Спосіб очищення грунтових вод та грунтів від нафтопродуктів

1. Спосіб очищення грунтових вод та грунтів від нафтопродуктів, що локалізовані у вигляді підземних лінз, який включає оцінку об'єму і ступеня забруднення, буріння свердловин до водоносного горизонту, формування бар'єру у водоносному горизонті "стінка в грунті" і здійснення біоценозу, який відрізняється тим, що формування бар'єру "стінка в грунті" здійснюють з допомогою водонабухаючого полімеру, після чого блокують рідкі нафтопродукти поглинанням їх подрібненим сорбційним матеріалом, який у вигляді пульпи закачують через свердловини у нафтові лінзи, потім прискорюють біоценоз шляхом внесення у водоносний горизонт біомаси рослинного походження з іммобілізованими мікроорганізмами та хімічними сполуками-каталізаторами. A (54) СПОСІБ ОЧИЩЕННЯ ГРУНТОВИХ ВОД ТА ГРУНТІВ ВІД НАФТОПРОДУКТІВ 40073 які під натиском повітря будуть проникати в грунт, звідки видалити їх досить важко; висока енергоємність процесу очищення, а також недостатній ступінь очищення. Найбільш близьким до винаходу, що пропонується, по технічній суті та досягнутому результату є спосіб очищення забруднених нафтопродуктами, локалізованими у вигляді підземних лінз грунтів біологічним методом з використанням чистого кисню, згідно якому оцінюють об'єм і ступінь забруднення, бурять ряд свердловин до водоносного горизонту, з допомогою яких формують бар'єр y водоносному горизонті "стінка в грунті", після чого через центральну свердловину відбирають воду, насичують її технічним киснем і потім закачують в периферійні свердловини, в результаті чого в грунті створюються аеробні умови і протікає прискорений процес біоценозу [4]. Недоліком даного способу є неповне очищення, складність його використання у випадку рухомих частин лінзи нафтопродуктів, оскільки досить важко створити аеробні умови для прискореного біоценозу по всьому фронті рухомої частини лінзи. Задачею даного винаходу є розробка способу очищення грунтових вод та грунтів, забруднених рідкими нафтопродуктами у вигляді рухомий лінз, котрий би забезпечував високу ступінь очистки, мінімальну тривалість процесу очищення, низьку трудомісткість та невисоку енергоємність процесу очищення. Розроблений спосіб очищення грунтових вод та грунтів з використанням комплексного підходу та задіянням при реалізації способу дешевих та ефективних сорбентів дає можливість одержати технічний результат, що полягає в підвищенні ступеню очистки, скороченню часу очистки, швидкому блокуванні рухомої частини лінз нафтопродуктів, повному зв'язуванні рідких нафтопродуктів за рахунок прискореного біоценозу в заблокованому стані шляхом внесення в водоносний горизонт біомаси рослинного походження з іммобілізовани-ми на ній мікроорганізмами та хімічними сполука-микаталізаторами для прискорення процесу біоценозу. Суть запропонованого способу полягає в тому, що у відомому способі очищення грунтів від забруднення нафтопродуктами, локалізованими у вигляді підземних лінз, який включає оцінку об'єму і ступеню забруднення, буріння свердловин до водоносного горизонту, формування, бар'єру "стінка в грунті" у водоносному горизонті і здійснення біоценозу, формування бар'єру "стінка в грунті" здійснюють за допомогою модифікованого полімерного матеріалу з водопоглинаючими властивостями, наприклад, поліакриламіду, обробленого фізичним полем, після чого здійснюють блокування в водоносному горизонті рідких нафтопродуктів шляхом закачки через свердловини подрібненого сорбуючого нафтопродукти матеріалу в пульпоподібному вигляді, а потім здійснюють внесення в зону заблокованих адсорбованих нафтопродуктів біомаси з мікроорганізмами та сполуками-каталізаторами для прискорення процесу біоценозу (мікробіологічної деструкції нафтопродуктів) в підземному водоносному горизонті до повного розкладу нафтопродуктів. При цьому кількість сорбенту для блоку вання нафтопродуктів вибирають виходячи із співвідношення: Мс=(Мнафти´Кс)´N, де Mс - кількість сорбенту, Мнафти - кількість нафтопродуктів в водоносному горизонті, Кс - коефіцієнт нафтоємності сорбуючого матеріалу, N – коефіцієнт непередбачених витрат, а в якості нафтоокислювальних бактерій використовують Mycobacterium і/або Bacillus в кількості 1 г по сухій масі на 1 м2 обробленої поверхні водоносного горизонту. Технічний результат досягається також тим, що використовують сорбент такого складу: 310 мас. % - активоване вугілля (на основі тирси або соломи), 75-85 мас. % - термоокислена рослинна сировина, наприклад, виготовлена з тирси або ж соломи, 10-15 мас. % - поруватий природний сорбуючий матеріал, наприклад, гідрофобізований спучений перліт. Такий сорбент забезпечує високу (98-99%) ступінь очистки, швидке поглинання (зв'язування) рідких нафтопродуктів, які після поглинання на сорбенті уже не створюють небезпеку навколишньому середовищу. Нафтопродукти в сорбованому стані в водоносному горизонті потім піддають мікробіологічному розкладу до їх повного знешкодження. Порівняльний аналіз з прототипом дозволяє зробити висновок, що запропонований спосіб очищення грунтових вод та грунтів від нафтопродуктів відрізняється від відомого використанням нового типу матеріалу для формування "стінки в грунті", а саме - розчину модифікованого водопоглинаючого полімеру, наприклад, поліакриламіду, обробленого фізичним полем, використанням високоємного до нафтопродуктів та дешевого комплексного сорбенту на основі суміші вуглецевих та природних сорбуючих матеріалів, а саме - активованого вугілля, виробленого із тирси або ж соломи, термоокисленої рослинної сировини, наприклад, на основі тирси або ж соломи, а також поруватого сорбуючого природного матеріалу, наприклад, гідрофобізованого спученого перліту, поєднанням внесення біомаси з мікроорганізмами, в якості котрої використовують подрібнену рослинну сировину, наприклад, солому, тирсу або ж листя з іммобілізованими на їх поверхні мікроорганізмами та сполуками - каталізаторами для прискорення процесу біоценозу. В окремих випадках використання спосіб може відрізнятись складом комплексного сорбенту для блокування нафтопродуктів (в залежності від їх типу), а також тим, що в залежності від типу нафтопродуктів можуть використовуватися мікроорганізми різного типу. В доступних джерелах інформації не знайдено описів відомих рішень, що характеризують сукупність відрізняючих ознак запропонованого рішення. Таким чином, дане технічне рішення відповідає критерію винаходу "новизна". В науково-технічній та патентній літературі також відсутні дані про спосіб очищення грунтових вод та грунтів від забруднень нафтопродуктами, ідентичних запропонованому, і вони не випливають явним чином із відомого рівня техніки. Це дозволяє зробити висновок про те, що запропоноване технічне рішення відповідає критерію "винахідницький рівень". В цілому сукупність запропонованих технічних прийомів забезпечує високу ефективність очищен 2 40073 ня грунтових вод та грунтів від нафтопродуктів, високу швидкість очищення від нафтопродуктів та високу ступінь біодеструкції сорбованих нафтопродуктів, низьку собівартість та екологічність процесу очищення. Спосіб реалізується таким чином. На ділянці (території), забрудненій нафтопродуктами, здійснюють гідрогеологічну оцінку, тобто пробурюють свердловини, оконтурюють ділянку (територію) забруднення підземного водоносного горизонту та грунту і здійснюють оцінку об'єму і ступеню забруднення. Одночасно із свердловин відбирають проби забрудненої води, аналізують тип забруднення та на їх основі виділяють штами мікроорганізмів, які найбільш активно здійснюють біодеструкцію нафтопродуктів. Здійснюють також вибір сполук (компонентів), а також мікроелементів, які забезпечують прискорення процесу біодеструкції нафтопродуктів. Потім незалежно здійснюють наробку заданої кількості біомаси, що містить мікроорганізми та сполуки - каталізатори для подальшої біодеградації нафтопродуктів. Після оконтурювання території та оцінки ступеню забруднення через пробурені свердловини здійснюють закачку необхідного об'єму розчину модифікованого водонабухаючого полімеру, наприклад, розчину поліакриламіду, обробленого фізичним полем, який після контакту з грунтовими водами набухає та створює в водоносному горизонті об'ємну водонепроникну стінку, завдяки чому рухомість водоносного горизонту та лінзи нафтопродуктів уповільнюється або ж повністю припиняється. Після чого в пробурені свердловини здійснюють закачку заданого об'єму сорбенту у вигляді водонасиченої пульпи. Введення сорбенту приводить до зв'язування рідких нафтопродуктів шляхом створення на поверхні водоносного горизонту в лінзі нафтопродуктів затверділого коркоподібного шару, який містить сорбент та сорбовані в ньому нафтопродукти. Після блокування нафтопродуктів сорбуючим матеріалом, який складається із суміші компонентів рослинного та природного походження, в свердловини закачують біомасу у вигляді подрібненої рослинної сировини з мікроорганізмами та сполуками-каталізаторами, які здійснюють біодеструкцію сорбованих нафтопродуктів. В результаті закачки біомаси з мікроорганізмами та сполуками-каталізаторами в поверхневому шарі водоносного горизонту виникають умови для прискореного розвитку біодеструктивного процесу розкладу нафтопродуктів. Після завершення процесу поглинання нафтопродуктів сорбуючим матеріалом, а ще в більшій мірі після завершення процесу біоценозу можливі залишки рідких нафтопродуктів не створюють загрози навколишньому середовищу. Після завершення всього комплексу робіт згідно запропонованому способу вміст нафтопродуктів в водоносному горизонті відповідає вимогам екологічної безпеки. Практично спосіб було здійснено слідуючим чином. Скляну колонку об'ємом 2 л заповнюють кар'єрним піском. На поверхню піску наливають 100 мл рідкого модифікованого поліакриламіду до утворення на поверхні піску шару товщиною 5 мм. Потім в скляну колонку наливають 1 л води. В результаті набухания модифікованого поліакриламіду створюється водонепроникна "стінка в грунті", яка візуально контролюється шляхом додавання в скляну колонку води з барвником, котра проникає до створеної полімерної "стінки в грунті" і зупиняється. Потім в скляну колонку наливають рідкі вуглеводні нафти, наприклад, дизпаливо в кількості 300 мл. На розлиту поверхню дизпалива вносять сорбент, який складається із суміші активованого вугілля, термоокисленої рослинної сировини та гідрофобізованого спученого перліту в кількості 50 г. Через декілька хвилин, коли все дизпаливо поглинається сорбентом і створюється коркоподібний шар, який складається із сорбенту та поглинутого (сорбованого) рідкого нафтопродукту – дизпалива, вносять біомасу з іммобілізованими мікроорганізмами, наприклад, Mycobacteriuna і/або Bacillus та сполуками-каталізаторами, наприклад, фосфогіпсом. Кожний 1 см3 біомаси містить приблизно 106 мікробних клітин, які здійснюють біодеструкцію дизпалива. Поверхню в скляній колонці заливають парафіном. За 20 діб інкубування при температурі 10-12°С було біодеструковано 95% дизпалива. Джерела інформації 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1158258. Кл. С02F3/37. Опубл. 1985. 2. К проблеме локализации и ликвидации нефтяных загрязнений на объектах Минобороны / Б.В. Боревский, Л.В. Боревский, С.Н. Бухарин и др. // Геоэкол. Инж. геолог. Гидрогеол. Геокриол. (Инж. геол.). - 1977. - № 5. - С. 75-83. 3. Способ очистки подземного грунта. Патент США № 5402848. МКИ6 Е21В43/34. Опубл. 04.04.1985. НКИ 166/266. 4. Метод биологической очистки загрязненных почв. Cahrs H.J., Knapp H., Rotzhim M., Chem. Anlag+Verfahren, 1987, v. 20, № 12, р. 99-101 - прототип. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3