Способ очистки почвы, загрязненной нефтепродуктами
Изобретение относится к области ликвидации нефтяных загрязнений почв, образовавшихся в результате несанкционированного розлива нефти и нефтепродуктов на грунт, и может быть использовано для восстановления свойств почв, подвергшихся загрязнениям. Способ включает отбор загрязненной почвы с последующей ее обработкой для очистки от нефтепродуктов и возвратом на место отбора или иное место со схожей структурой грунта. Отобранную с загрязненного участка почву пропаривают с добавлением соды и поверхностно-активных веществ. Пропаренную почву смешивают с торфом и удобрениями, после чего добавляют в полученную смесь нефтеокисляющие аэробные микороорганизмы и подготовленную смесь помещают в биобарабан, в котором осуществляют обработку смеси при постоянном ее перемешивании с добавлением подогретого воздуха, поддерживая температуру обрабатываемой смеси не ниже 16°С в течение 1-2 суток. После этого смесь удаляют из барабана и выдерживают в гуртах в течение 2-3 месяцев, после чего осуществляют возврат обработанной почвы. Технический эффект - повышение выхода очищенного грунта, исключение применения сложных конструктивных устройств, упрощение технологии очистки. 2 табл.
Изобретение относится к области ликвидации нефтяных загрязнений почв, образовавшихся в результате несанкционированного розлива нефти и нефтепродуктов на грунт, и может быть использовано для восстановления свойств почв, подвергшихся загрязнениям.
Известен способ непрерывного разделения нефтесодержащего грунта, включающий получение суспензии растворением очищаемого грунта в жидкой среде, подачу суспензии в проточный аппарат непрерывного действия для обработки суспензии пульсирующим силовым полем, представляющим низкочастотные вибрационные воздействия в резонансном или околорезонансном режиме с диапазоном частот вибрации 10 - 60 Гц и виброускорений 3 - 20 g, причем обработка суспензии в аппарате осуществляется в газожидкостной среде, создаваемой подачей газа в проточный аппарат в количестве 10-25% объема обрабатываемой суспензии.
(см. патент РФ 2139143, 13.03.1998 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного изобретения необходимо отметить, что раскрытый выше способ основан на механическом разделении почвы и загрязняющих ее компонентов, что требует значительных энергозатрат и использования устройств с довольно сложной кинематикой, а кроме того, известный способ характеризуется значительными отходами перерабатываемого (очищаемого) грунта в связи с невозможностью разделения прореагировавших друг с другом компонентов почвы и нефтесодержащих отходов.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа очистки почвы, позволяющего резко повысить выход очищенного грунта, исключив применение сложных конструктивно устройств и тем самым упростить технологию очистки.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе очистки почвы, загрязненной нефтепродуктами, включающем отбор загрязненной почвы, с последующей ее обработкой для очистки от нефтепродуктов и возвратом на место отбора или иное место со схожей структурой грунта, новым является то, что отобранную с загрязненного участка почву пропаривают с добавлений соды и поверхностно-активных веществ, пропаренную почву смешивают с торфом и удобрениями, после чего добавляют в полученную смесь нефтеокисляющие аэробные микроорганизмы и подготовленную смесь помещают в биобарабан, в котором осуществляют обработку смеси при постоянном ее перемешивании с подачей подогретого воздуха, поддерживая температуру обрабатываемой смеси не ниже 16°С в течение 1-2 суток, после чего смесь удаляют из барабана и выдерживают в течение 2-3 месяцев, после чего осуществляют возврат обработанной почвы.
При проведении патентных исследований из уровня техники не обнаружены решения, идентичные заявленному изобретению, а следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Сущность заявленного решения не следует явным образом из уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения специалистами.
Способ очистки почвы, загрязненной нефтепродуктами, осуществляют следующим образом.
Перед проведением мероприятий, связанных с фитокоррекцией почвы, первоначально оконтуривают участок загрязнения. В случае наличия на поверхности участка жидких углеводородных составляющих осуществляют удаление последних известным образом.
Удаляют загрязненный слой (пласт) почвы и определяют вид и концентрацию содержащихся в нем углеводородов и других вредных веществ, после чего осуществляют пропаривание удаленной загрязненной почвы. Пропаривание осуществляют горячей водой или паром под давлением с использованием соды и поверхностно-активных веществ. Для повышения удобства обработки почва может быть загружена в самораскрывающиеся контейнеры и может проходить цикл обработки без выемки из контейнеров, что значительно упрощает процесс загрузки-выгрузки почвы при ее очистке.
Пропарка почвы позволяет удалить из нее парафиноподобные компоненты и излишки воды. Пропарку осуществляют в контейнере-реакторе, куда загружают самораскрывающиеся контейнеры с обрабатываемым грунтом.
После пропарки определяют рН почвы и содержание в ней углеводородов и в случае необходимости проводят повторную обработку почвы содой.
Конструкции контейнеров для помещения очищаемой почвы и контейнера-реактора известны и нет необходимости в их подробном описании.
Обезвоженную и предварительно очищенную почву смешивают с торфом, добавляют минеральные и биоудобрения и в полученную смесь добавляют нефтеокисляющие аэробные микроорганизмы (например, на оборудовании и по методике фирмы «Ника», СПб).
Далее полученную смесь, представляющую очищаемую почву, удобрения, торф и микрофлору, загружают в биобарабан. Конструкция биобарабана является известной и не составляет предмета патентования. Подача смеси в биобарабан обычно осуществляется питателем.
Обработка смеси в биобарабане осуществляется при постоянном вращении последнего, что обеспечивает смешивание смеси в равномерную единую массу.
В процессе обработки смеси в биокамере для активизации биологических процессов, протекающих в смеси, в свободное пространство биобарабана подают разогретый до 35-45 градусов воздух.
Масса загружаемой в биобарабан смеси для каждого цикла обработки определяется с помощью конвейерных весов и реле времени.
Контроль за температурой и управление температурным режимом обработки внутри биобарабана осуществляется посредством термодатчиков, установленных в объеме биобарабана, сигналы с которых поступают на пульт управления подачей воздуха с целью регулирования его температуры.
Как показали исследования, для стабильности протекания в смеси, помещенной в барабан химических, биохимических и физико-химических процессов, температура смеси в биобарабане должна поддерживаться на уровне не ниже 16°С в течение 1-2 суток.
С точки зрения химических реакций в процессе биотермической обработки происходит окисление основных элементов нефти посредством кислорода, входящего в состав очищаемой смеси, и подаваемого в биобарабан воздуха.
В идеальных условиях биотермическая обработка - аэробный процесс и полное окисление элементов органического вещества - приводит к образованию окиси углерода (СО2) и воды (окиси водорода).
Как показали исследования, потребность в воздухе для обеспечения протекания окислительных реакций ориентировочно составляет 7,0-8,0 м3/час на 1 тонну смеси.
Нефть разлагается в результате жизнедеятельности нефтеокисляющих сапрофитовых аэробных микроорганизмов, способных выделять при биохимических реакциях обмена веществ определенное количество тепла. Создание наилучших условий жизнедеятельности микрофлоры создается за счет увеличения удельной поверхности частиц путем перемешивания нефтезагрязненной почвы с торфом, подачей воздуха, создания пористой структуры путем постоянного перемешивания, поддерживания влажности массы в пределах 45-60%, теплоизоляции, способствующей сохранению выделяющегося тепла.
В процессе обработки смеси в биобарабане наблюдается ускоренное размножение мезофильных микроорганизмов. Источником энергии для бактерий служат легко разлагаемые органические соединения, содержащиеся в торфе или нефти. В процессе их жизнедеятельности выделяется тепловая энергия, способствующая нагреву почвы и развитию термофильной микрофлоры.
По истечении заданного времени обработки в биобарабане смесь удаляется из контейнера, укладывается на площадке в штабеля и укрывается. В процессе развития термофильной микрофлоры температура почвы поднимается примерно до 70°С. При этом резко ускоряются процессы разложения органического вещества.
При нахождении в штабелях температура почвы постепенно снижается, что свидетельствует об окислении разлагаемой части органического вещества. На данном этапе термофильная микрофлора переходит в споровую форму, частично отмирая, а мезофильная начинает вновь размножаться. Учитывая, что она обладает более развитой и мощной ферментативной системой, повышается ее способность к разложению наиболее стойких органических соединений (клетчатки и лигнина).
До полного «созревания» почвы на площадке должно пройти не менее 2-3-х месяцев.
Далее очищенная порода транспортируется и укладывается на место, с которого была изъята, или на другое место, со схожей структурой грунта.
Основные параметры заявленного способа приведены в табл.1.
Рекомендуемые нормы внесения добавок приведены в табл.2.
| Таблица 1. | |||
| Технологические параметры процесса и их допустимые отклонения | |||
| Технологические параметры | Единица измерения | Технологические параметры | |
| оптимум | колебания | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Масса обрабатываемой почвы | кг | 2000 | 1000-3000 |
| Удельный вес | т/м3 | 1,8 | 1,2-2,2 |
| Размер минеральных включений | мм | не более 100 | - |
| Загрязненность нефтепродуктами | % | 20 | 10 |
| Содержание органического вещества | % к сухой массе | более 5% | до 10% |
| Влажность | % | менее 50 | ±20 |
| Температура почвы | °С | не ниже 0°С | от 0°С до + 30°С |
| Доза загрузки | т/сут | 12 | + 30% |
| Режим загрузки | т | циклический, 2 т каждые 4 часа | циклический 20% |
| Количество реакторов | шт | 1-3 | не ограничено |
| Исполнение реакторов и емкостей-отстойников | модульное, морские контейнеры | ||
| Количество отмытой нефти | т/с | не регламентируется | не регламентируется |
| Масса отмытой почвы в биобарабане | т | 12 | 2 |
| Масса биоудобрений | т/т | 0,01 | |
| Масса торфа | т/т | 0,5 | |
| Масса минеральных удобрений | т/т | 0,003 | |
| Температура воздуха для аэрации | °С | 35 | - |
| Время обработки | сут. | не более 1 | - |
| Режим выгрузки обработанного материала | т | во время загрузки | - |
| Годовая производительность биобарабана* | тыс. т/год | 32,0 | ± 10% |
| Количество работающих биобарабанов | шт. | не ограничено | - |
| Доза загрузки субстрата с микрофлорой* | т/сут. | 1-3 | ± 20% |
| Режим загрузки субстрата с микрофлорой* | т | циклический 0,17-0,51 | Циклический ± 20% |
| Примечание* - показатели даны в расчете на один реактор и один биобарабан-смеситель. |
| Таблица 2 | ||
| Нормы внесения биопрепаратов, минеральных и биоудобрений | ||
| Вид препарата | Норма внесения, кг/т | Примечания |
| Торф | 100-500 | В зависимости от количества гумуса |
| Гипс | 5-15 | В зависимсоти от рН |
| Удобрения | ||
| Калийные | 100-300 | В зависимости от типа почв |
| Азотные | 100-300 | В зависимости от типа почв |
| Фосфорные | 100-300 | В зависимости от типа почв |
| БАГ | 1-3 | |
| Семена трав | 20-60 г | В зависимости от вида трав и типа почв |
| Биопрепараты | Производитель: | |
| Родер | МГУ | |
| Петролан | НТО «Приборсервис» | |
| Универсал | 1-3 | Институт Биологии РАН Институт |
| Лигносорбент | 1-3 | Биологии РАН |
| Бамил | 1-5 | «Ника», Спб |
| Деконта | 1-5 | Чехия |
| Путидойл | 1-5 | ЗапсибНИГНИ (Томск) |
| Деворойл | 1-5 | НПП «Биотехинвест» (Москва) |
| Биоприн (Олеворин) | 1-5 | ВНИИ Синтезбелок (Москва) |
| Примечание: нормы, указанные в инструкциях по применению, пересчитываются из расчета: 1 Га соотвествует 1000 тонн почвы |
Все остальные элементы системы биоферментации изготавливаются из обычных широко применяемых материалов.
Способ очистки почвы, загрязненной нефтепродуктами, включающий отбор загрязненной почвы с последующей ее обработкой для очистки от нефтепродуктов и возвратом на место отбора или иное место со схожей структурой грунта, отличающийся тем, что отобранную с загрязненного участка почву пропаривают с добавлений соды и поверхностно-активных веществ, пропаренную почву смешивают с торфом и удобрениями, после чего добавляют в полученную смесь нефтеокисляющие аэробные микроорганизмы и подготовленную смесь помещают в биобарабан, в котором осуществляют обработку смеси при постоянном ее перемешивании с подачей подогретого воздуха, поддерживая температуру обрабатываемой смеси не ниже 16°С в течение 1-2 сут, после чего смесь удаляют из барабана и выдерживают в гуртах в течение 2-3 месяцев, после чего осуществляют возврат обработанной почвы.
