Совершенствование оценки класса опастности нефтесодержащих отхотов и способа их обезвреживания

ление пахотного слоя с интервалом в 10-12 дней, с последующим вы­равниванием поверхности поля боронованием.

Обследование грунта, проведенное через 60 суток после начала реабилитационных работ, показало, что окрас почвы рекультивирован­ного участка не отличается от окраса почвы фоновых участков. Содер­жание нефтепродуктов через 120 суток снизилось по сравнению с пер­воначальными значениями более, чем в 100 раз (таблица 4.1.1). С целью определения эффективности данного метода определяли содержание нефтепродуктов, гумуса, калия, кальция, фосфора и почвенной биоты по известным методикам [8].

Через 120 дней остаточное содержание нефтепродуктов, как пра­вило, снижается до 800 - 2300 мг/кг (табл. 4.1.1), после чего даже по­вторная активизация микрофлоры не приводит к дальнейшему сниже­нию концентрации углеводородов.

Таблица 4.1.1 - Результаты анализов почвы рекультивированного участка (120 су­ток)                                         

Более высокое содержание углеводородов в рекультивированной почве по сравнению с фоновыми сохранилось за счет тяжелых фракции битумов и асфальтенов, являющихся практически не летучими, не рас­творимыми веществами, оказывающими во много раз меньшее негатив­ное влияние на почвенную биоту и растения, чем низкомолекулярные углеводороды. Содержание основных питательных веществ и количест­во активной микрофлоры указывают на отсутствие угнетающих факто­ров в рекультивированных почвах.

Анализ результатов химического состава замазученных грунтов и почвогрунта по завершению очистки (табл.4.1.2, 4.1.3) подтвердил вы­сокую эффективность применяемого способа.

Таблица 4.1.2 - Химический состав замазученных грунтов после предварнтель- ного рыхления (площадка в р-не г. Похвистнево)                                                       

Таблица 4.1.3 - Химический состав иочвогрунта после обезвреживания

Также для анализа эффективности применяемой биотехнологии нами был построен график зависимости концентрации углеводородов дизельной фракции от времени (рис.4.1.4) при осуществлении биодест­рукции в политермическом режиме нефтезагрязненных почв на пло­щадке, расположенной в р-не г. Похвистнево.

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

время, сутки

Рис. 4.1.4 - Изменение концентрации дизельной фракции в почве во вре­мени в политермическом режиме (май-сентябрь 2008 г.) на площадке биодест­рукции в р-не г. Похвистнево, при начальной концентрации нефтепродукте 150 г/кг, дозе отходов животноводства 10,5±1 кг/м3, дозе разрыхлителя 45±5 кг/м~\ от дозы известковой муки, фоновая концентрация гумуса 4,3 % мае.

рН=7,3±0,1

Конверсия дизельной фракции за 120 суток составила:

Х = (Со-С)/Со* 100%              (1),

где Со - начальная концентрация дизельной фракции, до биообработки;

С - конечная концентрация. Х = (14,941 - 0,020)/14,941 * 100% = 99,87 % .

Найденная степень превращения дизельной фракции (более 99 %) указывает на активную деструкцию относительно легкой углеводород­ной фракции нефти нефтеокисляющими микроорганизмами. Это связа­но, прежде всего, с тем, что эти составляющие нефти легче поддаются биодеструкции. Кроме того, они более растворимы в воде, что упрощает их вынос за пределы участков загрязнения.

Если содержание дизельной фракции в течение четырех месяцев снизилось существенно, то концентрация смол и асфальтенов измени­лась незначительно (рис,4.1.5).

время, сутки

Рис. 4.1.5-Изменение концентрации асфальтенов, смол в почве во време­ни в полы термическом режиме (май-сентябрь 2008 г.) на площадке биодеструк­ции в р-не г. Похвистнсво, при начальной концентрации нефтепродуктов 150 г/кг, дозе разрыхлителя 45±5 кг/м3, дозе отходов животноводства 10,5±1 кг/м\ от дозы известковой муки, фоновая концентрация гумуса 4,3 % мае.

рН=7,3±0,1.

Смолы и асфальтены - высокомолекулярные углеводородные со­ставляющие нефти. Эти вещества малодоступны микроорганизмам, процесс их метаболизма идет с низкой скоростью. Соответственно, их степень превращения за 120 суток, рассчитанная rio уравнению (1), со­ставляет:

X = (0,892 - 0,812)/0,892*100% = 8,97 % .

Таким образом, после внесения в нефтезагрязненный грунт рас­четных доз растительных остатков, отходов животноводства, известко­вой муки и дальнейшего компостирования в течение 120 суток, а также выпонения ряда агротехнических приемов, произошла биодеструкция нефтепродуктов более чем на 95 %.

На основании вышеописанного нами было предложено несколько схем очистки почвы от нефтяного загрязнения, учитывающих, в первую очередь, глубину проникновения нефтепродуктов в почву и их концен­трацию. Неотъемлемой частью предлагаемой биотехнологии является контроль качества проводимой биообработки с помощью достоверного определения класса опасности как нефтеза грязненных почв (грунтов), так и рекультивированных (почво-грунта).

Очевидно, что одним из самых сложных для восстановления представляются участки и территории, имеющие глубину загрязненного слоя почвы более 30 см и содержание углеводородов более 15 %. Соот­ветственно, технологические операции следует осуществлять по сле­дующей схеме (рис.4.1.6):

Рис.4.1,6-Схема очистки почвы от нефтяного загрязнения

Первым этапом очистки почвы от нефтяного загрязнения является проведение почвенно-мелиоративного обследования, необходимого для определения границ загрязненного участка, определения содержания углеводородов, определения глубины загрязненного слоя почвы и опре­деления степени нарушения физико-химических свойств почвы. На этом этапе также определяют химический состав загрязненной почвы и на основании этого - класс опасности. Для расчета класса опасности нефтезагрязненной почвы применяют уравнение (2), которое нами ранее было описано в главе 4 для расчета класса опасности нефтесодержащих отходов [117].

Далее рассчитывают необходимое количество компонентов, по­зволяющих восстановить физико-химические и биологические свойства деградированных почв. К этим компонентам относятся: адсорбенты (разрыхлители) для связывания углеводородов и создания аэробных ус­ловий в загрязненном слое, кальциевые соли для активизации почвооб­разовательного процесса и аккумуляции части углеводородов почвенно- поглощающего комплекса, активизации связанного кальция почвы, по­луперепревший навоз крупного рогатого скота, активный ил биологиче­ских очистных сооружений для восстановления активизации биоты почвы.

Для удаления легких фракций углеводородов осуществляют трех­и четырехкратное рыхление почвы плугами на глубину загрязненного слоя. Затем доставляют и поверхностно вносят расчетные дозы указан­ных выше компонентов. После этого проводили ряд агротехнических приемов: перепашка внесенных поверхностно компонентов и загряз­ненного 0-30 см слоя почвы, сдвижка верхнего слоя почвы за пределы загрязненного участка для обеспечения доступа к более низкому загряз­ненному слою почвы, пропашка открывшегося дна и перемешивание за­грязненного слоя почвы 30-60 см с внесенными компонентами, обрат­ная засыпка, возврат сдвинутого слоя почвы (0-30 см.), выравнивание поверхности поля с целью сохранения влаги в почве.

Обеспечение процесса биодеструкции углеводородов обеспечи­вают четырех- пятикратным рыхлением почвы, аэрированием чизель- ными или мелиоративными плугами на глубину загрязненного слоя почвы, одно после другого через 7-10 дней при уплотнении почвы или после выпадения осадков и возникновении почвенной корки. Данная работа необходима для поддержания необходимого воздухообмена, со­хранений влаги в почве и поддержания высокой активности аэробной биоты. Заключительным этапом очистки почвы является ее подготовка к посеву, посев фитомелиоративных культур и уход за посевами. При этом также проводят агрохимическое и почвенно-мелиоративное обсле­дование. На этой же стадии определяют класс опасности рекультивиро­ванной почвы также по уравнению (2). После этого определяют пути дальнейшего использования рекультивированных территорий и почвог- рунтов.