gfrolova 25 декабря 2006 17:32:12

Высылаем работу на конференцию "Природу России сохранят дети".
С уважением Г.И. Фролова.

Использование илового осадка очистных сооружений
биологического типа для обезвреживания нефтешламов
Автор: Кузьмин Вячеслав Леонидович, 16 лет 10 класс лицей №2
Научные руководители: Конов Владимир Валентинович, к.б.н. Фролова Галина Ивановна, к.б.н.
Цент детского творчества «Солнечный», город Рыбинск
Для Ярославской области одной из самых сложных и многоплановых проблем охраны природной среды является предотвращение и снижение загрязнения природной среды отходами нефтепереработки, так как на территории области расположены несколько крупных нефтеперерабатывающих заводов. Ни один другой загрязнитель не может сравниться с нефтью по широте распространения, числу источников загрязнения, величине нагрузок на все компоненты природной среды. В результате переработки нефти образуются нефтешламы – отходы, из которых в настоящее время не возможно получить какой-либо продукт. Эффективная утилизация нефтешламов представляет собой актуальную экологическую и ресурсосберегающую проблему [2]. Утилизация осадков очистных сооружений биологического типа так же является достаточно актуальной проблемой, так как организация полей фильтрации приводит к выведению из хозяйственной деятельности больших земельных площадей [1]. Поскольку шлам является отходом нефтепереработки, он обогащен углеводородами различных классов: летучими, твердыми парафинами, ароматическими и алифатическими углеводородами. Такие органические соединения в природе способны утилизировать углеводородокисляющие микроорганизмы (УОМ). Нами были сделаны следующие предположения:
1. Ил очистных сооружений является стимулятором роста микроорганизмов и добавление такого субстрата к нефтесодержащим шламам может привести к ускорению биодеградации нефтепродуктов.
2. При смешивании нефтешламов и илового осадка снижается концентрация тяжелых металлов, которые могут содержаться в иловом осадке.
3. Эти процессы должны способствовать более быстрому снижению экологической опасности этих отходов.
4. Через несколько лет выдерживания смеси отходов в определенных условиях возможно их использование в качестве рекультиванта земель не сельскохозяйственного назначения.
С апреля 2004 года по октябрь 2006 года проводились лабораторные и полевые эксперименты для проверки этих предположений. Эксперименты проводились на базе лаборатории "БИАН" АНО "Областной природоохранный центр". Химические анализы проводились специализированной лабораторией. В эксперименте были использованы два компонента, являющиеся отходами производства: шлам от промывки колонн гидрокрекинга и активный ил с полей фильтрации очистных сооружений.
Для эксперимента было подготовлено несколько проб с различным соотношением ила очистных сооружений и нефтешлама. Пробы в условиях лабораторного помещения выдерживали в течение 6 месяцев. Для нормального протекания микробиологических процессов в пробы один раз в неделю добавляли воду и перемешивали. Наиболее эффективно процессы биодеградации нефтепродуктов протекали в пробе, состоящей из 1 части шлама и 2 частей ила. Пробы нефтешламов, ила и смеси отходов (нефтешлам и ил) отбирали в начале эксперимента и через 6 месяцев. Пробы заливали контрольной водой в соотношении 50 г отхода – 100 г воды. Для получения водной вытяжки пробы настаивали при комнатной температуре в течение 2 суток при периодическом перемешивании. Качество водной вытяжки определяли методом биотестирования. В качестве контроля использовали биологизированную воду. При проведении биотестирования в качестве тест-организмов были использованы цериодафнии (Ceriodaphnia affinis Lilljeborg). Работа проводилась согласно ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.6-2000 “Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости цериодафний” [3].
Проращивание семян проводили в чашках Петри. На дно помещали фильтровальную бумагу и раскладывали 20 семян редиса. Водную вытяжку добавляли до полного увлажнения фильтровальной бумаги, но так, чтобы семена не были полностью залиты. Проращивание проводили в закрытых чашках Петри при комнатной температуре в течение 72 часов. Чтобы определить снижение вредного влияния пробы шлама, ила и сих смесей на окружающую среду, мы проводили биотестирование пробы в начале эксперимента и в конце эксперимента [5].
По результатам биотестирования нами были получены следующие классы опасности: нефтешлам – 3 класс опасности (разбавление в 200 раз), ил – 4 класс опасности (разбавление в 50 раз), смесь шлама и ила в соотношении 1:2 в начале эксперимента – 4 класс опасности (разбавление в 75 раз), смесь шлама и ила в соотношении 1:2 в конце эксперимента – 4 класс опасности (разбавление в 20 раз). Класс опасности через 6 месяцев не изменился, но степень вредного воздействия на окружающую среду уменьшилась, так как токсичность пропадает при разбавлении в 20 раз, а не в 75 раз, как в начале эксперимента. Основным показателем эффективности биодеградации нефтепродуктов является снижение концентрации нефтепродуктов. За 6 месяцев концентрация нефтепродуктов снизилась в пробе с 50 г/кг до 4,7 г/кг. Для оценки экологической безопасности проб проводили проращивание семян редиса в водной вытяжке. Количество и качество проростков в пробе практически не отличались от контроля.
В 2006 году на Ярославском нефтеперерабатывающем заводе проводился промышленный эксперимент по использованию ила очистных сооружений для ускорения биодеградации нефтеотходов. Для контроля эффективности биодеградации нефтепродуктов проводилось определение их концентрации в смеси шлама и ила через каждый месяц в течении 7 месяцев. Результаты промышленного эксперимента хорошо согласуются с результатами лабораторных экспериментов – через 7 месяцев экспозиции смеси отходов наблюдается снижение нефтепродуктов в 8-9 раз.
Для проверки качества эксперимента нами было проведено биотестирование смеси отходов методом проращивания семян [4]. В качестве тест-объекта использовали семена редиса. Пробу смеси шлама и ила помещали в стаканчики для проращивания рассады, увлажняли и высевали семена. В качестве контрольной почвы использовали готовый грунт для выращивания рассады. Результаты экспериментов свидетельствуют, что смесь нефтешламов и ила очистных сооружений через 6-8 месяцев можно использовать в качестве рекультиванта и высаживать на нем несельскохозяйственные зеленые насаждения. На основании полученных данных можно сделать следующие заключения:
Выводы:
1. При смешивании нефтешламов и ила очистных сооружений в соотношении 1:2 создаются благоприятные условия для ускорения биодеградации нефтепродуктов.
2. Экспозиция смеси отходов на специальных площадках 6-8 месяцев позволяет использовать смесь отходов как рекультивант.
Необходимо добавить, что предлагаемый метод не является универсальным. Такой подход экономически выгодно использовать только при условии наличия большого количества нефтешламов и ила очистных сооружений, т.е. на нефтеперерабатывающих заводах. Сравнительно небольшие загрязнения почвы нефтепродуктами более выгодно ликвидировать с использованием специальных штаммов УОМ.
Литература
1. Евилевич А.З.,.Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод., Л., 1988.
2. Технологии и оборудование для переработки и утилизации нефтесодержащих отходов и нефтешламов. Ярославль, 2003.
3. Токсикологические методы контроля. Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости цериодафний. ПНД Ф 14.1:2:3:4.6-2000, М., 2000.
4.Фомин Г.С., Фомин А.Г., Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. Справочник. М., 2001.
5. Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности, М., 1998.