Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Реферат

Изобретение относится к способам микробиологической очистки почв от нефти и нефтепродуктов.

Очистка почв от загрязнений нефтью и нефтепродуктами является актуальной и сложной задачей защиты окружающей среды. Одним из направлений решения этой задачи является очистка загрязненных почв с помощью биологических препаратов (биодеструкторов), при обработке которыми происходит разрушение углеводородов нефти за счет интродукции в загрязненную экосистему нефтеокисляющих микроорганизмов.

Известен способ очистки почвы от нефтяных загрязнений [АС СССР 1428809, опубл. 07.10.88]. Способ предусматривает обработку почвы препаратом, содержащим культуру микроорганизма, минеральное азот-фосфор-калийное удобрение (нитроаммофоску) и воду из расчета: живые клетки Pseudomodas - putida -36 не ниже 10⁴ кл/мл, минеральное удобрение - не ниже 70 мг/л воды. Препарат наносят на загрязненную поверхность путем распыления из расчета 0,5-1,0 л/м². Как показали испытания, способ очистки почвы позволяет эффективно уничтожать нефть с загрязненной поверхности. Недостатком этого способа является то, что в нем применена лиофилизированная биомасса клеток, и для «оживления» препарата необходим ряд мероприятий, как то, подогрев большого количества воды, обеспечение аэрирования при длительном (12-14 час) перемешивании, что вызывает определенные трудности в полевых условиях.

В качестве прототипа выбран способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, разработанный во ВНИГРИ [патент на изобретение РФ 2041172, опубл. 09.08.1995], который включает введение в почву бактериальной культуры (препарат «Нафтокс») в смеси с минеральным азот-фосфоро-калийным удобрением. В качестве бактериальной культуры используют природный штамм Mycobacterium sp.5KB в количестве 15×10⁶-15×10⁷ клеток на 1 г нефтепродуктов. Бактериальную культуру вносят в жидкой форме или на стерильном органическом субстрате-носителе в виде бактериального препарата с содержанием бактерий 10¹⁰-10¹¹ клеток в 1 г препарата. В примере, описанном в прототипе, приведена эффективность обработки - 24% деградации нефтяных углеводородов в почве за 18 суток.

Известно, что главным фактором заселения почвы интродукцируемыми микроорганизмами является скорость их размножения в данной среде. Однако выживаемость (сохранность) конкретного штамма в почве, как правило, не коррелируется со скоростью размножения. При использовании микробиологического метода очистки почв от нефтяных загрязнений важно сохранить жизнеспособность бактерий на возможно длительный срок.

Поскольку основу для жидкой и твердой форм биопрепарата составляет штамм одной и той же бактерии, то речь может идти только о скорости их размножения в загрязненной почве.

Задача, решаемая изобретением, - повышение эффективности очистки почвы от загрязнений нефтепродуктами при использовании жидкой формы биопрепарата.

Достигаемый технический результат - обеспечение стимуляции роста числа бактерий, вносимых в почву.

Поставленная задача решается тем, что способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов заключается в обработке почвы жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии. От прототипа способ отличается тем, что перед обработкой почвы упомянутым биопрепаратом непосредственно в почву вносят азот-фосфорно-калийное минеральное удобрение и дополнительно - рыбную муку.

Согласно проведенным исследованиям, наилучший результат достигается при использовании препарата «Нафтокс» с бактериальной культурой Mycobacterium sp.5KB.

В качестве минерального удобрения в загрязненную почву рекомендуется вносить азофоску в количестве 50-100 г/м². Расчет рекомендуемого количества азофоски (г/м) основан на агрохимических нормах внесения этого вида удобрения в селькохозяйственные земли.

Рекомендуемое количество вносимой рыбной муки 150-300 г/м² загрязненной почвы. Как показали испытания, завышение рекомендуемого количества рыбной муки не приводит к существенному росту титра углеводородокисляющих микроорганизмов, но сказывается на финансовых затратах по очистке нефтезагрязненной почвы.

Ниже приводятся примеры реализации заявляемого способа. В этих примерах в качестве минерального удобрения выбрана азофоска (NPK) [ТУ 2186-039-00203789-2003], а в качестве стимулятора роста бактерий была выбрана рыбная мука [ГОСТ 2116-2000 Мука кормовая из рыбы, морских млекопитающих, ракообразных и беспозвоночных. Технические условия]. Азофоска (NPK) является высокоэффективным сложным азотно-фосфорно-калийным удобрением, содержащим питательные элементы, необходимые для жизнеобеспечения микроорганизмов. Рыбная мука производится из отходов рыбного производства и является одной из кормовых добавок в животноводстве.

При лабораторных микробиологических исследованиях добавление в минеральную среду, содержащую соли азота, фосфора и калия, 0.05 и 0.1% рыбной муки в качестве единственного источника углерода повышает титр углеводородокисляющих микроорганизмов, включая Mycobacterium sp.5KB, в 2-2.5 раза, по сравнению с контрольным опытом, что приводит к повышению эффективности утилизации нефтяного загрязнения.

При необходимости перед началом рекультивационных работ нефтезагрязненную почву известкуют до рН 6,8-7,0.

Пример 1. В нефтегазрязненную почву, содержащую 3%_мас дизельного топлива, вносят минеральное удобрение - азофоску - в количестве 75 г/м² и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×10⁷ клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости.

После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза за время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы. Степень очистки почвы от дизельного топлива за 15 суток составляет 56,2%.

Пример 2. В загрязненную дизельным топливом почву (3%_мас) вносят азофоску в количестве 75 г/м² и дополнительно - рыбную муку из расчета 150 г/м, и далее обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в Примере 1. Степень очистки почвы от дизельного топлива за 15 суток составляет 65,3%.

Пример 3. В загрязненную дизельным топливом почву (3%_мас) вносят азофоску в количестве 75 г/м² и дополнительно - рыбную муку из расчета 300 г/м², и далее обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в Примере 1. Степень утилизации составляет 78,7%.

Пример 4. В нефтезагрязненную почву, содержащую 3 мас.% нефти, вносят минеральное удобрение - азофоску - в количестве 100 г/м и обрабатывают жидкой формой биопрепарата «Нафтокс» из расчета 300 л/га с содержанием 5×10⁷ клеток бактерий в одном миллилитре. Обработанную почву запахивают на глубину 25-30 см. В случае необходимости дополнительно рекультивируемую почву поливают водой из расчета довести влажность почвы до 60% ее полной влагоемкости.

После полива через 3-5 дней проводят боронование, которое повторяют 2-3 раза во время проведения очистки, не допуская образования корки на поверхности почвы.

Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 33.7%.

Пример 5. В загрязненную нефтью (3 мас.%) почву вносят азофоску в количестве 100 г/м и дополнительно - рыбную муку из расчета 150 г/м² и далее обрабатывают жидкой рабочей формой биопрепарата «Нафтокс», запахивают и боронуют, как это описано в примере 4. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 42,3%.

Пример 6. В загрязненную нефтью (3 мас.%) почву вносят азофоску в количестве 100 г/м² и дополнительно рыбную муку из расчета 300 г/м² и далее действуют, как описано в примере 4. Степень очистки почвы от нефти за 30 суток составляет 57.9%.

Были проведены аналогичные испытания способа на различных типах почв, загрязненных нефтью, авиационным керосином и другими нефтепродуктами. Испытания показали, что способ обработки почвы биопрепаратом «Нафтокс» эффективен при внесении азофоски в количестве 50-100 г/м², а рыбной муки 150-300

г/м² загрязненной почвы.

При варьировании количества удобрений и добавок в указанных пределах была подтверждена высокая степень очистки (60-80% и выше). Оптимальное соотношение определяется типом почвы, видом загрязняющего нефтепродукта, степенью загрязнения и временем очистки.

Кроме того, были проведены лабораторные испытания способа с применением не только биопрепарата «Нафтокс» с бактериальной культурой на основе штамма Mycobacterium sp.5KB. Как показано в патенте 2053206 [патент РФ 2053206, опубл. 27.01.1996], аэробные нефтеокисляющие бактерии, такие как Micobacterium phlei, Pseudomonas aeraginosa и Rodococcus species, обладают сходными свойствами и активностью. Испытания заявленного способа с применением жидкой формы биопрепаратов на основе этих бактериальных культур и с предварительным внесением минеральных удобрений и рыбной муки дали описанный выше результат.

1. Способ очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, заключающийся в ее обработке жидкой формой биопрепарата, включающего аэробные нефтеокисляющие бактерии, очистку производят с использованием минерального удобрения, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения используют азот-фосфорно-калийное удобрение, которое вносят непосредственно в почву перед ее обработкой упомянутым биопрепаратом, и дополнительно предварительно в почву вносят рыбную муку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве биопрепарата используют препарат «Нафтокс», произведенный на основе штамма Mycobacterium sp.5KB.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения в почву вносят азофоску в количестве 50-100 г/м².

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве минерального удобрения в почву вносят азофоску в количестве 50-100 г/м².

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что рыбную муку вносят в почву в количестве 150-300 г/м².