CC BY
13
М. Н. Ненашева, кандидат технических наук, вице-президент по науке и инновационному развитию, ООО «Научно-производственная фирма «Экобиос» М. Б. Цинберг, доктор медицинских наук, профессор, академик РАЕН, президент, ООО «Научно-производственная фирма «Экобиос» e-mail: [email protected]
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Внедрение абсорбентов с применением новых химических реагентов для интенсификации процессов очистки природного газа от сероводорода, диоксида углерода и сероорганических соединений ставит на первый план проблему их экологической безопасности при попадании в окружающую среду. Микробные экотехнологии наиболее перспективны и универсальны с целью применения микроорганизмов-деструкторов для утилизации растворенных органических веществ в высоких концентрациях и для обогащения активного ила.
Ключевые слова: абсорбент, природный газ, микроорганизмы-деструкторы, экотехнологии.
Разработка и освоение месторождений, содержащих сероводородсодержащее углеводородное сырье, сопровождается возникновением природоохранных проблем, связанных, в первую очередь, с защитой гидросферы от ксенобиотиков (органических загрязнений), присутствующих в промышленных сточных водах.
Известно, что во многих отраслях промышленности внедрение биотехнологий является наиболее приоритетным направлением с технологической, экологической и экономической точек зрения.
Деятельность ООО НПФ «Экобиос» основана на применении инновационных биотехнологий и технических решений для обеспечения экологической безопасности объектов нефтяной и газовой промышленности.
В настоящее время основным направлением интенсификации процессов очистки природного газа от сероводорода, диоксида углерода и сероорганических соединений является разработка новых композиций абсорбента на основе аминовых соединений [6]. Внедрение абсорбентов с применением новых химических реагентов ставит на первый план проблему их экологической безопасности при попадании в окружающую природную среду.
В связи с этим актуальными являются фундаментальные исследования, направленные на поиск и селекцию микроорганизмов-деструкторов, способных утилизировать органические соединения (ксенобиотики) с последующей разработкой на их основе экотехнологий очистки сточных вод и исследованиями этих процессов, которые носят прикладной характер.
Микробные экотехнологии - наиболее перспективны и универсальны как процессы, необходимые для наработки биомассы микроорганизмов-деструкторов с целью их применения для утилизации растворенных органических веществ в высоких концентрациях и для обогащения активного ила [8]. Экотехнология включает: поиск и селекцию микроорганизмов-деструкторов, разработку технологии и оборудования, привязку установки по наработке биомассы микроорганизмов-деструкторов к существующей технологической схеме [4, 10]. Ключевым звеном в технологической схеме системы очистки сточных вод является биологическая стадия с применением авторской биотехнологии «Трофактор». Биотехнология «Трофак-тор» - это процесс интенсивной биологической очистки сточных вод, основанный на таких природных явлениях, как адгезия клеток, сукцессия микроорганизмов, трофическая цепь гидробионтов и самоочищение водоемов. Биотехнология реализуется в прямоточном секционированном сооружении «Трофактор», в котором размещены рамочные каркасы с насадкой для закрепления микроорганизмов и система мелкопузырчатой аэрации.
Проведение исследований сопровождается химико-аналитическим контролем проб. Контроль осуществляется по следующим основным показателям: активность среды (величина рН), взвешенные вещества, химическое потребление кислорода (ХПК).
Надежность получаемых аналитических показателей обеспечивается применением только гостируемых методик, внесенных в Государственный реестр методик количественного химического анализа [7].
150
ИНТЕЛЛЕКТ. ИННОВАЦИИ. ИНВЕСТИЦИИ
1/2013
В последние годы для контроля роста бактерий получили распространение биохимикофизиологические испытания, основанные на сравнении параметров, характеризующих нормальное поведение биокультуры, с теми же параметрами, наблюдаемыми под воздействием загрязненной воды. Одним из таких методов является метод оценки роста аэробных бактерий активного ила. Сущность метода заключается в оценке потенциального подавляющего действия стоков на бактериальное сообщество микроорганизмов активного ила (международный стандарт ИСО 15522 [1]). Определение и оценка степени токсичности сточных вод, содержащих метанол, этиленгликоль, диэатноламин и абсорбент «Новамин», проводились на биотест-объектах в соответствии с методическими рекомендациями Главного управления аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности при Минприроды России [2]. В данной работе нами применялись методы биотестирования с использованием тест-объектов из разных систематических групп - инфузорий Paramecium, штамма бактерий E.coli, растительной тест-культуры -пшеницы.
Впервые в мировой практике для очистки токсичных сточных вод с концентрацией диэтанола-мина (ДЭА) до 5000 мг/л реализована стационарная установка очистки стоков в промышленном масштабе на Тенгизском газоперерабатывающем заводе (СП «Тенгизшевройл», Казахстан). Установка эксплуатируется с 1990 года по настоящее время [5].
Добыча углеводородного сырья сопряжена с образованием подтоварной воды, содержащей метанол в высоких концентрациях, который можно извлекать как ценный продукт и повторно ис-
пользовать на производстве. При этом возникает проблема утилизации водометанольной смеси с содержанием метанола до 30000 мг/л.
Биотехнология очистки метанольных сточных вод, основанная на применении специализированных микроорганизмов и авторского технологического оборудования, успешно внедрена и сдана в эксплуатацию на Сургутском заводе стабилизации газа ООО «Сургутгазпром» [3].
Узел наработки биомассы (УНБ) микроорганизмов-деструкторов абсорбента «Новамин» для обогащения активного ила внедрен на газоперерабатывающем заводе ООО «Газпром добыча Оренбург». В ходе длительной эксплуатации узла наработки биомассы в нем сложился биоценоз, адаптированный к высоким нагрузкам по ХПК, включающий микроорганизмы-деструкторы абсорбента «Новамин».
Для улучшения утилизации абсорбента «Новамин» и его компонентов накопительная биомасса была селекционирована на питательных средах с содержанием органических веществ в количестве 200 мг/л и 1000 мг/л.
Концентрация 200 мг/л принята согласно технологическому регламенту [9], а концентрация 1000 мг/л выбрана как максимальная в случае залпового сброса высококонцентрированных сточных вод.
Для подтверждения утилизации эфиров метилового спирта (ЭМС), нового компонента абсорбента «Новамин», в концентрации 1000 мг/л накопительную культуру биомассы из узла наработки биологических очистных сооружений ГПЗ и музейную культуру культивировали на жидкой среде в периодическом режиме. Результаты, представленные в таблице 1, свидетельствуют о том, что ЭМС полностью усваивается
Таблица 1
Рост микроорганизмов-деструкторов на жидкой среде с ЭМС в концентрации 1000 мг/л
Показатели 0 часов 6 часов 24 часа 30 часов Эффективность, % (30 час.)
а р - к ей з муз накопительная к-ра УНБ а р - к ей з муз накопительная к-ра УНБ музейная к-ра накопительная к-ра УНБ а р - к ей з муз накопительная к-ра УНБ а р - к ей з муз накопительная к-ра УНБ
ЭМС, мг/дм3 1000 1000 - - 375 350 17 отс. 98,3 100
Активность среды, рН 6,5 6,5 7,0 7,05 7,0 6,9 6,9 6,77 - -
Оптическая плотность (d=530 нм), d 0,178 0,19 0,194 0,22 0,23 0,288 0,27 0,35 - -
ХПК, мг/дм3 1670 1670 - - - - 126,8 68,8 92,5 95,9
микроорганизмами-деструкторами и деструктивная активность накопительной культуры из УНБ не уменьшилась в ходе эксплуатации. Кроме того, в ходе культивирования наблюдается подщелачи-вание среды.
Данные, приведенные в таблице 1, свидетельствуют, что накопительная культура из УНБ полностью утилизирует ЭМС и обеспечивает более эффективную очистку по органическим загрязнениям. Это объясняется адаптацией микроорганизмов-деструкторов к высокой концентрации загрязнений и сложившимися трофическими связями в биоценозе активного ила, способствующими более глубокому изъятию органических загрязнений из состава сточных вод.
Ввод УНБ обеспечил рост и стабилизацию дозы активного ила в окситенке биологических очистных сооружений. До ввода узла наработки
биомассы доза ила в среднем составляла 0,71 г/ дм3, после ввода доза ила увеличилась в среднем до 2,18 г/дм3, т.е. прирост дозы активного ила составил более 200%.
Оценка эффективности процесса очистки в случае залповых сбросов показала, что до ввода УНБ эффективность очистки снижалась до нуля, а после ввода УНБ эффективность очистки достигла 70%.
Внедрение новой экотехнологии, а также стабилизация качества сточных вод по ХПК позволили повысить эффективность очистки по органическим загрязнениям на 15-20%.
Узел по наработке биомассы микроорганизмов-деструкторов может быть рекомендован для внедрения на других нефтегазохимических предприятиях с целью обогащения активного ила для утилизации вновь применяемых реагентов.
Литература
1. Контроль токсичности по росту микроорганизмов активного ила (стандарт ИСО15522) // В энциклопедическом справочнике «Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам» / под ред. Г. С. Фомина. - М. : Прожектор, 2000.
2. Методические рекомендации Главного управления аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности при Минприроды России о порядке проведения технологического контроля сточных вод от 5.04.96.
3. Материалы заседания секции НТС ОАО «Газпром» «Экологическая и промышленная безопасность объектов газовой промышленности. Энергосбережение». - Оренбург, 2007. - С. 65.
4. Ненашева, М. Н. Микробная очистка сточных вод газоперерабатывающих заводов : дис. ... канд. тех. наук / М. Н. Ненашева. - Оренбург, 1988.
5. Ненашева, М. Н. Микробная очистка сточных вод, содержащих токсичные вещества / М. Н. Ненашева, М. Б. Цинберг // Гигиена и санитария. - М. : Медицина, 1999. - № 1. - С. 52-53.
6. Отчет о НИР «Проведение исследований по оптимизации процесса обогащения активного ила биомассой микроорганизмов-деструкторов абсорбента «Новамин». - Оренбург, 2005.
7. Перечень методик, внесенных в государственный реестр методик количественного химического анализа. Минздрав России. - М., 1998.
8. Ротмистров, М. Н. Микробиология очистки воды / М. Н. Ротмистров, П. И. Гвоздяк, С. С. Став-ская. - Киев : Наукова думка, 1978. - С. 268.
9. Технологический регламент на проектирование опытно-промышленной установки по наработке биомассы микроорганизмов-деструкторов абсорбента «Новамин» для обогащения активного ила очистных сооружений ОГПЗ и АГПЗ. - Оренбург, 2000.
10. Цинберг, М. Б. Гигиенические аспекты микробиологии и биотехнологии очистки промышленных сточных вод при добыче и переработке высокосернистого углеводородного сырья Прикаспия : дис. ... д-ра мед. наук / М. Б. Цинберг. - Оренбург, 1993.
