Intensification of oil destruction processes in sediments by aeration.pdf Проблема очистки нефтезагрязненных сред существу-ет в мировом масштабе с начала добычи и нефти и нефте-продуктов. Нет окружающей нас среды, которая бы неподверглась этому загрязнению. Очистка водных объек-тов от нефти - одна из актуальных проблем нефтедобы-вающих компаний. Реально «работающие» технологии, спомощью которых можно комплексно очищать и восста-навливать водные объекты от нефти, практически отсут-ствуют. Все решения сводятся к очистке поверхностиводы от нефти, забывая о «невидимой» составляющей -донных отложениях, где зачастую может аккумулировать-ся нефть слоями в десятки и более сантиметров. Основныепринципы экономически приемлемого решения проблемыочистки нефтезагрязненных водоемов, в том числе и очи-стки их загрязненных отложений, были предложены и ис-пытаны еще в 2003-2006 гг. на озере Щучье, расположен-ном в Усинском районе Республики Коми [1-3]. Техноло-гия была успешно использована для очистки обводнен-ных карьеров в 2006-2007 гг. в ХМАО-Югре [4].В 2007 г. на основании результатов лабораторныхэкспериментов была предложена технология, позво-ляющая использовать червей-тубифицид для очисткидонных отложений от нефти [5]. Использование техно-логии можно рекомендовать на заключительных этапахреабилитации водных объектов для доочистки донныхотложений. Целью настоящей работы являлось изуче-ние скорости деструкции нефти в илах и интенсифика-ции этих процессов искусственной аэрацией и биотур-бацией в условиях модельного эксперимента.Материалы и методы исследованияВ эксперименте использовали наиболее распространен-ный вид тубифицид - Limnodrilus hoffmeisteri Claparede,1862. В качестве субстрата для червей использовали ил,отобранный в условно чистом озере вблизи г. Томска ипроцеженный через мельничный газ № 19 для удалениягрубого растительного детрита. Для «стерилизации» (унич-тожения макробеспозвоночных животных, коконов олиго-хет и др.) ил раскладывали в герметичные емкости-кюветыи в течение 5 ч выдерживали в термостате при температуре70-72°С. Далее ил сметанообразной консистенции поме-щали в 5-литровую емкость и загрязняли нефтью. Загряз-ненный ил в течение 30 сут ежедневно перемешивался втечение 5-7 мин для прохождения процессов сорбции. Дляэксперимента был подготовлен загрязненный ил с исход-ной концентрацией нефти 14,58 г/кг.Общая схема эксперимента представлена в таблице.В 8 стеклянных аквариумов объемом 4,5 л (15..15.20 см) помещали гомогенизированный ил сметано-образной консистенции (400 г) и равномерно распреде-ляли по дну. В каждый аквариум добавляли сертифици-рованные комплексные удобрения: аммиачную селитру(18 мг) и суперфосфат (16 мг). Количество удобренийрассчитано исходя из норм внесения удобрений для ры-бохозяйственных водоемов [6, 7]. Далее в аквариумы(№ 5-8) вносили 2,0 г разновозрастных Limnodrilushoffmeisteri и медленно (чтобы избежать размытия слоягрунта на дне) наполняли отстоянной в течение 3 сутводопроводной водой в объеме 3 л. Доливка воды в ак-вариумы проводилась еженедельно. Температура водыво всех аквариумах во время эксперимента составляла21-23°С. Аэрацию проводили круглосуточно; распыли-тель воздуха располагался в 5-7 см от поверхности во-ды, что обеспечивало насыщение воды кислородом безперемешивания илистых частиц на дне.Для взвешивания червей использовали электронныевесы марки «ВЛТЭ-500» с дискретностью 0,01 г. Илвзвешивали на электронных весах марки KRUPS с дис-кретностью 1,0 г. Измерение содержания растворенно-го кислорода в воде проводили в конце эксперимента(на 90-е сут) оксиметром «HANNA instruments» HI9143. Замеры растворенного кислорода в аквариумах,где вода аэрировалась, проводились через 10 мин послеотключения воздушных компрессоров. Кормление чер-вей проводили в начале эксперимента, и далее - раз вмесяц. Для приготовления корма 0,3 г воздушно-сухихдрожжей заливали 100 мл дистиллированной воды.После набухания дрожжи тщательно перемешивали.Образовавшуюся суспензию отстаивали в течение30 мин. В аквариумы добавляли надосадочную жид-кость в количестве 3 мл/л воды (9 мл в каждый аквари-ум с червями). Длительность эксперимента составила90 сут от посадки червей в аквариумы.Схема эксперимента№ аквариума Посадка червей Аэрация КормлениеРезультаты исследования и обсуждениеПроведенные замеры растворенного кислорода ваквариумах в конце эксперимента (на 90-е сут) отража-ли вполне ожидаемые результаты (рис. 1). В аквариу-мах, где проводилась аэрация, содержание кислородабыло более 7 мг/дм3; максимум наблюдался в аквариу-мах без червей - 7,31 b 0,05 мг/дм3; в аквариумах счервями содержание кислорода было немного ниже исоставило 7,08 b 0,03 мг/дм3. Аналогичные результатынасыщения воды растворенным кислородом фиксиро-вались нами ранее в других экспериментах [8].Более низкие значения растворенного кислорода на-блюдались в аквариумах, где аэрация не проводилась: ваквариумах без червей она составила 4,75 b 0,10 мг/дм3; ваквариумах с червями - 3,06 b 0,02 мг/дм3. В аквариумах,где аэрация не проводилась, содержание растворенного вводе кислорода обусловлено равновесной концентрацией,когда потребление кислорода биоценозом аквариумауравновешивает поступление кислорода из атмосферы.012345678с червями, безаэрациибез червей, безаэрациис червями иаэрациейбез червей саэрациейCодержание кислорода, мг/дм3Рис. 1. Содержание растворенного кислорода в аквариумах;- ошибка среднего значения89101112131415контроль с аэрацией воды с червями с аэрацией воды ичервямисодержание нефти в иле, г/кг сухого иланачальное содержание нефтиРис. 2. Содержание нефти в илах в конце эксперимента;- ошибка среднего значенияРезультаты химических анализов илов по окончанииэксперимента свидетельствовали о наличии различий посодержанию нефти в аквариумах с разными эксперимен-тальными условиями (рис. 2). Наибольшая концентрациянефти по окончании эксперимента наблюдалась в аква-риумах, где черви не культивировались и не проводи-лась аэрация, - 14,2 b 0,2 г/кг. В течение трех месяцевсодержание нефти в илах снизилось всего на 2,6%. Ранеетакие низкие темпы естественного самоочищения иланами не фиксировались. Следует отметить и низкуюочищающую способность в аквариумах без червей, гдепроводилась аэрация: средняя концентрация нефти намомент окончания эксперимента составила 13,95 ±± 0,65 г/кг, а снижение относительно исходного грунта -4,3%. Достаточно высокое содержание растворенногокислорода существенно не отразилось на комплексеочистных процессов в этих аквариумах.В аквариумах, где культивировались лимнодрилу-сы, снижение нефти в донных отложениях было выра-жено более отчетливо и в условиях дефицита кислоро-да (без аэрации) составило на конец эксперимента12,9 ± 0,3 г/кг, а снижение относительно исходногогрунта - 11,5%.Наиболее оптимальные условия для прохожденияочистных процессов были созданы в аквариумах с чер-вями, где проводилась круглосуточная аэрация воды. Кконцу эксперимента содержание нефти составляло10,05 ± 0,05 г/кг; снижение относительно исходногогрунта составило 69%.Известно, что интенсификация биохимическогоокисления илов обусловливается увеличением актив-ной поверхности соприкосновения донных отложенийс кислородом в результате деятельности червей. «Про-качивая» придонную воду через норы, увеличиваетсяпористость донных отложений, или «закачивая» в нихводу для облегчения рытья нор, бентосные организмыспособствуют усилению потребления кислорода дон-ными отложениями [9].Безусловно, наличие в воде достаточного количест-ва растворенного кислорода и биотурбация, наряду соптимальными температурными условиями, являютсяосновными факторами, ускоряющими очистные про-цессы от нефти, проходящие в донных отложениях.Достаточно сложно разделить вклад в эти процессыуглеводородокисляющих микроорганизмов и собст-венно червей. В целом, оценивая роль жизнедеятельно-сти червей-лимнодрилусов в очистных процессах, про-ходящих в илистых нефтезагрязненных отложениях,можно констатировать факт, что с содержанием рас-творенного кислорода на уровне 7 мг/дм3 черви в 7 разувеличивали скорость снижения нефти в нефтезагряз-ненных отложениях.Выводы. 1. В аквариумах без червей, где проводиласьаэрация, наблюдалась максимальная концентрация рас-творенного кислорода - 7,31 ± 0,05 мг/дм3; в аквариумах счервями и аэрацией - 7,08 ± 0,03 мг/дм3. Более низкиезначения растворенного кислорода наблюдались в аква-риумах, где аэрация не проводилась: в аквариумах безчервей она составила 4,75 ± 0,10 мг/дм3; в аквариумах счервями - 3,06 ± 0,02 мг/дм3.2. В аквариумах с червями, где проводилась кругло-суточная аэрация воды, были созданы наиболее опти-мальные условия для очистки ила от нефти. К концуэксперимента содержание нефти составляло 10,05 ±± 0,05 г/кг, снизившись относительно исходного грунтана 69%. В результате жизнедеятельности червей-лимнодрилусов при концентрации растворенного вводе кислорода на уровне 7 мг/дм3 (при температуре21-23aС) в 7 раз увеличивается скорость снижениянефти в нефтезагрязненных отложениях.

Скачать электронную версию публикации