СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ И НЕФТЕШЛАМОВ Российский патент 2011 года по МПК B09C1/10 

Способ для обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов относится к микробиологической очистке почв, загрязненных нефтепродуктами, и переработке нефтешлама и может быть использован, например, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли для очистки загрязненной нефтепродуктами почвы и рекультивации земель.

Известен «Способ микробиологической очистки нефтяных шламов и загрязненного нефтепродуктами грунта (варианты)» по патенту RU 2311237 от 02.05.2006, опубликованный 27.11.2007, МПК В09С 1/10, C12N 1/26.

Способ, включающий внесение иммобилизованной на носитель биомассы нефтеокисляющих микроорганизмов с минеральными удобрениями, при этом в качестве носителя биомассы используют сорбент «Эколан», иммобилизацию биомассы, взятой в концентрации не менее 10 г/л, осуществляют инкубированием с сорбентом не менее 1 ч в растворе минерального удобрения, взятого в количестве 2-16 г/л, при рН не более 7,0 в присутствии поливалентных катионов алюминия, вносимых в количестве до 100 мг/л, в качестве нефтеокисляющих микроорганизмов выбирают микроорганизмы с наибольшим показателем гидрофобности клеток и определяют их морфотип колоний, если микроорганизмы имеют S- или М-тип колоний, то их используют для иммобилизации на «Эколане», сорбент с иммобилизованными нефтеокисляющими микроорганизмами вносят в очищаемый грунт или шлам в соотношении 1:1000 по массе соответственно, регулярно перемешивают, поддерживая влажность 60% от предельной влагоемкости и внося минеральные удобрения; нефтеокисляющие микроорганизмы выбирают из состава аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры очищаемого объекта; нефтеокисляющие микроорганизмы выбирают из состава коллекции нефтеокисляющих микроорганизмов; минеральные удобрения вносят с учетом потребности нефтеокисляющих микроорганизмов в биогенных элементах; катионы алюминия вносят в концентрации 51,3 мг/л в составе соли алюминия.

Но для осуществления данного способа необходим носитель, что увеличивает стоимость работ, объем дополнительных перевозок, выращивание аборигенной культуры на носителе, требует дополнительного времени и трудозатрат.

Тажке известен «Способ очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами» по патенту RU 2137559 от 07.07.1998, опубликованный 20.09.1999, МПК В09С 1/10, В09С 1/08, включающий введение в загрязненную среду культуры микроорганизмов и минеральных добавок, содержащих азот и фосфор, при этом в качестве источника микроорганизмов используют торф, который предварительно активируют введением минеральных добавок, содержащих азот и фосфор, с последующей инкубацией в мезофильном режиме в течение 3-7 суток.

Но при данном способе в качестве источника микроорганизмов используют торф, что невозможно применить во всех районах без дополнительных затрат на доставку, требуется дополнительно значительное время на инкубацию.

Наиболее близким по технической сути, является «Способ обработки нефтяного шлама» по патенту RU 2198747 от 14.11.2000, опубликовано 20.02.2003, МПК В09С 1/10, C12N 1/26, C12N 1/26, C12R 1:07, включающий смешивание нефтяного шлама с микроорганизмами и биостимулятором, при этом перед смешиванием с микроорганизмами и биостимулятором в нефтяной шлам добавляют чистую почву и древесные опилки, при этом в качестве микроорганизмов используют штамм бактерий Bacillus sp. ВНИИСХМ 132 в виде полученного на его основе препарата «Бациспецин», а в качестве биостимулятора - белковую кормовую добавку «Биотрин» в массовом соотношении смешанный нефтяной шлам : препарат «Бациспецин», полученный на основе штамма бактерий Bacillus sp. ВНИИСХМ 132 : белковая кормовая добавка «Биотрин» как 1:0,005:0,005 с последующим проведением периода инкубации; смешанный нефтяной шлам готовят в соотношении нефтяной шлам : почва : древесные опилки как 1:2:1; после периода инкубации в течение не менее 50 суток проводят дополнительную обработку белковой кормовой добавкой «Биотрин».

Но при данном способе применение препарата «Бациспецин» требует применения в качестве биостимулятора исключительно белковой кормовой добавки «Биотрин», что удорожает значительно процесс рекультивации и растягивает его по времени.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка способа обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов, позволяющего рационально использовать площади, отведенные для микробиологической очистки, производить эффективную и экологически безопасную очистку при разной степени загрязненности одновременно, без применения дополнительного спецоборудования, при минимальных трудозатратах и времени на подготовку очищаемого грунта.

Поставленная задача решена за счет способа обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов путем смешивания очищаемого грунта со структуратором, например песком или опилками, удобрением и биодеструктором, при этом по мере формирования отдельных рабочих участков с каждого производят отбор проб доставленного грунта на содержание нефтепродуктов, результаты которых через регистратор подают в блок анализа, который, после сравнения с нормативными данными, выдает через дополнительный расчетный блок персональные рекомендации о необходимом количестве структуратора и о необходимом количестве удобрений и биопрепарата для подготовки очищаемого слоя на данном рабочем участке; удобрения вносят, в подготовленную на участке почвенную массу, в виде 0,07-0,1% раствора из расчета 0,5-1 г/м²; в качестве биодеструктора применяют биопрепарат «Дестройл» (штамм бактерий Acinetjbacter sp. JN-2) в виде 0,06-0,1% суспензии из расчета 0,5-1,5 л/м²; готовят суспензию предварительным смешиванием расчетного количества препарата с небольшим количеством воды с последующим разведением в 0,04-0,1% растворе азотнофосфорных удобрений, аэрированием до 6 часов при периодическом, через 2-3 часа, интенсивном перемешивании в течение 20-30 минут; биопрепарат «Дестройл» наносят на очищаемый слой дождеванием, в виде суспензии, приготовленной в соотношении 0,6-1,0 г препарата на 1,0 литр технической воды; по результатам периодического отбора проб очищаемого слоя на содержание нефтепродуктов с отдельных рабочих участков расчетный блок выдает количественные рекомендации по дополнительному внесению ингредиентов в очищаемый слой каждого рабочего участка; осуществляют его на площадке, разделенной на рабочие участки с обваловкой по периметру и имеющей в основании водоупорный слой.

Формирование отдельных рабочих участков и отбор проб с каждого из них, результаты которых через регистратор подают в блок анализа, позволяет, после сравнения с нормативными данными, рассчитать в дополнительном расчетном блоке и выдать персональные рекомендации о необходимом количестве структуратора и о необходимом количестве удобрений и биопрепарата, для подготовки очищаемого слоя на данном рабочем участке, что оптимизирует процесс биодеструкции нефтепродуктов каждого рабочего участка в отдельности и обеспечивает прием на отдельные рабочие карты площадки нефтезагрязненных земли и нефтешламов с разной степенью загрязненности нефтепродуктами и разное время рекультивации, и как следствие, экономию удобрений, биопрепарата, энергоресурсов и трудозатрат.

Внесение удобрения на начальных стадиях очистки в подготовленную на участке почвенную массу, в виде 0,07-0,1% раствора, из расчета 0,5-1 г/м², позволяет обеспечить микроорганизмы биогенными элементами и наращивание биомассы.

Применение в качестве биодеструктора биопрепарата «Дестройл» (штамм бактерий Acinetjbacter sp. JN-2) в виде 0,06-0,1% суспензии из расчета 0,5-1,5 л/м² и приготовление суспензии предварительным смешиванием расчетного количества препарата с небольшим количеством воды с последующим разведением в 0,04-0,1% растворе азотнофосфорных удобрений, аэрированием до 6 часов при периодическом, через 2-3 часа, интенсивном перемешивании в течение 20-30 минут приводит к экономному расходу препарата.

Нанесение биопрепарата «Дестройл» на очищаемый слой дождеванием, в виде суспензии, приготовленной в соотношении 0,6-1,0 г препарата на 1,0 литр технической воды, позволяет равномерно наносить биопрепарат на поверхность обрабатываемого грунта, создать благоприятные условия для размножения бактерий и биодеструкции нефтепродуктов

Периодический отбор проб очищаемого слоя на содержание нефтепродуктов с отдельных рабочих участков позволяет определить степень очистки от нефтепродуктов и, в случае выхода этих данных за пределы допустимых для рекультивируемых земель, расчетному блоку выдавать количественные рекомендации, по дополнительному внесению ингредиентов в очищаемый слой каждого рабочего участка, это в свою очередь приводит к предотвращению попадания недоочищенного грунта за пределы площадки, своевременному освобождению рабочих участков от готового к использованию грунта, повышению процента выхода рекультивированного грунта.

Осуществляют предлагаемый способ обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов на площадке, которая изображена на чертеже, где на фиг.1 - площадка 1 для обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов, очищаемый слой 2, обваловка 3, окружающий грунт 4, рабочие участки 5, водоупорный слой 6, блок 7 регистрации, блок 8 анализа, емкость 9 подготовки препарата и раствора удобрений, блок 10 нормативных данных, расчетный блок 11 выдачи рекомендаций, участок 12 подготовки структуратора.

Способ обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов осуществляют следующим образом.

Для обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов на площадке 1 готовят рабочие участки 5 с водоупорной обваловкой 3, высотой не менее 0,6 м по периметру, имеющие в основании водоупорный слой 6, для предотвращения миграции растворенных нефтепродуктов в водоносные горизонты окружающего грунта 4.

Нефтезагрязненные грунты или нефтешламы доставляют любым известным способом и выгружают непосредственно на рабочие участки 5, разравнивают по площадке слоем не более 0,4 м. По мере формирования рабочих участков 5 с каждого производят отбор проб доставленного грунта на содержание нефтепродуктов, результаты которых через регистратор 7 подают в блок анализа 8, который после сравнения с нормативными данными блока 10 выдает через расчетный блок 11 рекомендации на участок 12 о необходимом количестве структуратора и на емкость 9, о необходимом количестве удобрений и биопрепарата для подготовки очищаемого слоя 2, что позволяет оптимизировать процесс биодеструкции нефтепродуктов каждого рабочего участка в отдельности, (смотри таблицу).

  Наименование материалов Расход Конц. н/п в грунте не более 5% Конц. н/п в грунте не более 10% Конц. н/п в грунте не более 15% Конц. н/п в грунте не более 20% Конц. н/п в грунте более 20% Биопрепарат «Дестройл» 3-5 кг/га 4-6 кг/га 9-12 кг/га 10-15 кг/га Доведение концентрации н/п-в до уровня менее 20% путем внесения структураторов Азотно-фосфорные удобрения* для активации биопрепарата 3 кг/га 4 кг/га 5 кг/га 6 кг/га Структураторы - - - - В зависимости от объема загрязнений 1 *азотнофосфорные удобрения с соотношением N₂:P₂O₅=1:(1-2,5-5,0) (аммофос, аммофоска, диаммофос, азофоска).

Перед смешиванием с биодеструктором в нефтяной шлам или нефтезагрязненный грунт добавляют структуратор в виде чистого грунта, или песка, или растительных отходов, или древесных опилок.

В качестве биодеструктора используют препарат «Дестройл» (штамм бактерий Acinetjbacter sp. JN-2).

Для обеспечения микроорганизмов биогенными элементами и наращивания биомассы, на начальных стадиях очистки заявляемым препаратом, используют минеральные удобрения аммофос, диаммофоску или нитроаммофоску. Удобрения вносят в подготовленную на участке почвенную массу в виде 0,07-0,1% раствора из расчета 0,5-1 г/м².

Нанесение биопрепарата «Дестройл» на очищаемый слой 5 осуществляют в виде 0,06-0,1% суспензии из расчета 0,5-1,5 л/м².

Для приготовления рабочей суспензии расчетное количество препарата размешивают в небольшом количестве воды, а затем выливают в емкость 9 с раствором среды разведения, в виде 0,04-0,1% раствора азотно-фосфорных удобрений. После внесения всего требуемого количества биопрепарата суспензию периодически, через 2-3 часа, активируют, интенсивно перемешивают по 20-30 минут для обеспечения аэрации. Общее время аэрации биопрепарата до 6 часов.

Нанесение суспензии осуществляют путем дождевания любым известным способом.

Из очищаемого слоя 2 рабочих участков 5 проводят периодический отбор проб очищаемого слоя на содержание нефтепродуктов с отдельных рабочих участков, по результатам которых расчетный блок 11 выдает количественные рекомендации по дополнительному внесению ингредиентов в очищаемый слой каждого рабочего участка или команду на освобождение этого рабочего участка для очередной порции очищаемого грунта.

В зависимости от результатов анализа и от погодных условий очищаемый слой 2 увлажняют до 60-70% и рыхлят для создания микроорганизмам хороших условий аэрации.

После завершения процесса обезвреживания рабочие участки 5 освобождают от очищенного грунта путем его сдвига в отвалы с последующей погрузкой на транспорт и вывозом для дальнейшего применения - для санитарной отсыпки полигонов ТБО, отсыпки дорог и лежневок, обваловки кустовых площадок, засыпки карьеров, ликвидации оврагов, благоустройства территории и других строительных работ, а также в качестве структуратора при выполнении работ по обезвреживанию нефтешламов.

Пример 1. В мае 2008 года на одной из рабочих карт опытно-производственной площадки №2 - 1,7 га с глиняным экраном - разместили 4250 т нефтесодержащих отходов из земляных ям ОАО «РЖД» и 4250 т песка, после распределения смеси по площадке произведен отбор проб грунта для определения содержания нефтепродуктов. Средняя концентрация составила 121,4 мг/кг. Грунт увлажняли до 60%, вносили удобрения (азофоска) в виде 0,03% раствора. Путем дождевания вносили 10,2 кг биопрепарата «Дестройл» в виде 0,1% суспензии. Очищаемый грунт регулярно увлажняли, рыхлили и 1 раз в 2 недели вносили раствор удобрений, производили периодический отбор проб грунта для определения содержания нефтепродуктов. По истечении 1,5 месяцев по результатам анализа проб очищаемый слой повторно обработали биопрепаратом аналогично первой обработке. Остальные 4,5 месяцев производился только полив и внесение минеральной подкормки. В ноябре 2008 г произведен отбор проб грунта для определения остаточного содержания нефтепродуктов. Средняя концентрация нефтепродуктов составила 14,7 мг/кг, эффективность очистки 87,9%, после чего рабочую карту освободили для очередной порции очищаемого грунта

Пример 2. В мае 2009 года на одной из рабочих карт опытно-производственной площадки №4 - 2 га с глиняным экраном - размещено 5000 т грунта, загрязненного нефтепродуктами. Усредненная концентрация нефтепродуктов 11,06 мг/кг. Грунт увлажнялся до 60%, вносились удобрения (азофоска) в виде 0,03% раствора. Путем дождевания однократно вносили 6 кг биопрепарата «Дестройл» в виде 0,06% суспензии. Очищаемый грунт регулярно увлажнялся, рыхлился и 1 раз в 2 недели вносился раствор удобрений. В ноябре 2009 г произведен отбор проб грунта для определения остаточного содержания нефтепродуктов. Средняя концентрация нефтепродуктов составила 3,02 мг/кг, эффективность очистки 72,7%. Рабочая карта была освобождена для очередной порции очищаемого грунта.

Пример 3. В мае 2009 года на опытно-производственных площадках №3 «В» (1 га) и №5 (2 га) с глиняным экраном размещен нефтешлам из земляных ям ОАО «РЖД». На пл. №3В - 2500 т нефтешлама и 2500 т песка, на пл. №5 - 5000 т нефтешлама и 5000 т песка, после распределения смеси по площадке произведен отбор проб грунта с обеих площадок для определения содержания нефтепродуктов.

Средняя концентрация составила на площадке №3 «В» 99 мг/кг, на площадке №5 106,4 мг/кг. Грунт увлажняли до 60%, вносили удобрения, азофоска в виде 0,03% раствора. Путем дождевания внесено на площадке №3В 6 кг биопрепарата «Дестройл» в виде 0,1% суспензии, на площадке №5 12 кг. Очищаемый грунт регулярно увлажняли, рыхлили и 1 раз в 2 недели вносили раствор удобрений.

По истечении 1,5 месяцев грунт повторно обработали биопрепаратом аналогично первой обработке. Остальные 4,5 месяцев производили только полив и внесение минеральной подкормки. В ноябре 2009 г произвели отбор проб грунта для определения остаточного содержания нефтепродуктов. Средняя концентрация нефтепродуктов составила на площадке №3В 10,9 мг/кг, на площадке №5 31,8 мг/кг, эффективность очистки на площадке №3В 89,9%, на площадке №5 71%.

Грунт после микробиологической очистки применяли для санитарной отсыпки полигонов для размещения твердых бытовых отходов, отсыпки дорог и лежневок, обваловки кустовых площадок, засыпки карьеров и шламовых амбаров, ликвидации оврагов, благоустройства территории и других строительных работ, а также в качестве структуратора почвы при выполнении работ по рекультивации.

Техническим эффектом является обезвреживание нефтезагрязненных земель и нефтешламов с рациональным использованием площади, отведенной для микробиологической очистки, эффективной и экологически безопасной очисткой при разной степени загрязненности одновременно, без применения дополнительного спецоборудования, при минимальных трудозатратах и времени на подготовку очищаемого грунта за счет способа, при котором, по мере формирования отдельных рабочих участков, с каждого производят отбор проб доставленного грунта на содержание нефтепродуктов, результаты которых через регистратор подают в блок анализа, который после сравнения с нормативными данными выдает через дополнительный расчетный блок персональные рекомендации о необходимом количестве структуратора и о необходимом количестве удобрений и биопрепарата для подготовки очищаемого слоя на данном рабочем участке; удобрения вносят, в подготовленную на участке почвенную массу, в виде 0,07-0,1% раствора, из расчета 0,5-1 г/м²; проводят периодический отбор проб очищаемого слоя на содержание нефтепродуктов с отдельных рабочих участков, по результатам которых расчетный блок выдает количественные рекомендации по дополнительному внесению ингредиентов в очищаемый слой каждого рабочего участка или команду на освобождение этого рабочего участка для очередной порции очищаемого грунта.

Изобретение относится к микробиологической очистке почв, загрязненных нефтепродуктами, переработке нефтешлама и рекультивации земель и может быть использовано, например, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отрасли. Техническим результатом изобретения является рациональное использование рабочей площади, эффективная и экологически безопасная очистка при разной степени загрязненности без применения дополнительного спецоборудования при минимальных трудозатратах и времени на подготовку очищаемого грунта. Способ подразумевает формирование отдельных рабочих участков, отбор проб доставленного грунта на содержание нефтепродуктов, результаты которых через регистратор подают в блок анализа, который после сравнения с нормативными данными выдает через дополнительный расчетный блок персональные рекомендации о необходимом количестве структуратора, удобрений и биопрепарата для подготовки очищаемого слоя на данном рабочем участке. Вносят удобрения в подготовленную на участке почвенную массу в виде 0,07-0,1% раствора из расчета 0,5-1 г/м². Проводят периодический отбор проб очищаемого слоя на содержание нефтепродуктов с отдельных рабочих участков, по результатам которых расчетный блок выдает количественные рекомендации по дополнительному внесению ингредиентов в очищаемый слой каждого рабочего участка или команду на освобождение этого рабочего участка для очередной порции очищаемого грунта. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ обезвреживания нефтезагрязненных земель и нефтешламов путем смешивания очищаемого грунта со структуратором, например песком или опилками, удобрением и биодеструктором, отличающийся тем, что по мере формирования отдельных рабочих участков с каждого производят отбор проб доставленного грунта на содержание нефтепродуктов, результаты которых через регистратор подают в блок анализа, который после сравнения с нормативными данными выдает через дополнительный расчетный блок персональные рекомендации о необходимом количестве структуратора и о необходимом количестве удобрений и биопрепарата для подготовки очищаемого слоя на данном рабочем участке; удобрения вносят в подготовленную на участке почвенную массу в виде 0,07-0,1% раствора из расчета 0,5-1 г/м²; проводят периодический отбор проб очищаемого слоя на содержание нефтепродуктов с отдельных рабочих участков, по результатам которых расчетный блок выдает количественные рекомендации по дополнительному внесению ингредиентов в очищаемый слой каждого рабочего участка или команду на освобождение этого рабочего участка для очередной порции очищаемого грунта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве биодеструктора применяют биопрепарат «Дестройл» (штамм бактерий Acinetjbacter sp. JN-2) в виде 0,06-0,1% суспензии из расчета 0,5-1,5 л/м².

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что готовят суспензию предварительным смешиванием расчетного количества препарата с небольшим количеством воды, с последующим разведением в 0,04-0,1%-ном растворе азотнофосфорных удобрений, аэрированием до 6 ч при периодическом, через 2-3 ч, интенсивном перемешивании в течение 20-30 мин.

4. Способ по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что биопрепарат «Дестройл» наносят на очищаемый слой дождеванием - в виде суспензии, приготовленной в соотношении 0,6-1,0 г препарата на 1,0 л технической воды.