Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений и способ очистки почвы от нефтяных загрязнений

Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений и способ очистки почвы от нефтяных загрязнений

Реферат

 

Изобретение представляет собой состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений и способ очистки почвы от разливов нефти и загрязнений нефтепродуктами. В основу настоящего изобретения положена задача создать высокоэффективный, экологически чистый, дешевый состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений, а также технологический способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, позволяющий за счет полной биодеструкции остатков процесса очистки более эффективно очистить различные виды почв разной степени загрязнения. Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений содержит нефтеокисляющие микроорганизмы и удобрение, а также дополнительно адсорбент, в качестве удобрения используют комплексное удобрение при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефтеокисляющие микроорганизмы 1,0 - 2,0, комплексное удобрение 9,0 - 16,0, адсорбент остальное. Дополнительно состав содержит Clostridium omelianskii или Bacillus mesentericus при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефтеокисляющие бактерии 1,0 - 2,0, комплексное удобрение 9,0 - 16,0, Clostridium omelianskii и/или Bac. mesentericus 0,2 - 0,4, адсорбент остальное. Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений включает обработку загрязненной среды составом для очистки почвы, причем дополнительно периодически в загрязненную среду вводят комплексное удобрение, а в качестве состава для очистки почвы используют вышеприведенный состав. Технический результат изобретения выражается в универсальности предлагаемого способа, дешевизне и простоте приготовления состава, высокой степени биоразложения нефтепродуктов и оптимальном температурном интервале использования состава (10 - 50^oС). 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к составам для очистки и способам очистки почвы от нефтяных загрязнений и может быть использовано для очистки почвы от разливов нефти и загрязнений нефтепродуктами.

Известен консорциум микроорганизмов Rhodococcus sp., Rhodococcus maris, Rhodococcus crymhropolis, Pseudomonas stutzeri., Candida sp., используемый для очистки почвенных и солоновато-водных экосистем от загрязнений нефтепродуктами [1].

Данный консорциум мало эффективен для очистки почвы, пропитанной нефтяными загрязнениями, вследствие того, что входящие в него микроорганизмы развиваются лишь в аэробных условиях и поэтому очищают только поверхность почвы, где достаточно кислорода для их жизнедеятельности.

Известен способ борьбы с нефтезагрязнениями, включающий внесение на загрязненную поверхность коротковолнистого хлопкового пуха, содержащего веретенное масло и пропитанного пресной водой, прижимание его к земле, накрывание гермочехлом, под который подают насыщенный водяной горячий пар (авт. св. N 1801981, кл. C 09 K 17/00, публ. 1993).

Недостатками известного способа являются невысокая эффективность очистки загрязненной поверхности из-за невозможности сбора всего адсорбента, пропитанного нефтезагрязнениями, а также сложность технологии очистки.

Известен способ очистки воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, предусматривающий внесение в загрязненную среду водной суспензией клеток дрожжей Candida guillermondii ВКПМ-У-241, содержащий минеральные добавки (патент N 2007372, кл. C 02 F 3/34, публ. 1994).

Данный способ недостаточно эффективен при очистке почвы, пропитанной нефтяными загрязнениями, вследствие того, что Candida guillermondii ВКПМ-У 241 развивается в аэробных условиях, и поэтому очистка от загрязнений производится лишь на поверхности почвы, где есть кислород, не затрагивая глубинные слои.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, включающий обработку водной суспензией нефтеокисляющих бактерий с удобрением - нитроаммофоской и натриевой селитрой [2].

Известен способ обладает следующими недостатками: узкой областью применения; неэффективностью при высоких температурах; сложностью приготовления и использования состава; очищает лишь поверхностный слой почвы.

В основу настоящего изобретения положена задача создать высокоэффективный, экологически чистый, дешевый состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений, а также технологичный способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, позволяющий за счет полной биодеструкции остатков процесса очистки более эффективно очистить различные виды почв, разной степени загрязнения.

Поставленная задача решается путем создания состава для очистки почвы от нефтяных загрязнений, содержащего нефтеокисляющие микроорганизмы и удобрение, который дополнительно содержит адсорбент и где в качестве удобрения используют комплексное удобрение при следующем соотношении компонентов, мас. %: Нефтеокисляющие микроорганизмы - 1,0 - 2,0 Комплексное удобрение - 9,0 - 16,0 Адсорбент - Остальное В преимущественном варианте состав дополнительно содержит Clostridium omelianskii и/или Bac. mecentericus при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нефтеокисляющие бактерии - 1,0 - 2,0 Комплексное удобрение - 9,0 - 16,0 Clostridium omelianskii и/или Bac. mesentericus - 0,2 - 0,4 Адсорбент - Остальное В способе очистки почвы от нефтяных загрязнений, включающем обработку загрязненной среды составом для очистки почвы, дополнительно периодически в загрязненную среду вводят комплексное удобрение, а в качестве состава для очистки почвы используют вышеприведенные составы.

В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов используют бактериальный препарат "Путидойл", представляющий собой мелкодисперсный порошок светло-коричневого цвета, получаемый путем высушивания культуральной жидкости Pseudomonas putida - 36, ТУ 64. 14. 110-86; бактериальный препарат "Деворойл", представляющий собой ассоциацию бактериальных микроорганизмов: Pseudomonas stutreri, 361-1; Rhodococcus erutropolis, 367-2; Rhodococcus maris, 367-5; Rhodococcus crythroplis, 367-6; Rhodococcus maris, 367-4 и дрожжевых микроорганизмов: Candida sp., 367-3.

Все указанные микроорганизмы выделены из пластовых вод Бондюжского нефтяного месторождения и описаны в патенте N 2023686, публ. 1994 г.; бактериальный препарат "Дестройл" - порошок кремового цвета, представляющий собой высушенную биомассу микроорганизмов рода Acenetobacter, с pH 6,0 - 8,0, ТУ 9291-006-05803071-96.

В качестве комплексного удобрения используют гуминовое, гранулированное, бесхлорное органоминеральное удобрение, содержащее, %, не менее: Органическое вещество (нейтрализованный аммонизированный торф) - 40 Азот - 7 Фосфор (P₂O₅) - 7 Калий (R₂O) - 8 Магний (MgO) - 1,5 Микроэлементы (B, Mn, Cu, Zn, Mo и др.) в наличии в оптимальном соотношении, ТУ 113-08-0209431-122-91. Введение комплексного удобрения как питания для нефтеокисляющих микроорганизмов способствует интенсификации их роста и жизнедеятельности, а также повышает pH среды, тем самым нейтрализуя кислоты, образовавшиеся в результате биоразложения нефтяных загрязнений.

В качестве адсорбента используют древесную стружку по ТУ 5392-001-060348916-96.

Clostridium omelianskii и Bac. mesentericus являются целлюлозоразрушающими микроорганизмами (ЦРМ) (Аникеев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям по микробиологии. М., 1977). ЦРМ вводят в состав для очистки почвы, обедненной растительной клетчаткой. В зависимости от условий очистки - аэробной или анаэробной выбирают тот или иной вид ЦРМ. При совместном их использовании их берут, например, в соотношении 1 : 1.

Все компоненты состава выпускаются промышленностью в порошкообразном состоянии, легко перемешиваются, поэтому смесь данных компонентов можно приготовить как в условиях промышленного производства с последующей транспортировкой к месту назначения, так и непосредственно перед применением.

При внесении в почву, пропитанную нефтяными загрязнениями, заявляемого состава происходит взаимодействие твердой поверхности адсорбента с жидкой нефтяной фазой. При пленочном покрытии почвы загрязнениями пленка разрывается частицами адсорбента, и загрязнения стягиваются на гидрофобную поверхность адсорбента, загрязнения из нижних слоев почвы также притягиваются адсорбентом, происходит иммобилизация поверхностью адсорбента нефтяных загрязнений. Присутствующие в составе нефтеокисляющие микроорганизмы начинают усиленно расти в данной среде за счет использования органических и минеральных солей, содержащихся в комплексном удобрении, и биоразлагать нефтяные загрязнений, используя их в качестве углеводородного питания. Биоразложение происходит с выделением продуктов биодеградации - органических кислот, спиртов, альдегидов, обладающих поверхностной активностью и способствующих интенсивному отмыву нефти с поверхности частиц почвы за счет снижения межфазного натяжения между почвой и нефтью, что еще более усиливает эффект очистки.

Пористая поверхность древесных стружек аккумулирует в своих порах влагу, кислород, что улучшает аэрацию почвы и создает благоприятные условия для деструктивной деятельности нефтеокисляющих микроорганизмов.

Clostridium omelianskii и Bac. mesentericus, используя в качестве питания древесные стружки, способствуют полной утилизации отходов очистки. Также при разложении древесных стружек выделяются сахара, молочная и уксусная кислоты, которые являются стимуляторами для роста нефтеокисляющих микроорганизмов.

Новая совокупность заявленных существенных признаков позволяет получить новый технический результат, а именно повысить эффективность очистки любых видов почвы от нефтяных загрязнений с использованием предлагаемого состава.

Способ осуществляется следующим образом.

Обработку загрязненной почвы проводят в весенне-летний период при температуре воздуха не ниже 10^oC.

При сильном загрязнении почвы, когда на поверхности грунта имеются участки со скоплением невпитавшейся нефти, вначале производят сбор нефти мешками с адсорбентом. После пропитки мешков нефтяными загрязнениями их собирают и далее используют в качестве топлива. При невозможности утилизировать мешки используют мешки с предлагаемым составом, которые после сбора оставляют до полного биоразложения. Далее в почву, пропитанную загрязнениями, методом вспашки или распылением вводят предлагаемый состав без ЦРМ в количестве: 1 ч. состава на 4 - 5 ч. нефтяного загрязнения. Если почва сухая, то производят периодически полив.

В почвах, обедненных растительной клетчаткой, вносят состав с ЦРМ в таком же количестве. При разложении древесных стружек при анаэробном брожении под действием ЦРМ образуются кислоты, для нейтрализации которых вводят совместно с ЦРМ карбонат магния или кальция.

Периодически производят подкормку загрязнений комплексным удобрением. Дозу подкормки определяют по результатам химического и микробиологического анализов почвы. При недостаточном содержании в загрязненной почве органических, минеральных веществ и нефтеокисляющих микроорганизмов вносится подкормка комплексным удобрением, необходимая для роста микроорганизмов и эффективной очистки почвы. Через 2 - 3 месяца после обработки делают анализ почвы. Об эффективности обработки судят по снижению нефтенасыщенности обрабатываемого участка (деструкции). Для полной рекультивации почвы осенью производят посев семян одно- и двухлетних культур.

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию "Промышленная применимость" приводим конкретные примеры определения эффективности применения заявляемого состава при очистке загрязненной почвы.

Эффективность заявляемого изобретения определяют по деструкции нефтяных загрязнений, по росту численности микроорганизмов и по биоразложению древесных стружек.

Составы готовят простым смешением компонентов (см. табл. 1, опыты 1 - 23).

Пример 1 (определение деструкции нефтяных загрязнений).

Степень загрязнения почвы определяют в аппарате Сокслета. Предварительно взвешенный загрязненный образец почвы экстрагируют толуолом в течение 4 - 5 ч для отделения почвы от загрязнений, толуол от загрязнений отгоняют, а остаток взвешивается. По разнице веса находят исходную степень загрязнения почвы -Q₁. Для определения степени загрязнения после обработки предлагаемым составом такой же образец загрязненной почвы обрабатывают предлагаемым составом. Помещают в термостат при температуре 30^oC сроком на 4 недели. Затем образец экстрагируют толуолом в течение 4 - 5 ч, отделяют почву от нефтяных загрязнений с толуолом, толуол отгоняют, а остаток взвешивают. По разнице веса находят конечную степень загрязнения - Q₂. Процент деструкции определяют по формуле Результаты экспериментов приведены в табл. 1, графы 5, 6, 7.

Пример 2 (определение количества микроорганизмов при разложении нефтяных загрязнений).

Численность микроорганизмов определяют на среде Раймонда методом предельных разведений. Навеску исследуемой почвы растирают в ступке, а затем готовят ряд последовательных разведений почвенной суспензии с предлагаемым составом, которые высевают в колбы с питательной средой Раймонда. Засеянные колбы помещают в термостат для инкубации при температуре 30^oC и держат в течение 4 недель. Количественный учет микроорганизмов, развившихся на питательной среде, проводят с помощью таблицы Мак-Креди.

Результаты экспериментов приведены в табл. 1, графы 8, 9.

Данные, приведенные в табл. 1, свидетельствуют о том, что деструкция нефтяных загрязнений при использовании предлагаемого состава увеличивается до 48,4 - 57,3%, а количество клеток, развившихся на питательной среде, уже к 4 неделям составляет 2,5 10⁹ - 6,0 10⁹ кл/мл, в то время как в известном изобретении после 7 недель число клеток составляет лишь 2,6 10⁷ кл/мл.

Пример 3 (определение количества микроорганизмов при разложении адсорбента и степени разложения).

Численность микроорганизмов определяют на среде Первозвонского методом предельных разведений. Эксперименты ставят в колбах емкостью 1 л, куда вносят питательную среду. Далее в колбы вносят адсорбент и ЦРМ. Для нейтрализации образующихся кислот добавляют карбонат магния или кальция. Засеянные колбы помещают в термостат для инкубации при температуре 30^oC и держат в течение 4 недели. Количественный учет микроорганизмов, развившихся на питательной среде, проводят с помощью таблицы Мак-Креди.

Результаты приведены в табл. 2, графы 4, 5.

Степень разложения адсорбента определяют по разнице в весе в начале и конце эксперимента, табл. 2, графы 6, 7.

Данные табл. 2 - уменьшение количества микроорганизмов на порядок и увеличение степени деструкции адсорбента до 25,5% в течение 4 недель свидетельствуют о том, что происходит интенсивное разложение адсорбента, которое приведет в течение некоторого времени к полной его биодеструкции.

Предлагаемое изобретение обладает следующими технико-экономическими преимуществами: простота приготовления состава; дешевизна и нетоксичность компонентов состава; очистка любых видов почв, разной степени и глубина загрязнения, т.е. универсальность по широте применения; полное биоразложение продуктов очистки; возможность использования состава при температуре от 10 до 50^oC.

Формула изобретения

1. Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений, содержащий нефтеокисляющие микроорганизмы и удобрение, отличающийся тем, что он дополнительно содержит адсорбент, а в качестве удобрения - комплексное удобрение при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нефтеокисляющие микроорганизмы - 1,0 - 2,0 Комплексное удобрение - 9,0 - 16,0 Адсорбент - Остальное 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит Clostridium omelianskii и/или Bac.mesentericus при следующем соотношении компонентов, мас.%: Нефтеокисляющие микроорганизмы - 1,0 - 2,0 Комплексное удобрение - 9,0 - 16,0 Clostridium omelianskii и/или Bac. mesentericus - 0,2 - 0,4 Адсорбент - Остальное 3. Способ очистки почвы от нефтяных загрязнений, включающий обработку загрязненной среды составом для очистки почвы, отличающийся тем, что дополнительно периодически в загрязненную среду вводят комплексное удобрение, а в качестве состава для очистки почвы используют состав по пп.1 и 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2