Сорбенты очистки водных объектов от нефтепродуктов

Введение

Проблема борьбы с разливами нефти и нефтепродуктов при авариях в настоящее время является актуальной для всего мира. Большое количество нефти поступает в природные воды при ее перевозках водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Разливы, утечки нефти и нефтепродуктов, а также отходы производства, как показывает практика, неизбежны при их добыче, переработке и транспортировке. Основное количество аварийных ситуаций регистрируется на предприятиях нефтедобывающей промышленности и трубопроводного транспорта.
В отличие от локально расположенных предприятий, здесь практически невозможно предусмотреть меры по защите окружающей среды на всей протяженности, достигающей многих тысяч километров. Наибольшую экологическую опасность представляют разливы нефти на поверхности морей, водоемов и рек, так как при этом в течение нескольких часов тонкая пленка нефтепродуктов может покрыть десятки и сотни квадратных километров водной поверхности, перемещаясь с течением воды, и разливы нефти довольно сложно локализовать. Образующаяся при этом на водной поверхности пленка углеводородов препятствует поступлению кислорода в воду, нарушается воздухообмен. Кроме того, часть вредных углеводородов растворяется в воде и пагубно воздействует на обитателей гидросферы.

Анализ публикаций
Для очистки вод от нефтепродуктов в последние годы разработано множество материалов. Огромный интерес представляют биологические препараты, которые уже широко применяются в нашей стране и за рубежом. Авторами [1] предложен способ получения из порошковой фракции стекловидных удобрений биологического сорбента для утилизации загрязнений.
При производстве стекловидных удобрений в процессе грануляции 15−20% материала переходит в пылевидную фракцию. Одним из направлений применения мелкой фракции удобрений является превращение ее во вспененный материал, используемый для иммобилизации микроорганизмов при очистке загрязненных нефтепродуктами территорий. Комплексная сорбционно-микробиологическая технология очистки почвы и воды предполагает использование на первом этапе механических методов локализации и сбора загрязнений (боно-вых ограждений, скиммеров, высокоэффективных природных сорбентов). На втором этапе очистки для биодеструкции углеводородов используются новые высокоэффективные биопрепараты «АВАЛОН» (для водных акваторий) и «БИАВА» (для почвы) (Пат. 2 181 701 РФ, Пат. 2 248 255 РФ). Препараты состоят из ассоциации штаммов — деструкторов углеводородов, иммобилизованных на пористом сорбенте, представляющем собой вспененные стеклообразные полифосфаты переменного состава.
Принципиальное отличие пеностеклянных носителей «АВАЛОН» и «БИАВА» от ранее известных связано с тем, что для традиционных носителей характерно снижение каталитической активности из-за отравления поверхности катализатора продуктами химических реакций, а для них — нет. В данном случае, благодаря интенсивному процессу растворения, идет постоянное обновление поверхности носителя и, таким образом, не происходит снижения их каталитической активности. Вспененные стеклообразные фосфаты не только являются носителями микроорганизмов, но и создают благоприятные условия для их жизнедеятельности, протекания биохимических реакций [2].
«БЕЛВИТАМИЛ», биосорбент нефтепродуктов — является активным илом целлюлозно-бумажного производства и содержит значительное количество сапротрофных микроорганизмов (104 — 105 КОЕ/л) и питательных веществ (целлюлозное волокно, лигнин, полисахариды и др.). Он не токсичен (прошел тестирование как кормовая добавка), обладает высокой активностью в отношении нефтепродуктов (используется для биоремедиации нефтезагрязненных почв) [3].
«ЭКОНАДИН» — бактериальный препарат нового поколения на основе авирулентных нефтеокисляющих бактерий, проявляет сорбционную и деструктивную активность по отношению к углеводородам нефти. «ЭКОНАДИН» (ТУ 30 171 732−001−2000 Препарат бактериальный «ЭКОНАДИН», регистрация в Госстандарте 11

. 09. 2000, № 095/4 466) представляет собой порошок коричневого цвета, дисперсный, либо с волокнистыми включениями, плавучий, гидрофобный. В основе препарата — бактерии — супердеструкторы углеводородов нефти, иммобилизованные по специальной технологии на органическом субстрате — торфе. Экологически чистый, нетоксичный, без запаха. Сорбционная емкость от 1:5 до 1: 10, в зависимости от вида нефтепродукта и модификации препарата. Явление десорбции нефтепродуктов, в отличие от других сорбентов, практически отсутствует [4].
Для ускорения процесса разложения нефтепродукта применяют препарат-биодеструктор микробно-ферментный Микрозим (1ш) «ПЕТРО-ТРИТ». Данный препарат представляет собой полностью натуральный биологический деструктор нефтяных углеводородов, предназначенный для экологически безопасной очистки почвы и воды от нефтяного загрязнения. Биоценоз биопрепарата представлен 5 отделами микрофлоры, постоянно встречающейся в почвах России. Это естественные, нетоксичные, непатогенные генетически не измененные селективно улучшенные строго сапрофитные аэробные и анаэробные факультативные микроорганизмы. Биоценоз препарата иммобилизирован в форме сухих спор в состоянии анабиоза на экологически чистом питающем носителе из кукурузной муки. Внешне биопрепарат представляет собой однородный сухой порошок, цвет которого варьируется от желтого до светло-коричневого цвета, с ярко выраженным характерным запахом хорошо удобренной почвы или навоза. Принцип действия препарата Микрозим (1ш) «ПЕТРО — ТРИТ» основано на усвоении живыми микроорганизмами углеводородов нефти в качестве источника энергии жизнедеятельности. Одновременно в препарате применен ряд естественных биологических веществ, разрушающих и видоизменяющих структуру нефтяного загрязнения, интенсифицирующих активность углеводородокисляющих микроорганизмов. Биопрепарат «ПЕТРО-ТРИТ» содержит необходимую готовую органическую и минеральную подкормку в оптимальном для роста бактерий соотношении- применяемые в биопрепарате микроорганизмы поддерживают и интенсифицируют азотфик-сацию из воздуха. Дополнительное применение подкормки требуется на 2−3-м этапах очистки, а также на всех этапах очистки высококонцентрированных (с содержанием нефтепродуктов & gt- 50%) отходов. В качестве подкормки углеводородокисляющих бактерий препарата рекомендуется использовать органические источники азота и фосфора или минеральные удобрения [5].
Наибольший интерес вызывают сорбенты, изготовленные из отходов различных производств. Используя отходы различных производств в качестве сорбентов, решаются сразу две основные экологические проблемы: очистка загрязненной воды и утилизация отходов.
В качестве поглотителей нефтепродуктов широко используют отходы деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности, растительные отходы костры, пакли, мха и лишайника [6].
В конкурсе инновационных проектов по экологии была представлена работа, в которой предложен сорбент на основе эластичного пенополиуретана и шелухи гречихи (ППУ ШГ-45). Он представляет собой композиционный материал, используемый для сбора нефти и нефтепродуктов в случае аварийных разливов. В состав сорбента входит до 45% шелухи гречихи, которая является отходом сельскохозяйственных производств. В настоящее время квалифицированно не утилизируется, что загрязняет окружающую среду и выводит полезные площади из оборота. Вторым ингредиентом композиции является эластичный пенополиуретан (поролон), признанно являющийся отличным поглотителем.
Авторами [7] изучена возможность использования природных сорбирующих материалов для улавливания нефтепродуктов: кора хвойных пород и солома резанная, являющаяся отходом сельского хозяйства.
Большое внимание привлекла работа [8] авторов, в которой показана возможность использования рисовой лузги для сорбции нефтепродуктов. Результаты данной работы широко применяются в Краснодарском крае, где выращивается и перерабатывается рисовая культура и данный отход находится в изобилии.
Помимо отходов, характерных для территории РФ, применяют экзотические материалы