Патент на изобретение №2241555

(54) СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв в зимний период времени. Способ заключается в том, что нефтяное пятно фиксируется природным сорбирующим материалом – торфом, содержащим нефтеразлагающие микроорганизмы и элементы минерального питания. Причем гидрофобизированный верховой и низинный торф в соотношении 4:1 (вес.) формуют в гранулы диаметром 5 мм, длиной 10 мм и насыщают психротолерантными нефтеокисляющими микроорганизмами, выделенными с места аварии. Гранулы вносят на нефтяное пятно в дозе 1 кг на 6-13 кг нефти в зависимости от температуры окружающей среды. Применение данного способ позволяет связывать нефть и предотвращать ее растекание как по поверхности почвы, так и вглубь по профилю, снижая объемы загрязнения при аварийных разливах, препятствует проникновению нефти в нижние горизонты при оттаивании. Присутствие психротолерантных нефтеокисляющих микроорганизмов в сорбенте обеспечивает деструкцию нефти при пониженных положительных температурах. 3 табл.

Предлагаемое изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв в зимний период времени.

Известен способ рекультивации посттехногенных и отдаленных территорий на Крайнем Севере (RV патент №2093974 А 01 В 79/02, 1997 г.), включающий внесение в почву органоминеральных удобрений и посев многолетних трав в один прием, причем внесение удобрительно-посевного материала производят весной и/или осенью по талой или промерзшей почве.

Данный способ рекультивации нельзя использовать в зимний период времени.

Известен способ рекультивации почв, загрязненных нефтью (RV патент №2038363 С 09 К 17/00 A 01 B 79/02, 1995 г.), включающий вспашку почвы, внесение органических и минеральных удобрений, структурообразователя и мелиоранта, а также посев травянистых растений.

Способ не применим для зимних условий.

Известен способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтесодержащими продуктами (RV патент №2009626 A 01 B 79/02, 1994 г.), включающий сбор нефти и нефтепродуктов, нанесение слоя органического сорбента – торфа, осуществление на покрытой торфом поверхности загрязненных почв посадок дичков древесных растений с комом земли в ямки.

Способ не применим для зимних условий.

В качестве прототипа выбрано изобретение RV патент №2104103 В 09 С 1/10, C 02 F 3/34, C 12 N 1/20, 1998 г., где для очистки почвы от нефти и нефтепродуктов используется торф, измельченный и термообработанный до насыпной плотности 0,09-0,13 г/см³. Торф содержит гуминовые кислоты в количестве 20-30 мас.%. После нанесения торфа дополнительно наносят водную суспензию углеводороддеградирующих бактерий из рода Rhodococcus, содержащую соли азота, фосфора и калия. Расход торфа составляет 0,3-0,7 кг на 1 кг загрязнителя, расход водной суспензии 8-12 кг/м² поверхности.

Данный способ рекультивации почв нельзя использовать в зимний период времени, т.к. предусматривается использование водной суспензии, что при отрицательных температурах невозможно. Кроме того, способ дорогостоящий, т.к. высокий расход торфа и суспензии.

Задача предлагаемого изобретения – экономически эффективный способ восстановления нефтезагрязненных земель в зимний период времени.

Данная задача решается за счет того, что нефтяное пятно фиксируется природным сорбирующим материалом – торфом, содержащим нефтезагрязняющие психротолерантные микроорганизмы и элементы минерального питания.

Новым является то, что гидрофобизированный торф формуют в гранулы диаметром 5 мм, длиной 10 мм. Результаты наших научных исследований показали, что гранулы данного размера удерживаются на поверхности вязкой нефти, не сдуваются ветром, тонут в нефтяном пятне, обладают наибольшей сорбционной емкостью. Один килограмм гранул аккумулирует 6-13 кг нефти в зависимости от температуры окружающей среды.

Новым является и то, что для производства гранулированного торфа используется верховой и низинный торф в соотношении (вес.) 4:1. Верховой торф обладает высокой сорбционной емкостью, низинный торф содержит гуминовые вещества, обладающие клеящей способностью. Данное сочетание двух видов торфов в соотношении 8:2 позволяет сформировать прочную гранулу с высокой нефтеемкостью.

В технологию производства гранул включены операции по насыщению биосорбента активными психрофильными деструкторами нефти и нефтепродуктов, элементами минерального питания и известью.

Способ апробирован на предприятиях АК “Транснефть” с положительным результатом.

Пример:

Производственный опыт по испытанию “Способа рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами в зимний период времени” был заложен 1 апреля 2002 года на территории ЛПДС “Торгили” Тюменского УМН.

После закладки полевых опытов в течение первых суток были проведены замеры распространения нефтяного пятна. Экспериментальный участок имел небольшой уклон в северном направлении, поэтому данная территория подверглась большему загрязнению. В варианте без ограждения нефтяное пятно с северной стороны распространилось на площадь 1,67 м² (таблица 1).

С южной стороны нефтью загрязнилась территория размером 0,38 м², с западной – 0,93 м², с восточной – 0,72 м². Общая площадь распространения нефти составила 3,7 м².

Внесение биологического сорбента на разлившуюся нефть позволило резко сократить площадь загрязнения. После снятия ограждения с этого варианта нефть растеклась в северном направлении на площадь 0,32 м², в южном – на 0,19 м², в западном – на 0,13 м², в восточном – на 0,12 м². Общая площадь растекшейся нефти составила 0,76 м², что в 4,8 раз меньше в сравнении с вариантом, где не использовали сорбент.

В производственных опытах торфяные гранулы нанесены на нефтяное пятно сразу после разлива, что позволило аккумулировать значительную часть нефти и предотвратить ее дальнейшее растекание. Данный материал показывает эффективность использования гранулированного торфа в качестве сорбирующего вещества с целью предотвращения ее растекания.

В вариантах с ограждением нефть также распространилась за границы каркаса, так как грунт имел песчаную структуру. При использовании биогранул площадь загрязнения составила 0,4 м², а при отсутствии их на делянках нефть растеклась на площадь 1,07 м².

Глубина проникновения нефти.

Опыт заложен на замерзшей почве, поэтому первые замеры глубины проникновения нефти были проведены в середине мая. К этому времени оттаял 10-15 см слой почвы. В вариантах без использования биологического сорбента нефть просочилась вниз по профилю на 12,7-15,2 см (таблица 2). Внесение на разлив гранулированного торфа позволило сорбировать нефть, что предотвратило не только растекание по поверхности почвы, но и проникновение ее вглубь. В вариантах с биогранулами нефть пропитала верхний слой почвы 6,1-6,3 см.

Вторые замеры изменения глубины проникновения нефти были проведены в начале июня. По мере оттаивания нижних горизонтов почвы на участках, где не вносили гранулированный торф, отмечено дальнейшее загрязнение нижних горизонтов – нефть просочилась до глубины 21,4-26,5 см. На делянках с использованием биологически активного сорбента дальнейшее проникновение нефти вглубь при оттаивании почвы было незначительно и составило 1,4 см.

Таким образом, результаты опыта показывают, что использование гидрофобизированного гранулированного торфа определенных размеров связывает нефть и предотвращает ее растекание как по поверхности почвы, так и вглубь по профилю, тем самым снижая объемы загрязнения при аварийных разливах.

Изменение концентрации нефти и нефтепродуктов под влиянием биологического сорбента.

Производственный опыт по испытанию эффективности технологии рекультивации загрязненных нефтью земель в зимний период с использованием аборигенных психротолерантных микроорганизмов деструкторов нефти был закончен 14 июня, так как к 1 июня на экспериментальных площадках с биогранулами практически вся нефть деструктировала.

Исходный уровень загрязнения составил 181,3-201,4 г/кг почвы (таблица 3). Под влиянием естественных природных факторов нефть разложилась лишь на 11-20%. Психротолерантные углеводородокисляющие бактерии, нанесенные на гранулировачный торф уже через месяц после их внесения, снизили концентрацию нефти со 181,3 до 67,2 г/кг, а к 1 июня деградировало 85% нефти.

Таким образом, результаты производственных испытаний способа рекультивации загрязненных нефтью земель в зимний период показали перспективность данного направления. Использование биологически активного сорбента определенного качества и размера на аварийных зимних разливах аккумулирует нефть и предотвращает ее растекание при повышении температуры воздуха. Площадь растекшейся нефти в варианте с биогранулами была в 4,8 раза меньше в сравнении с делянками, где сорбент не применяли.

Внесение гранулированного сорбента определенного размера и состава на нефтяное пятно эффективно связывает нефть и при оттаивании почвы препятствует ее проникновению в нижние горизонты. В варианте без использования торфяных гранул загрязнению подвергся слой почвы 17-20 см, на делянках с биогранулами – слой 7 см.

Присутствие психротолерантных нефтеокисляющих микроорганизмов в торфяном сорбенте обеспечивает деструкцию нефти при пониженных положительных температурах. Содержание нефти и нефтепродуктов за апрель месяц под влиянием биологически активного сорбента снизилось в 2,7-3,6 раза, а к 1 июня нефть разложилась на 85%.

Формула изобретения

Способ рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами в зимний период времени, включающий нанесение сорбирующего материала на нефтяное пятно с микроорганизмами – деструкторами и элементами минерального питания, отличающийся тем, что гидрофобизированный верховой и низинный торф в соотношении по весу 4:1 формуют в гранулы диаметром 5 мм, длиной 10 мм, которые вносят на нефтяное пятно в дозе 1 кг на 6-13 кг нефти, причем гранулы насыщают психротолерантными нефтеокисляющими микроорганизмами, выделенными с места аварии.