Биосорбент для ликвидации нефти с поверхности водоемов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Охрана окружающей среды


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 502. 1:579. 695:552. 123
БИОСОРБЕНТ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ НЕФТИ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМОВ
© 2013 Е.А. Ковальчук
ООО «Уралэкоресурс», г. Пермь
Поступила в редакцию 20. 09. 2013
Предлагаемый биосорбент содержит глину, отходы обогащения бурого угля и бактериальный штамм нефтеразлагающих микроорганизмов рода Pseudomonas. Модельные опыты со сточными буровыми водами в Октябрьском районе Пермского края показали, что с использованием предлагаемого биосорбента очистка воды от нефти с исходным содержанием 68,5 г/л осуществляется в течение 20-ти дней на 98,8%. Биосорбент позволяет устранить разлив нефти и повысить экологическую чистоту водоема.
Ключевые слова: биосорбент, глина, Pseudomonas, буровые растворы, отходы
В настоящее время в связи с резким ухудшением экологической обстановки решение проблем защиты растительности и животного мира от техногенного воздействия становится актуальным вопросом. Главной составляющей этой проблемы является ликвидация последствий разливов нефти в результате аварийных ситуаций различного масштаба и попадания нефти и нефтепродуктов в водную среду. Наиболее оптимальной технологией очистки воды от нефтяных загрязнений является комплексная технология, включающая использование природных неорганических сорбентов и биопрепаратов. Основная составляющая процесса очистки воды от нефтяных загрязнений — это разложение нефтепродуктов углеводородокис-ляющими бактериями. Перспективными являются сложные сорбенты, содержащие, в основном, природные вещества, например на основе алюмосиликатного сырья и штаммов микроорганизмов рода Rhodococus, Pseudomonas [2].
Цель исследования: создание биосорбента, способного локализовать разлив нефти и нефтепродуктов, обладающего высокой углево-дородокисляющей активностью, низкой себестоимостью и эффективностью в отношении мероприятий по очистке водоемов.
Данная цель достигается тем, что в качестве носителя используется глина, мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении, представляющая собой минеральный сорбент, которая обладает высокой сорбционной емкостью 2,70 г/см3, пористостью 46,88%, коэффициентом пористости 0,883, коэффициентом водонасыщения 0,076. Глина состоит из нескольких минералов группы каолинита,
Ковальчук Евгений Александрович, инженер по охране окружающей среды. E-mail: kov82@mail. ru
монтомориллонита и других слоистых алюмосиликатов, может содержать песчаные частицы и пыль. Глина содержит 47% (мас.) оксида кремния SiO2, оксида алюминия Al2O3 39% и 14% воды. Попадая на поверхность воды, она растекается, обладает высокой плавучестью и вместе со шламом обогащения бурого угля — наполнителем для микроорганизмов Pseudomonas fluo-rescens, обладает нефтепоглащающей способностью, Одновременно за счет микроорганизмов происходит разложение от нефтесоединений [1].
Культура микроорганизмов Pseudomonas fluorescens выделена из почвогрунтов Пермского края, загрязненных нефтепродуктами. Штамм депонирован в международной коллекции ГНУ ВНИИСХМ Россельхозакадемии (г. Санкт-Петербург). Получение биосорбента осуществляется путем глубинного культивирования клеток штамма Pseudomonas fluorescens на минеральной среде следующего состава, масс., г/л: NH4Q -1,0- KH2PO4 — 2,0- MgSO4 х 7 H2O — 0,5- NaCl -2,0- FeSO4 х 7H2O — следы- CaCO3 — 0,5- глюкоза -10- тимоловый синий — 0,05- H2O дестил. -остальное. рН среды — 7,2. К приготовленной смеси добавляется нефть в количестве 0,05 мл, которая образует пленку на поверхности жидкости.
В приготовленную и стерилизованную в автоклаве при 1 атм. в течение 30 минут питательную среду добавляют 1 мл стерильной смеси микроэлементов. Смесь микроэлементов содержит в 1 л воды (г): ИзВОз! — 5- (NH4)2MoO4 — 5- KJ — 0,5- NaBr — 0,5- ZnSO4 х 7 H2O — 0,2- Al2(SO4)3 — 0,3. Указанную смесь микроэлементов предварительно стерилизуют в автоклаве при давлении 0,5 атм. в течение 15 минут. В стерильную питательную среду вышеуказанного состава инокулируют бактериальный штамм Pseudomonas fluorescens в количестве 1 мл с
1817
Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 15, № 3(6), 2013
титром 10−13 и ставят в термостат при температуре 28 С. Штамм в термостате подвергают аэрированию с помощью аэратора FAT-mini в течение 2-х суток. Через 2 суток бактериальная культура Pseudomonas fluorescens готова для дальнейших испытаний. После этого проводится иммобилизация бактериальных клеток на носителе — шламе обогащения бурого угля.
Химический состав шлама представляет смесь оксидов следующего состава (%): марганца (IV) — 0,01- железа (Ш) — 0,82- калия — 0,06- натрия — 0,02- серы — 0,36. Массовая доля влаги в отходах составила 73,7%, содержание органического вещества — 5,93%. Носитель на основе отходов обогащения бурого угля смешивают с жидким препаратом, содержащим бактериальную культуру Pseudomonas fluorescens в количестве 50: 50. Полученную смесь перемешивают, раскладывают на горизонтальной поверхности и сушат при температуре 24 °C в течение 2-х суток. Просушенную смесь растирают металлическим катком с диаметром 10 см таким образом, чтобы не оставалось крупных кусков, в результате получают биопрепарат с фракционным составом:
Размер фракции, мм 2,5−3,0 1,5−2,0 0,5−1,0 0,2−0,3
Содержание, % 0,1 0,8 98 1,1
В качестве сорбента для опытов была доставлена глина из Березниковского района Пермского края следующего состава (масс. %): 8102 — 54,7- АЬОз — 35,5- Бе20з — 1,9- СаО — 1,25- Mg0 — 0,8- № 20 — 0,5- К2О — 0,2- вода — 5,2. Глина данного состава сушилась при комнатной температуре 20−22оС, затем подвергалась
Для сравнения были взяты данные исследований с гидрофобизированным вспученным перлитом с инкапсулированной смесью соединений азота, фосфора и бактериальным препаратом, содержащим нефтеразлагающие микроорганизмы Pseudomonas putidas 36 [3]. Данные опытов приведены в табл. 3. Из данных табл. 2
дроблению на дробилке «Лабораторная стержневая мельница — дробилка — ЛСМД — 50», после чего получался следующий фракционный состав глины:
Размер фракции, мм 2,5−3,0 1,5−2,0 0,5−1,0 0,2−0,3
Содержание, % 0,4 2,5 88,5 11,5
Физические свойства глины и шлама обогащения ОФ, используемого для приготовления биопрепарата, представлены в табл. 1 по номенклатуре грунтов ГОСТ 25 100–95. Исследования глины и шлама обогащения бурого угля показали, что данные сорбенты схожи по своим физическим свойствам.
Предварительно приготовленную сухую смесь, содержащую в качестве адсорбента глину, смешанную с отходами обогащения бурого угля и бактериальным препаратом в заданном соотношении компонентов, наносили на поверхность воды, содержащую пленочную нефть, с помощью распылителя сорбента РАС-1 (ООО «Лес-сорб» г. Брянск). Доставленную воду из водоема Октябрьского района Пермского края проанализировали на содержание нефти, количество которой составило 68,5 г/л. С данным образцом были поставлены модельные опыты. Опытным путем были установлены оптимальные соотношения всех компонентов сорбента: глины — 70%, отходы обогащения бурого угля — 28,5% и бактериальный препарат нефтеразлагающих микроорганизмов Pseudomonas fluorescence в количестве 1,5%. Результаты исследований приведены в таблице 2.
видно, что очистка от нефти с начальным содержанием в воде в количестве 68,5 г/л произошла на 20-й день, и степень очистки составила 93,298,8%. Согласно табл. 3 очистка произошла на 28 день, и степень очистки составила 80,0−83,7% (при первоначальным содержании нефти 40 г/л).
Таблица 1. Физические свойства сорбентов
Сорбент При Чис- Плот Плот По- Коэф Коэф- Гранулометрический состав, %, размер фракций, мм
род- ло ност ност ри- эффи фици- песок пыль глина
ная пла- ь ь сто- фи- ент 1−0,5 0,5−0,25 0,25−0,10 0,10−0,05 0,05−0,01 0,01−0,005 & lt- 0,005
влаж стич грун ча- сть, ци- водо-
ност но- та, стиц % ент насы-
ь, сти, г/см3 грун пори щения,
д.е. д.е. та, г/см3 ри-сто-сти, д.е. д.е.
глина 0,025 0,12 1,47 2,70 46,88 0,883 0,076 0,10 0,15 5,25 26,22 33,34 12,50 21,44
шлам обо-
гащения бурого угля ОФ 0,044 0,13 1,49 2,70 47,14 0,892 0,133 0,05 0,20 4,40 25,48 31,76 17,47 20,64
1818
Таблица 2. Результаты исследования содержания нефти и степени очистки при помощи сорбента
Продолжительность опытов, сут. Значения показателей по п римерам
содержание нефти, г степень очист ки, % содержание нефти, г степень очист ки, % содержание нефти, г степень очист ки, % содержание нефти, г степень очист ки, % содержание нефти, г степень очист ки, %
1 пример 2 пример 3 пример 4 пример 5 пример
0 68,5 0 68,5 0 68,5 0 68,5 0 68,5 0
7 37,7 55 22,4 67,3 27,6 59,7 37,5 54,8 34,6 50,5
14 6,9 89,9 2,5 96,4 5,4 92,5 7,2 89,5 13,6 80,2
20 3,3 93,7 0,3 98,8 2,0 97,1 4,7 93,2 5,4 85,4
27 3,3 93,7 0,3 98,8 2,0 97,1 4,7 93,2 5,4 85,4
28 3,3 93,7 0,3 98,8 2,0 97,1 4,7 93,2 5,4 85,4
Таблица 3. Результаты исследования содержания нефти и степени очистки при помощи вспученного перлита
Продол- Значения показателей по примерам
житель- содержа- сте- содержа- сте- содержа- сте-
ность ние пень ние пень ние пень
опытов, нефти, г очист- нефти, г очист- нефти, г очист-
сут. ки, % ки, % ки, %
1 пример 2 пример 3 пример
0 40 0 40 0 40 0
7 24 40 22 45 20,5 48,7
14 14 65 11,5 70,2 11 70,3
27 10 75 9 77,5 9,5 76,2
28 8 80 6,5 83,7 6,7 83,2
Выводы: проведенные исследования с биосорбентом, содержащим глину, отходы бурого угля и микроорганизмы рода Pseudomonas fluorescence показали что данный биосорбент обеспечивает ликвидацию нефти с поверхности водоемов с минимальными затратами и за более короткий срок, чем известный биосорбент, состоящий из перлита, удобрений и микроорганизмов рода Pseudomonas putidas 36. Предлагаемый биосорбент позволяет локализовать разлив за счет активного связывания нефтепродуктов сорбентом-носителем и обезвредить их при помощи микроорганизмов-нефтедеструкторов. Стоимость глины и отходов бурого угля в сотни раз ниже, чем искусственных сорбентов. Кроме того, глина и отходы бурого угля — довольно
распространенные компоненты во многих районах России.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Каменщиков, Ф. А. Нефтяные сорбенты / ФА. Каменщиков, Е. И. Богомольный. — М. -Ижевск, 2008. С. 11.
2. Разработка технологии получения сорбентов из местного сырья для очистки водных объектов и почвы. Отчет Академии наук УР. — Ижевск, 1999. 65 с.
3. А.с. № 1 076 446 Штамм Pseudomonas putida 36, используемый для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов. Бюллетень изобретений № 38, 1984.
BIOSORBENT FOR OIL ELIMINATION FROM THE SURFACE
OF WATER BASINS
© 2013 E.A. Kovalchuk
JSC & quot-Uralekoresurs"-, Perm
The offered biosorbent contains clay, wastage of brown coal enrichment and the bacteriemic strain of oildestructing microorganisms genus Pseudomonas. Model experiences with waste boring waters in Ok-tyabrskiy district of Perm Krai showed that with use of an offered biosorbent water treatment from oil with initial maintenance of 68,5 g/l is carried out within 20 days for 98,8%. Biosorbent allows to eliminate oil spill and to increase ecological purity of a water basin.
Key words: biosorbent, clay, Pseudomonas, drill fluids, waste Evgeniy Kovalchuk, Environmental Protection Engineer. E-mail: kov82@mail. ru
1819

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой