С М. Б. ЦИНБЕРГ, И Б. ИВАНОВСКАЯ. 2002 УДК 614.7:628.544
Л/. Б. Цинберг, И. Б. Ивановская
САНИТАРНО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ОЧИСТКУ
ООО «Научно-производственная фирма "Экобиос"», Оренбург
В связи с принятием Федерального Закона "Об отходах производства и потребления" деятельность в сфере обращения с ними стала одним из приоритетных направлений. Среди всей массы и видов образуемых отходов особое внимание следует уделить нефтешламам — промышленным отходам, загрязненным нефтепродуктами, являющимися наиболее вредными и токсичными.
За многие десятилетия эксплуатации и развития отраслей нефтегазовой промышленности в нашей стране накоплены колоссальные объемы отходов, загрязненных нефтепродуктами. Следует отметить, что в последнее время значительное количество исследований и публикаций посвящены проблеме переработки жидких и пастообразных отходов, отработанных масел и т. д. В основе технологий используется сжигание или переработка с получением целевых продуктов [1, 6|. Однако проблема утилизации твердых промышленных отходов, загрязненных нефтепродуктами, которые сосредоточены на промышленных свалках, шламовых амбарах или полигонах и представляют особую опасность, по-прежнему остаются одним из актуальных направлений.
Основная социально-гигиеническая проблема обусловлена накоплением в промышленных отходах, длительно складируемых на свалках, полигонах, токсичных веществ в высоких концентрациях, опасных для природной среды, животных, растений и человека.
В связи с изложенным основной целью наших исследований и работ являлась разработка эффективной технологии очистки и обезвреживания твердых нефтешла-мов, сосредоточенных на промышленных свалках, шла-монакопителях, отстойниках.
Нами в промышленных масштабах проведены работы по очистке и обезвреживанию твердых отходов, загрязненных нефтепродуктами. Это отработанные глины ОАО "Орскнефтеоргсинтез", складированные на промсвалке, осадки промливневых сточных вод Оренбургского гелиевого завода (ОГЗ). В основе разработанной технологии лежит применение биопрепаратов, содержащих комплекс микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. Технология включает формирование участка работ, где размещаются отходы, агротехнические мероприятия, внесение необходимых минеральных и органических удобрений, активированных препаратов, контроль эффективности очистки [2, 7].
Критериями оценки эффективности технологии являлись изменения содержания нефтепродуктов, группо-
а ¿г
Рис. 1. Групповой углеводородный состав загрязнения промотходов до (а) и после (б) биологической очистки.
I — асфальтены, 2 — метано-нафтеновые углеводороды, 3 — бензольные смолы, 4 — спирто-бензольныс смолы, 5— окисленные нефтепродукты.
НЕФТЕШЛАМОВ, ПРОШЕДШИХ
вого состава нефтяного загрязнения |5], концентрации токсичных металлов, санитарно-гигиенических показателей и токсичности по отношению к растительным тестам — пшенице и простейшим — Paramecium caudatmn |3,4]. На опытных участках также проводили визуальный контроль за ростом естественных трав.
Установлено, что твердые нефтешламы различных производств имеют ряд общих признаков — по существу являются сильно загрязненными нефтепродуктами грунтами. Средняя концентрация нефтепродуктов в отходах составляла 20—30% масс. Кроме того, в них присутствовали токсичные металлы, в большинстве случаев превышающие ПДК. Промотходы имели резкий запах нефтепродуктов, обладали выраженной токсичностью по отношению к растительным тест-культурам и инфузориям, относились ко 2-му, 3-му классам опасности. Осадки регулирующей емкости промливневых сточных вод, кроме того, характеризовались сильным загрязнением санитар-но-опасными микроорганизмами.
Исходные характеристики нефтешламов на примере отработанных глин ОАО "Орскнефтеоргсинтез" представлены в сравнении с их составом после очистки на рис. I.
Результаты исследований и работ показали, что в ходе проведения очистки твердых нефтешламов происходит изменение их состава и токсичных свойств. В течение 1 вегетационного периода (5—6 мес) из токсичных промотходов удаляется основная масса нефтяного загрязнения. Эффективность очистки достигает 80% (рис. 2). Количество экстрагируемых с водой нефтепродуктов снижается на 96,4% (табл. 1). В процессе биологической очистки нефтешламов происходит также окисление фенолов. Существенно, более чем на порядок, снижается концентрация наиболее токсичных подвижных форм меди, цинка, свинца, никеля и хрома (см. табл. 1).
Удаление основной массы токсичных компонентов нефтепродуктов, в том числе мигрирующих в водную среду нефтепродуктов, фенолов, металлов, приводило к существенному снижению токсичности отходов по отно-
Ю.Об 26. Об 77.07 ОГОв ЗО.Ов 09.Ю
Рис. 2. Снижение нефтяного загрязнения промотходов под воздействием микроорганизмов-деструкторов.
По оси абсцисс — дата отбора проб, по оси ординат — концентрация нефтепродуктов, г/кг.
Таблица 1
Изменение концентрации загрязняющих веществ и токсичности твердых нефтешламов после очистки
Показатель До очистки После очистки
Нефтепродукты, г/кг 300,0 52,6
Нефтепродукты в водной вытяж-
ке. мг/л 25,9 2.0
Фенолы, мг/кг 0,05 Отсутствует
Медь (подвижные формы), мг/кг 5,0 0,24
Цинк, мг/кг 13.0 0.5
Свинец, мг/кг 3,25 0,015
Никель, мг/кг 13,0 0,28
Кремний, мг/кг 3,2 0,015
Фитотоксичность Высокая Не токсичны
Токсичность по отношению к Paramecium caudatum
Очень высокая Допустимая
Таблица 2
Изменение санитарно-бактериологических показателей осадков промливневых стоков после биологической очистки
Показатель
До очистки
После очистки
Псрфингенс-титр Отсутствуют Отсутствуют
Коли-титр 0,00003 0,01
Коли-индекс Ю5 Ю3
ОМЧ 4,5-10' 7,3 -106
Характеристика Сильно загрязненные Незагрязненные
шению к Paramecium caudatum и фитотоксичности по отношению к растительной тест-культуре пшенице. Наблюдения за прорастанием семян пшеницы на чашках Петри на прошедших биологическую очистку отходах показало отсутствие подавления всхожести семян по сравнению с контрольными образцами.
К концу вегетационного периода на опытном участке, где были размещены твердые отходы, отмечался нормальный рост естественной луговой растительности, свойственной данной местности, что подтверждало отсутствие токсичности отходов. Удаление загрязнения из твердых отходов, особенно подвижных растворимых форм, способствовало также снижению токсичности по отношению к биотест-культуре Paramecium caudatum. Отходы с высокой токсичностью становятся нетоксичными.
В отличие от твердых отходов ОАО "Орскнефтеорг-синтез" осадки промливневых стоков ОГЗ, содержащие до 20% нефтепродуктов, характеризовались высокой степенью загрязнения по санитарно-бактериологическим показателям. Изменения санитарно-бактериологических показателей представлены в табл. 2, из которой следует, что в процессе биологической очистки отходов происходит уменьшение санитарно-опасных групп микроорганизмов до нормы. Оставшиеся неокисленные в течение 1 вегетационного периода вещества органической природы, классифицируемые как нефтепродукты, по всей вероятности, являются высокомолекулярными, нерастворимыми соединениями, что и определяет их низкую токсичность.
На основании выполненных работ можно сделать следующие выводы:
— биологический метод является весьма эффективным для очистки и обезвреживания твердых отходов, загрязненных нефтепродуктами;
— в течение 1 вегетационного периода из нефтешламов удаляется до 80% загрязнений;
— более чем на 95% снижается миграция нефтепродуктов в водную среду;
— на порядок и более снижается содержание подвижных форм металлов, при этом их концентрация после очистки ниже ПДК;
— до нормы снижаются показатели токсичности по отношению к растительным тест-культурам и простейшим;
— нормализуются санитарно-бактериологические показатели;
— в целом класс опасности отходов повышается до 4-го.
Таким образом, очистка твердых отходов биологическим методом приводит к снижению общего загрязнения, токсичности отходов, а значит к уменьшению негативного техногенного воздействия на все компоненты природной среды.
Л итература
1. Доусон Т., Мерсер Б. Обезвреживание токсичных отходов. — М., 1996.
2. Ивановская И. Б., Цинберг М. Б. // Тезисы докл. 2-го Международного конгресса по управлению отходами "ВЭЙСТТЭК". - М., 2001. - С. 259-260.
3. Методика биотестирования с применением Paramecium caudatum. Разработана Институтом экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина под руководством академика Ю. А. Рахманина. — М., 1996.
4. СанПиН 2.1.7.573—97. Почва. Очистка населенных мест. Бытовые и промышленные отходы. Санитарная охрана почв. — М., 1997.
5. Современные методы исследования нефтей: Спра-вочно-метод. пособие / Под ред. А. И. Богомолова, А. И. Хотынцева. - Л., 1984.
6. Халилов В. 111., Гафуров Р. Р. // Тезисы докл. 2-го Международного конгресса по управлению отходами "ВЭЙСТТЭК". - М., 2001. - С. 270-271.
7. Цинберг М. Б., Ивановская И. Б. //Тезисы докл. Международной конф. "Проблемы загрязнения окружающей среды" ICEP-98. - М., 1998. - С. 141.
Поступила 21.12.01
Summary. Pilot production and production studies using a biological method for treating and neutralizing toxic waste polluted with petroleum products at high concentrations (up to 30%) were conducted. The results have indicated that the use of oil degrading microorganisms is highly promising. Within the first vegetative period as high as 80% of petroleum products withdrew from waste and over 95% of those migrated into the aqueous medium. Purification decreased the content of mobile phases of metals to the values below the maximum allowable concentrations. The waste that is highly toxic for protozoa and the test crop wheat shall be considered to be nontoxic.