Очистка грунта и воды от органических присадок к буровым растворам при помощи аборигенной культуры микроорганизмов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Охрана окружающей среды


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

В.А. Калюжин
ОЧИСТКА ГРУНТА И ВОДЫ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИСАДОК К БУРОВЫМ РАСТВОРАМ ПРИ ПОМОЩИ АБОРИГЕННОЙ КУЛЬТУРЫ МИКРООРГАНИЗМОВ
Предложен способ очистки воды и грунта, загрязненной различными органическими присадками к буровым растворам, который заключается во внесении минеральных удобрений и биологических препаратов на основе микробных культур, способных разлагать основные виды присадок, используемых в мировой практике при проведении буровых работ.
Ключевые слова: экология- буровые работы- микроорганизмы- очистка.
Проведение масштабных работ по разведочному и промышленному бурению сопряжено с образованием большого объема отходов, которые относятся к III, IV классу опасности. По этой причине существует необходимость в дезактивации отходов бурения. В данной работе рассматривается способ микробиологической деструкции отходов бурения, причем рассматривается наиболее сложная ситуация: ликвидация загрязнений при бурении добывающих скважин на нефть, т.к. при таких работах к загрязнению окружающей среды буровыми отходами добавляется загрязнение нефтью. Действующим фактором при проведении работ по дезактивации отходов являются аборигенные микроорганизмы. Способ их выделения, селекции и наработки рабочего объема описан в ранее опубликованных работах [1−2].
Биоразложение органических присадок к буровым растворам проводят одновременно с процессом ликвидации замазученности. Однако в целях сокращения времени необходимо удалить нефть, доступную для механической сборки.
Материалы и методы
Компоненты буровых растворов хорошо растворимы в воде. По этой причине очистке подвергается водная масса — почвенная влага и содержимое водоемов. Поскольку работы ведутся с водными растворами в больших объемах, то наиболее приемлемой является биологическая очистка.
В исследованиях изучалась возможность следующих биологических компонентов бурового раствора: Габроил, Карбометилцеллюлоза, Сайпан, Суперфлок, Peopak, Polipac, Дефобур, Spersene CF, Praestol, FLO-VIS, Polypac-R, Duo-VIS, Praestol, Ecopac-SL, Polypac, Acitan P-803, Polimer-XB, Катцел-3, Flocyel LVD, Su-perfloc, CLEAR Drill-500.
В данный перечень включены почти все присадки к буровым растворам, используемые в мировой практике. Удалось выделить микроорганизмы, способные утилизировать все вышеперечисленные вещества как в виде отдельных соединений, так и в виде смесей произвольного состава.
Результаты и обсуждение
Очистка грунтов от присадок к буровым растворам проводится в несколько этапов. На первом этапе необходима оптимизация физико-химических показателей грунтов. Ход работ и расход реактивов существенно не отличаются от работ по очистке нефтезагрязненных грунтов, в частности совпадают дозы закислителей и раскислителей.
На втором этапе в грунт вносятся биопрепараты, содержащие микроорганизмы, разрушающие присадки
к буровым растворам, используя компоненты органических присадок к буровым растворам как единственный источник углерода и энергии. Дозы внесения биологических препаратов составляли 0,1−0,2 кг/м3 с содержанием живых микроорганизмов в количестве 5,4−6,6×108 клеток/мл.
В грунты с малой сорбционной активностью (песок, гравий, щебень) минеральные удобрения вносились в малорастворимой форме в виде торфогранул, культура микроорганизмов вносилась на пористом носителе. В качестве носителя использовался торф, содержание активной формы микрофлоры составляло 4−5% от массы носителя. Количество торфяной массы с микроорганизмами на 1 м³ загрязненного грунта составляло 2−4 кг.
В грунты с высокой сорбционной активностью (почва, торф и др.) микрофлора вносилась как в виде водной суспензии, так и на носителях. В виде суспензии вносилось 10−20 л 1% смеси на 1 м³ или 2−4 кг 45% смеси на твердом носителе (1,3−1,5*108 клеток/мл).
Минеральные добавки: источники азота фосфора, калия магния, вносились в следующей дозировке (на 1 м³ грунта):
1. Аммиачная селитра — 1,2 кг- диаммоний фосфат —
0,5 кг- калиймагнезия — 0,1 кг.
2. Азофоска или нитроамофоска — 1 кг- аммиачная селитра — 0,5 кг- магниясульфат — 0,05 кг.
После внесения биопрепаратов и минеральных удобрений проводилась вспашка грунта на глубину до водоизолирующего слоя. При отсутствии такого слоя -на глубину 30−35 см.
Однообразие доз вносимых минеральных и биологических препаратов обусловлено тем, что концентрация присадок буровых растворов постоянна.
При очистке водоемов их содержимое оптимизировалось по pH. Расход материалов в закисленной среде на 1 м3/кг представлен в табл. 1, а в щелочной среде — в табл. 2.
Т, а б л и ц, а 1 Расход материалов в закисленной среде на 1 м3/кг
pH Молотый известняк Кальцинированная сода Диаммонийфосфат
3 2−3 0,7−1 —
4 1−2 0,3−0,7 —
5 7 «о о& quot- 0,15−0,3 0,2−0,3
Т, а б л и ц, а 2 Расход материалов в щелочной среде на 1 м³, кг
pH Серная кислота кг/л 2% р-ра Сульфат аммония
8 — 0,7−1
9 — 1−2
10 0,3−0,5 —
11 0,7−1,2 —
При использовании в качестве раскислителей и за-кислителей минеральных удобрений их дозы учитывались в общем балансе минеральных удобрений.
На втором этапе очистки загрязненных водоемов вносились минеральные удобрения (табл. 3).
Т, а б л и ц, а 3
Дозировка минеральных удобрений на 1 м³ водоема, кг
АЗОФОСКА ИЛИ НИТРОАМОФОСКА 0,1- 0,2
Аммиачная селитра 0,05−0,1
Калиймагнезия 0,01−0,015
Кроме указанных минеральных удобрений вносилась микрофлора в дозе 0,02 кг на 1 м³ в виде 1% суспензии — 2 л или на пористом носителе 0,4−0,5 кг.
При глубине водоема до 1 м аэрация обеспечивается естественной диффузией воздуха. При большей глубине обеспечивалась принудительная аэрация при помощи аэраторов, применяемых рабохозяйственными предприятиями. Через каждые 24 ч проверялось остаточное содержание водорастворимых органических буровых присадок. Для этого проводилась экстракция водой из навески очищенного грунта. После фильтрования и центрифугирования методом пермангонато-метрии определяли содержание органических веществ [3]. Результаты сравнивались с фоном. Работа прово-
дилась на различных грунтах: почва, песок, торф, глина, а также очищенная вода. Изучены как обычные бессолевые среды, так и среды, содержащие №С1 до концентрации 40 г/кг. В результате было установлено, что микроорганизмы способны полностью разрушать органические присадки до углекислого газа и воды. Период снижения концентрации органических веществ при температуре +12… 20 °C длится 10−30 сут при изначальном содержании присадок 10−20 г/кг органического грунта или воды. В проделанной работе впервые удалось дезактивировать органические присадки в виде смесей произвольного состава при одновременном содержании в смеси свыше 20 различных органических веществ. В дополнительных опытах было установлено, что биоразложение присадок буровых растворов возможно и при температуре +0,1… 4 °C. Это позволяет проводить очистку грунта и воды в зимнее время.
Выводы:
1. Анализ остаточного содержания буровых присадок, проведенных с помощью пермангонатометрии [1], показал, что период 100-кратного снижения концентрации органических веществ длится 10 сут и отсутствуют органические загрязнители в очищаемой среде.
2. Разработанный способ позволяет проводить очистку воды и любых грунтов от органических присадок к буровым растворам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Калюжин В. А. Способ очистки воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами // Патент Р Ф N° 2 057 724 от 10 апреля 1996 г.
2. Калюжин В. А. Способ биологической очистки воды и грунта от органических веществ алифатического, карбоциклического, гетероцикличе-
ского рядов и их смесей произвольного состава // Патент Р Ф от 27 января 2008. № 2 315 670.
3. Пискарева С. К., Барашков К. М., Ольшанова К М. Аналитическая химия. М.: Высш. шк., 1994. 384 с.
Статья представлена научной редакцией «Биология» 20 января 2009 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой