Суміш для очищення грунту і води від нафти і нафтопродуктів

Винахід відноситься до біотехнології, а саме до речовин для очищення грунту і води від токсичних речовин. Надзвичайно ефективним методом очищення навколишнього середовища в результаті біохімічного очищення є очищення мікрофлорою, отриманою в результаті направленої селекції. Біохімічне очищення може застосовуватись як автономно, так І в поєднанні з іншими технологіями очищення, як заключний етап. Технології біологічного очищення забруднених грунтів та ґрунтових вод можна розділити на технології без застосування, адаптованої мікрофлори та з застосуванням специфічних мікроорганізмів. Біотехнології очищення грунту без внесення адаптованої мікрофлори передбачають створення умов, близьких до оптимальних для розвитку власної ґрунтової мікрофлори, а саме: періодичне розпушення грунту, його зволоження, внесення біогенних мінеральних компонентів, органічних добрив, примусову аерацію, тобто спрямовані на прискорення процесів самоочищення грунту. Якщо ці заходи не в змозі забезпечити необхідних строків чи якості очищення, то вони доповнюються біогенним стимулюванням шляхом внесення в грунт чистих культур або ценозів мікроорганізмів, адаптованих до забруднювача. Біогенна стимуляція очищення грунту з застосуванням чистих культур мікроорганізмів чи їх ценозів, здатних окислювати аліфатичні, ароматичні та інші вуглеводні, призводить, як правило, до прискорення процесу очищення. Відомий склад для біохімічної ліквідації нафтових забруднень з поверхні водойм на основі ліпофільних добрив (Інкапсульована суміш сполук азоту і фосфору), адсорбенту (Гідрофобізований сполучений перліт) І бактерій Pseudomonas putida 36 дозволяє проводити очищення грунту і води від широкого спектру нафтопродуктів [Авт. св. СРСР № 1710515, опублик. 07.02.92]. При внесенні в грунт дріжджів роду Candida, адаптованих до вуглеводнів, в кількості 1-2 кг/га в суміші з відходами виноробства (400-600 кг/га) забезпечується підвищення швидкості деструкції вуглеводнів в 2-3 рази, завдяки чому вміст вуглеводнів знижується на 60-80% І відновлюється рослинність через 1-2 роки після початку робіт по очищенню грунту [Авт. св. СРСР № 1158258, 1985]. При внесенні 1000000 кл дріжджів роду Candida на 1 г грунту, що містив 190 мг вуглеводнів, через 19 місяців визначено концентрацію 30 мг/г грунту, що вдвічі перевершує швидкість самоочищення в контрольному досліді. Винахід передбачає очищення обмежених площ, особливо при забрудненні ґрунтових вод, що пов'язано з необхідністю створення системи комунікацій для відкачки і закачування води, а також необхідністю організації цілодобового виробництва. Проте всі вищезгадані пропозиції вимагають створення в зоні забруднення аеробних умов, необхідних для життєдіяльності мікрооргрнізмів, що застосовуються, а це, відповідно, значно підвищує собівартість проведення процесу. Найближчим по технологічній суті І досягнутим результатам до запропонованого є склад для біохімічної ліквідації нафтових забруднень з поверхні водойм на основі ліпофільних добрив (Інкапсульована суміш сполук азоту І фосфору), адсорбенту (гідрофобізований спучений перліт) і бактерій Pseudomonas putida 36. Недоліками прототипу є неможливість його застосування в анаеробних умовах при підземному забрудненні грунту внаслідок використання як біологічного компоненту бактерій Pseudomonas putida, які є строгими аеробами та низька швидкість окислення нафтопродуктів при щільній нафтовій плівці на поверхні водойм. В основу винаходу була поставлена задача удосконалення складу сумішей для очищення грунту і води від нафти І нафтопродуктів, при застосуванні якого підвищення ефективності рекультивації грунтів та очищення ґрунтових вод забезпечується за рахунок внесення специфічної мікрофлори та біогенних елементів і дозволяє очищати забруднений грунт та грунтові води при великій концентрації забруднюючих сполук. Вирішення цієї задачі досягається тим, що в склад суміші для очищення грунту і води від токсичних речовин, який передбачає застосування адсорбенту у вигляді порошку, мікроорганізмів І біогенних елементів, згідно з винаходом застосовується штам Bacillus megaterium 1MB В-7003 при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: біогенні добрива - суміш сполук азоту, фосфору та калію - 1—40; адсорбент -40-90; вуглеводні - 0,004; біомасса бактерій Bacillus megaterium 1KD - 2,5-30; вологість - до 100%, але не більше 10%. 5 табл. Обробку водойм ведуть сумішшю, яка містить 2,5-5 мас.% біомаси бактерій, 5-25 мас.% комплексних мінеральних добрив типу амофоски або нітроамофоски і 70-90 мас.% адсорбенту. Запропонована суміш дозволяє створювати оптимальні умови для біодеградації як легких фракцій нафти, так і конденсованих вуглеводнів типу асфальтенів. За рахунок поглинання нафти адсорбентом на поверхні водойми зникає суцільна нафтова плівка, завдяки чому збільшується аерація верхніх шарів води, а також в глибинних шарах водойми починають активно розвиватись фотосинтезуючі мікроорганізми аборигенної мікрофлори, які збагачують їх киснем біохімічним шляхом. При обробці зони забруднення грунту застосовують суміш, співвідношення компонентів якої наведено в табл. 1. Зміни в складі суміші викликані тим, що в поверхневих (до глибини 0,5 м) шарах грунту присутні в достатній кількості азот, фосфор та калій, а також широкий спектр мікроорганізмів аборигенної мікрофлори, метаболізм яких досить лабільний і дозволяє їм адаптуватись до вуглеводневого забруднення. На глибині більшій від 1 м завдяки аеробно-анаеробним умовам кількість мікроорганізмів та їх видовий склад значно бідніші, що часто викликано недостатньою кількістю біогенних елементів. Внесення біологічного агенту спільно з субстратом, до якого він адаптований, дозволяє вже на початковій стадії досягти більш високої швидкості очищення за рахунок збільшення кількості вуглеводеньокис-люючих мікроорганізмів - факультативних анаеробів. Очищення водойми проводять наступним чином. Суміш, що містить біогенні елементи, адсорбент та біомасу бактерій наносять на поверхню води, вкриту плівковою нафтою. Приклад 1. Готують суміш, що містить, мас.%: комплексне мінеральне добриво - 25; адсорбент - 72.5; біомасу - 2,5. Для цього 10,125 г адсорбенту змішують з 0,35 г біомаси та 3,51 г добрив. Отриманою сумішшю обробляють водну поверхню, вкриту плівковою нафтою масою 40 г. Таким же чином готують ще три зразки. Через 7.14, 21 І 28 діб визначають залишковий вміст вуглеводнів. Приклад 2. Готують суміш, що містить, мас.%: комплексне мінеральне добриво - 25; адсорбент - 70; біомасу - 5, Для цього 9,775 г адсорбенту змішують з 0,70 г біомаси та 3,51 г добрив. Отриманою сумішшю обробляють водну поверхню, вкриту плівковою нафтою масою 35 г. В воду вносять також 5 г асфальту. Таким же чином готують ще три зразки. Через 7, 14. 21 І 28 діб визначають залишковий вміст вуглеводнів. З метою порівняльної оцінки ефективності запропонованої суміші відносно відомої проведена серія дослідів (3, 4), методики яких аналогічні наведеним в прикладах 1 і 2, але в них замість бактерій виду Bacillus megaterlum 1MB В-7003 застосовувались бактерії Pseudomonas putlda 36. Результати дослідів 1-4 наведені в табл. 2. Для обробки грунту попередньо готують суміш при співвідношенні компонентів, вказаних в табл. 1. Приклад 5. Готують суміш, що містить комплексних мінеральних добрив - 25 мас.%; адсорбенту - 65%; біомаси - 10%. Для цього 3,51 г добрив змішують з 10,35 г адсорбенту та 0,14 г біомаси. Суміш суспендують в 1 л води і вносять на поверхню зразка грунту масою 3 кг, що містить 150 г (210 мл) рівних об'ємних часток гасу, бензину А-76 та нафти. Таким же чином готують ще три зразки грунту. В першому-зразку залишкову кількість вуглеводнів визначають через 1 місяць після обробки, в 2 і 3 - через 2 і 12 місяців відповідно, четвертий зразок додатково обробляли такою ж сумішшю через 2 місяці вдруге, і аналізували через 12 місяців. Прикладб. Готують суміш, що містить комплексних мінеральних добрив - 1 мас.%; адсорбенту - 92 мас%; біомаси - 5 мас.%. Умови обробки та аналізу повністю Ідентичні прикладу 5. З метою порівняльної оцінки ефективності запропонованої суміші відносно відомої в суміш вводили штам Pseudomonas putlda 36 замість Bacillus megaterlum 1MB В-7003 (5КІ 6К). Результати дослідів 516 наведені в табл. 3. Приклад 7. Готують суміш, що містить комплексних мінеральних добрив - 30 мас.%; адсорбенту - 40%; біомаси - 30%. Для цього 4,20 г добрив змішують з 5,60 г адсорбенту та 4,20 г біомаси. Зразок грунту готують наступним чином: роблять шурф глибиною 20 м. Починаючи з глибини 3 м відбирають зразки грунту масою 500 г з горизонтів 3-3,10, 4-4,10 і т.д. до глибини 20 м. В зворотному порядку зразки закладають в кодонку, виготовлену з неіржавіючої сталі діаметром 8 см і висотою 1,5 м. В колонку через нижній патрубок подають аргон (близько 2 л) для створення анаеробних умов. Після цього через зонд діаметром 4 мм на глибину 80 см від поверхні грунту вводять 325 г (460 мл) рівних об'ємних часток гасу, бензину А-76 та нафти. Таким же чином готують ще дев'ять зразків грунту. В 1-5 зразках грунт обробляють підготованою сумішшю. В першому зразку залишковий вміст вуглеводнів визначають через 3 доби після обробки, в другому - через 1 місяць, в третьому - через 2 місяці, в 4 І 5 - через 12 місяців. П'ятий зразок оброблюється сумішшю двічі - після забруднення І через 2 місяці. Приклад 8. Готують суміш, що містить комплексних мінеральних добрив - 40 мас.%; адсорбенту - 50%; біомаси - 10%. Для цього 5,60 г добрив змішують з 7,00 г адсорбенту та 1,40 г біомаси. Всі інші дії Ідентичні до прикладу 7. З метою оцінки ефективності запропонованої суміші порівняно до прототипу готуються приклади 7К і 8К, в склад яких замість бактерій Bacillus megaterlum 1MB В-7003 введені бактерії Pseudomonas putida 36. Результати дослідів 718 наведені втабл. 4. Таким чином, запропонована суміш забезпечує ефективну біодеградацію вуглеводнів нафти у вигляді плівки та в конденсованому стані у водоймах, а також при забрудненні грунту і ґрунтових вод нафтою І нафтопродуктами як при поверхневому, так І при підземному забрудненні. Кількість внесених всуміш біогенних добрив обумовлюється типом грунту, а саме вмістом сполук азоту, фосфору та калію. Відповідно до ступеню та типу забруднення проводиться розрахунок масової частки біомаси бактерій - при вмісті бактерій Bacillus megaterlum нижчим від 2,5 мас.% в суміші тривалість процесу очищення значно збільшується, перевищення вмісту 30 мас.% - не прискорює швидкість деструкції та економічно недоцільно. Кількість адсорбенту в суміші регламентується типом забруднювача.