СПОСОБ ОЧИСТКИ ГРУНТОВЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ Российский патент 1995 года по МПК C02F3/34 E21B43/22 

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способам устранения токсичного действия углеводородов на окружающую среду, в частности к способам очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, и может быть использовано для очистки загрязненных почв, промышленных стоков в различных природно-климатических зонах.

Известен способ очистки грунтовых вод, в котором грунтовые воды откачивают насосами, а затем снова возвращают в почву в чистом виде с большим содержанием в воде кислорода, ускоряющим биодеградацию загрязняющих веществ. Недостатком этого способа является невысокое качество очистки.

В качестве прототипа является способ очистки загрязненных почв биологическим методом с применением чистого кислорода, который состоит из предварительного гидрологического исследования участка, бурения скважин, откачки воды, насыщения ее кислородом и закачки в объемы почв. Недостатком этого способа является длительность очистки и низкое качество очистки.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить вредное воздействие на окружающую среду за счет сокращения времени воздействия и повышения качества очистки грунтовых вод.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки грунтовых вод, загрязненных нефтепродуктами, включающим оценку степени загрязнения, бурение скважин, откачку грунтовых вод, аэрацию и возврат их в водоносный горизонт, предварительно выделяют бактериальную культуру природного штамма из грунтовой воды, определяют наиболее активные и нарабатывают их биомассу, после чего осуществляют откачку воды, удаляют из нее отстой и при остаточном содержании нефтепродуктов в воде 0,1-1 г/л вводят в воду биомассу в смеси с К, N, Р-содержащими удобрениями и микроэлементы. При этом откачку воды, ее отстой и аэрацию производят в скважине, периодически повторяя процесс, с последующим введением туда же биомассы. Выделение бактериальной культуры природного штамма из грунтовой воды обеспечивает получение биомассы, наиболее адаптированной в данных конкретных условиях, т.е. позволяющей быстро размножаться и эффективно очищать воду. Введение же биомассы в смеси с К, N, Р-содержащими удобрениями и микроэлементами создает для бактерий условия, позволяющие эффективно развиваться в грунтовых водах.

Откачка воды из грунта и удаление отстоя позволяют максимально очистить воду и, соответственно, значительно сократить срок очистки грунтовых вод от нефтепродуктов.

В целом, совокупность предлагаемых технических приемов обеспечивает эффективную очистку воды за счет сокращения времени вредного воздействия на окружающую среду и повышение качества очистки.

Способ осуществляется следующим способом. На участке, загрязненном нефтепродуктами, производят гидрогеологические исследования, т.е. пробурив скважины, оконтуривают участок загрязнения почв и водоносного горизонта и оценивают степень загрязнения. Из скважин отбирают пробы воды, из которых в лабораторных условиях выделяют штаммы микроорганизмов, которые наиболее активно деструктируют углеводороды нефти. Подбирают минеральные компоненты и микроэлементы, обеспечивающие повышенную эффективность бактерий к поглощению углеводородных соединений. Затем наращивают объем биомассы, необходимый для очистки вод участка. После этого в пробуренных скважинах обеспечивают подъем воды в скважину. В случае необходимости подкачивают воду насосами, а если давление пласта достаточное, то вода под естественным напором поднимается в скважину. В скважине воду оставляют до образования нефтяного отстоя, который затем удаляют механическим путем. После этого через скважину осуществляют аэрацию пласта.

Аэрация способствует улучшению условий жизнедеятельности микроорганизмов, которые количественно доминируют в почвах и являются основными деструкторами углеводородов, и в то же время способствует равномерному распределению компонентов нефти и нефтепродуктов в почве (воде) и увеличению активной поверхности.

В результате этого в объеме грунтов (вод) создаются аэробные условия и происходит ускорение развития биоценоза. Затем весь процесс повторяют до тех пор, пока в воде содержание остаточного нефтепродукта не составит 0,1-1 г/л. При остаточном содержании нефтепродукта менее 0,1 г/л практически нет необходимости производить дополнительную очистку (механическую), а содержание нефтепродуктов более 1 мг/л не позволит осуществлять биоочистку, на это понадобится слишком много времени, т.е. экономически нецелесообразно.

При остаточном содержании нефтепродуктов 0,1-1 г/л в скважину вводят наработанную биомассу из предварительно выделенных штаммов микроорганизмов в объеме, необходимом для очистки водоносного пласта, рассчитанном по известным методикам.

Практически способ был осуществлен следующим образом. Стеклянный сосуд емкостью 2 л заполняли карьерным песком, который равномерно смешивали с пара-ксилолом до конечной концентрации 0,06 г/л. Для аэрации загрязненного песка кислородом воздуха, введения минеральной среды и суспензии микроорганизмов, окисляющих пара-ксилол, вставляли в сосуд две медные трубки с внутренним диаметром 2 мм и расстоянием между ними 70 мм. Общий объем песка составлял 500 см³, на каждый 1 см³ песка приходилось около 10⁶ микробных клеток, деструктирующих пара-ксилол. Поверхность в банке заливали парафином. В состав минеральной среды, закачиваемой в песок, входили следующие соединениями: NH₄Cl, KNО₃, NaH₂РО₄, MgCl₂ и микроэлементы Fe, Zn, Ni, Mn, Mo, Cu, B и Se.

За 18 сут инкубирования при температуре 20^оС было деструктировано 77,2% пара-ксилола.

Применение предлагаемого способа позволит значительно сократить время очистки воды и повысить качество ее очистки.

Практическая реализация способа в полевых условиях осуществлялась следующим образом. Проведена оценка степени загрязнения грунтов и подземных вод нефтепродуктами путем бурения скважин, отбора проб, их анализами и камеральной обработкой. Выявлены концентрации нефтепродуктов в грунтах и подземных водах, которые изменяются от 2,0 до 5,0 г/л. Установлены пути и механизм миграции нефтепродуктов. Установлены площади загрязнения нефтепродуктами, т.е. произведено их оконтуривание. После чего в скважинах под естественным напором вода, загрязненная нефтепродуктами, поднялась на 4-6 м. В течение 24 ч в скважинах образовался отстой, мощностью 0,1-0,6 м. Отстой удаляли из скважин желонкой. После чего в скважину подавали воздух в течениe 2 ч объемом 30 м³/ч. Аналогичные процессы повторяли 18 раз до концентрации нефтепродукта в воде 0,2 г/л. Затем в скважину вводилась биомасса, полученная и нарощенная из проб воды, в смеси с нитроаммофоской и микроэлементами Zn, Mn, Mo, В, Cu в объеме 100 л в одну скважину. За 2,5 месяца степень очистки составила 68,3%

Использование: охрана окружающей среды, а именно устранение токсичного действия углеводородов на окружающую среду. Сущность применения: производят оценку степени загрязнения грунтовых вод, бурение скважин, откачку грунтовых вод, аэрацию и возврат их в водоносный горизонт. При этом предварительно выделяют бактериальную культуру природного штамма из грунтовой воды, определяют наиболее активные и нарабатывают их биомассу, после чего осуществляют откачку воды, удаляют из нее отстой и при остаточном содержании нефтепродуктов в воде 0,1 1 г/л, вводят в воду биомассу в смеси с K, N, P-содержащими удобрениями и микроэлементами. Откачку воды, ее отстой и аэрацию производят в скважине, периодически повторяя процесс, с последующим введение туда же биомассы. 1 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ГРУНТОВЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТАМИ, включающий оценку степени загрязнения, бурение скважин, откачку грунтовой воды, аэрацию и возврат их в водоносный горизонт, отличающийся тем, что перед откачкой из грунтовой воды выделяют бактериальные культуры природных штаммов, определяют наиболее активные штаммы и нарабатывают их биомассу, а после откачки удаляют из воды отстой и при остаточном содержании нефтепродуктов в воде 0,1 1,0 г/л вводят биомассу в смеси с К, N, Р-содержащими удобрениями и микроэлементами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что откачку воды, ее отстой, аэрацию и обработку биомассой производят периодически в скважине.