CC BY
28
© О.В. Аверина, С.П. Месяц, 2013
УДК 631.95 (075.8)
О.В. Аверина, С.П. Месяц
ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ МАЗУТА ИЗ НЕФТЕЛОВУШЕК
Разработана технология утилизации мазута из нефтеловушек очистных сооружений укладкой в бурты в смеси с песком и нефтеокисляюшей микрофлорой на сорбенте-носителе, последуюшим переносом на открытую плошадку с водоупорным слоем и посевом многолетних трав под полимерным покрытием. Ключевые слова: мазут, нефтеловушка, бурты, нефтеокисляюшая микрофлора, сорбент-носитель, полимерное покрытие.
Загрязнение природной среды нефтью и нефтепродуктами является одной из крупнейших проблем не только топливно-энергетического комплекса, но и других отраслей промышленности.
Значительные загрязнения на промышленных предприятиях происходят там, где длительное время функционируют крупные стационарные склады (хранилища) нефтепродуктов, очистные сооружения которых накапливают большое количество отходов. В связи с этим, актуальной является проблема утилизации мазута из нефтеловушек очистных сооружений на промышленных предприятиях.
В процессах самоочищения природных сред от нефтяных загрязнений ведущую роль играют микроорганизмы, обладающие высокой пластичностью, имеющие мощные ферментные системы, благодаря которым загрязняющие вещества подвергаются деструкции. Одним из перспективных направлений в решении проблемы снижения нефтяных загрязнений природной среды является активизация микробиологических процессов, лежащих в основе природных факторов самоочищения.
Известно два подхода к биодеградации нефтяных углеводородов: интродукция в загрязненную среду специально подобранных ассоциаций микроорганизмов-деструкторов различных классов углеводородных загрязнений, активизация аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры путем создания оптимальных условий для её развития. Наиболее перспективны биотехнологии, предусматривающие сочетание этих двух подходов.
Разработана технология утилизации мазута из нефтеловушек очистных сооружений, основанная на укладке в бурты мазута в смеси с песком и нефтеокисляющей микрофлорой на сорбенте-носителе с последующим переносом смеси на открытую площадку с водоупорным слоем и посевом многолетних трав под полимерным покрытием.
Использование сорбентов в качестве носителей нефтеокисляющей микрофлоры сокращает период адаптации интродуцируемых штаммов за счёт образования биоплёнки на сорбенте. Значительная удельная поверхность биопленки на несколько порядков снижает нагрузку по органическим веществам на единицу площади поверхности прикрепленных
250
июнь июль август сентябрь
октябрь
1 □ Деворойл + Версойл 3 □ Дестройл + Версойл
-
§
н я
¡и о
и
2 □ Деворойл + вспученный вермикулит 4 □ Дестройл + вспученный вермикулит
Рис. 1. Динамика утилизации мазута из нефтеловушки в буртах на поддоне
микроорганизмов. Это приводит к образованию специфической, качественно иной микрофлоры в составе биопленки, способной к более полному окислению загрязняющих веществ, так как:
• закрепленные клетки отличает высокая стабильность к внешним воздействиям и влиянию инактивирую-щих агентов,
• каталитические реакции активно протекают при большой плотности клеток,
• создание условий размножения клеток на носителе позволяет добиться высокой ферментативной активности связанных клеток в течение длительного времени [1].
Использование интегрированной системы микроорганизмов и растений позволяет значительно интенсифицировать процессы биоремедиации неф-тезагрязненных грунтов.
Растения стимулируют развитие ризосферных бактерий, иммобилизу-
ют загрязнители, адсорбируя их на своих корнях, осуществляя процесс фитостабилизации. В ризосфере растений численность микроорганизмов на несколько порядков выше, чем в почве без растений. Корневые выделения растений, изменение физико-химических условий среды обитания в зоне ризосферы создают благоприятные условия для развития бактерий, участвующих в процессах трансформации углеводородов нефти.
Высеваемые травосмеси состоят из видов, устойчивых к нефтяным загрязнениям, с развитой корневой системой, которая разрыхляет уплотнившийся под воздействием загрязнения грунт, улучшается воздухообмен в корнеобитаемом слое. Корневые выделения в ризосфере растений повышают биохимическую активность как местной, так и интродуци-рованной углеводородокисляющей микрофлоры.
Полимерное покрытие, создаваемое после посева многолетних трав, обеспечивает повышение водоудер-живающей способности корнеоби-таемого слоя, стабилизацию гидротермического режима, способствует росту и развитию растений при наличии загрязнения [2].
При выборе микробиологических препаратов учитывалась их способность подвергать деструкции различные нефтепродукты, в том числе мазут, при этом предпочтение отдавалось препаратам, состоящим из угле-водородокисляющих микроорганизмов, работающих при низких температурах, выпускаемых в промышленных масштабах. На основании лабораторных исследований и опытно-промышленных работ определены следующие микробиологические препараты:
— Деворойл, в состав которого входят вегетативные клетки непатогенных штаммов нескольких куль тур — Rhodococcus sp., Rhodococcus maris, Rhodococcus eritropolis, Pseudomonas stutzeri, Candida lipolytica, обладающих способностью окислять углеводороды любой структуры (линейной, циклической);
— Дестройл, получаемый на основе выделенной из природы микробной культуры Acinetbacter sp., являющийся монокультурой и имеющий высокую окислительную активность микробной культуры в отношении углеводородов нефти и нефтепродуктов.
Перечисленные микробиологические препараты являются экологически безопасными, поскольку в результате биодеструкции нефтяных загрязнений образуют нейтральные продукты, а отмершие клетки культуры образуют нетоксичную биомассу, которая в трофической цепи легко утилизиру-200
ется местной сапрофитной микрофлорой.
На основании лабораторных исследований и опытно-промышленных работ в качестве носителей микрофлоры определены материалы на основе минерального сырья — сорбент Версойл и вспученный вермикулит — характеризующиеся развитой удельной поверхностью, биостойкостью и химической инертностью. Версойл и вспученный вермикулит производятся на основе вермикулита — минерала класса слоистых алюмосиликатов, образующихся в результате выветривания магнезиально-железистых слюд. При термообработке природного вермикулита получается вспученный вермикулит, имеющий гидрофильный характер поверхности. В результате модификации природного вермикулита на поверхности минеральной матрицы создается углеродный слой, что позволяет отнести Версойл к классу углерод-минеральных сорбентов, обладающих выраженными гидрофобными свойствами. Модификация вермикулита приводит к значительному увеличению удельного объема пор (от 0.8 см3/г у вермикулита до 4.3 см3/г у Версойла) и суммарной удельной поверхности (от 78 м /г у вермикулита до 378 м2/г у Версойла). Гидрофобный характер поверхности Версойла обуславливает его способность адсорбировать значительное количество нефтепродуктов (8—12 г/г сорбента) [3].
При реализации технологии на одном из предприятий Мурманской области степень утилизации мазута из нефтеловушек, с укладкой смеси мазута, песка и биосорбента в бурты на поддоне, составила в течение одного вегетационного периода ~ 85% (рис. 1, 2 а, таблица).
Рис. 2. Утилизация мазута из нефтеловушки: а - бурты на поддоне; б - перенос смеси из буртов во второй год на площадку с водоупорным слоем и посев многолетних трав под полимерным покрытием; в - состояние травостоя на конец вегетационного периода
Степень утилизации мазута из нефтеловушки в буртах на поддоне и после переноса смеси из буртов на открытую площадку с водоупорным слоем и последующим посевом многолетних трав под полимерным покрытием
№ бурта Объект утилизации Микро биологический препарат Сорбент-носитель Уровень загрязнения в буртах, мг/г Степень очистки грунта, %
до очистки после очистки в бур тах, 2008 год после переноса грунта на площадку, 2009 год
1 Мазут Деворойл Версойл 244,60 51,78 85,89 99,70
2 Деворойл вспученный вермикулит 288,59 42,01 78,83
3 Дестройл Версойл 261,02 36,83 89,93 99,65
4 Дестройл вспученный вермикулит 241,94 24,37 85,44
В результате переноса смеси из буртов во второй год на открытую площадку с водоупорным слое и последующим посевом многолетних трав под полимерным покрытием степень утилизации мазута в конце вегетационного периода составила ~ 99 % (рис. 2, б, в, таблица).
Деворойл и Дестройл показали высокую микробиологическую ак-
тивность при деструкции мазута из нефтеловушки в буртах на поддоне с последующим переносом смеси на площадку с водоупорным слоем и посевом трав под полимерным покрытием. Использование в качестве носителя нефтеокисляющей микрофлоры сорбента Версойл обеспечивает наибольшую степень ути-
лизации мазута из нефтеловушки (более 99 %).
Технология является эффективной, экологически целесообразной,
1. Звягинцев Д. Г. Микроорганизмы и охрана почв. — М., 1989.
2. Месяц С.П., Едигарева Л.Н. Оптимизация продукционного процесса при восстановлении нарушенных земель в условиях Заполярья. Город в Заполярье // Труды III
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
обеспечивает возможность утилизации большого объема мазута из нефтеловушек.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
международной конференции: Воркута, 2— 6 сентября 2003, — С. 205—213.
3. Месяц С. П. Версойл — природный сорбент для снижения нефтяных загряз-нений//Наука Москвы и регионов. М., 2004. — №2. — С. 64—70.. ЕШ
Месяц Светлана Петровна - заведующая лабораторией, старший научный сотрудник, [email protected]
Аверина Ольга Викторовна - технолог I категории,
Учреждение российской академии наук Горный институт Кольского научного центра РАН, тел./факс (81555)6-13-23
- ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(ПРЕПРИНТ)
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ РАЗРАБОТОК, РАСПОЛОЖЕННЫХ ВБЛИЗИ КРУПНЫХ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Попов Сергей Михайлович - профессор, доктор экономических наук, Савин Константин Сергеевич - аспирант, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
Рассмотрены причины возникновения лесо-торфяных пожаров. Определены основные слагаемые ущерба возникающего в результате возгораний месторождений торфа. Приведен анализ состояния разработок торфяных месторождений, а также наиболее перспективных направления его использования в народном хозяйстве. Обоснована актуальность решения по использованию торфоразработок, как инструмента предупреждения риска возникновения пожаров вблизи крупных населенных пунктов и городов.
Ключевые слова: месторождения торфа, направления использования торфоразработок, предупреждение возгораний торфяных месторождений, лесо-торфяные пожары, ущербы от возгораний месторождений торфа.
ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC PROBLEMS OF PEAT DEVELOPMENT LOCATED NEAR MAJOR HUMAN SETTLEMENTS
Popov S.M., Savin K.S.
The article considers major causes of forest and peat-bog fires. The authors define principal factors of overall damage due to peat-bog inflammations. The article analyzes the progress in peat-bog development and the most promising trends of practical use and management of peat deposits. It is reasoned to be of current interest to use peat-bogs as an instrument of fire prevention nearby large populated localities.
Key words: forest and peat-bog fires, peat-bog inflammation-induced damage, peat deposits, peat-bog utilization trends, peat-bog fire prevention.
