанными БР на основе С^КК 1% мас. Так, за 7 сут культивирования общая численность микроорганизмов в среде с ГЛИТАЛ и СМАД-1 увеличилась на 3; IKMUL -на 2 порядка. Наибольшая численность бакте-
рий на протяжении всего эксперимента наблюдалась в варианте с ГЛИТАЛ, а наименьшая — в варианте с СПРИНТ. О биодеструкции свидетельствует и уменьшение рН среды от 9.1 до 8.3.
Для определения фитотоксической активности дериватов отработанных БР на основе СЖК в почве использовали кресс-салат, как наиболее распространенный биоиндикатор. Всхожесть семян в почве с внесением БР на основе СЖК (1% мас.) и ассоциации Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodococcus erythropolis АС 1339 Д, Fusarium sp. № 56 3% объем. оказалась на 32—48 % выше, чем в почве с отработанными БР на основе СЖК без инокуляции. Это позволяет сделать заключение, что накапливаемые продукты метаболизма БР не являются токсичными для проростков.
По биостойкости исследованные отработанные БР на основе СЖК можно расположить в следующей последовательности:
ГЛИТАЛ>СМАД-1>IKMUL> >IKFLUID>СПРИНТ. Повышенная биостойкость СПРИНТ объясняется, по-видимому, наличием в его составе кубового остатка производства СЖК. Присутствие в составе IKFLUID пека повышает его биостойкость по сравнению с IKMUL, ГЛИТАЛ и СМАД-1. Продукты биодеструкции исследованных БР на основе СЖК ассоциацией Pseudomonas putida ВКМ 1749 Д, Rhodo-coccus erythropolis АС 1339 Д, Fusarium sp. №56 не являются фитотоксичными.
Литература
1. Барахнина В. Б., Киреев И. Р., Свинарев В. В. Основы технологии очистки отходов нефтегазового комплекса и оценка ущерба окружающей среде.— Уфа: Изд-во РИО РУНМЦ МО РБ, 2009.— 242 с.
2. А.с. №180597 СССР Штамм бактерий Rhodococcus erythropolis, используемый для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов / Г. Г.Ягафарова, И. Н. Скворцова, А. П. Зиновьев, И. Р. Ягафаров // Изобретения.— 1993.— С.52.
3. Пат. №2126041 РФ Штамм микромицета Fusarium sp. №56 для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов/ Ягафарова Г. Г., Гата-уллина Э. М., Мавлютов М. Р., Сафаров А. Х., Ягафаров И. Р. // Б.И.— 1999.— №4.
4. Рязанов Я. А. Энциклопедия по буровым растворам.— Оренбург: Летопись, 2005.— 215 с.
5. Лурье Ю. Ю. Унифицированные методы анализа вод.— М.: Химия, 1973.— 320 с.
6. Руководство к практическим занятиям по микробиологии /под. ред. Н.С. Егорова.— М.: Изд-во МГУ, 1983.— 210 с.
