Вопрос 75. Очистка воды от нефти

Современные методы очистки воды от нефтяных загрязнений подразделяются на механические, химические, физико-химические и биологические. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется источником и характером загрязнения, площадью загрязнения, количеством нефти и др.

1. Механический метод

Сущность механического метода состоит в том, что нефть удаляется из воды путем её отстаивания и фильтрации с последующим её улавливанием специальными устройствами - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками или вручную. Нефть не смешивается с водой и образует на поверхности масляное пятно. Она собирается порциями в полимерные контейнеры (полиэтиленовые пакеты) и затем сжигается. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%. Однако механические устройства не обеспечивают достаточную эффективность очистки воды от нефти.

Сложность сбора нефти с водной поверхности заключается в том, что нефть разливается тонким слоем. При ее сборе неминуемо захватывается и вода. Проблема со сбором нефти вручную состоит в том, что для того, чтобы эффективно собрать нефть необходимо, чтобы ее было много, т.е. чтобы она лежала на поверхности толстым слоем, а это случается крайне редко при крупных техногенных катастрофах.

2. Химический метод

Химический метод очистки от нефти заключается в том, что в воду добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с нефтью и осаждают её в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%. Данный способ заключается в основном, либо к к созданию на поверхности нефтяного пятна с помощью поверхностно-активных веществ и эмульгаторов водонефтяных эмульсий, либо к поглощению нефти различного типа адсорбентами, например, алюмосиликатными микросферами или оксидом алюминия и последующее выжигание нефти из пор сорбента путём горения. Адсорбционная способность алюмосиликатов составляет 800 мг/г (470 мг/см3). Степень очистки воды от нефти этим способом достигает не менее 98%, но это метод лимитируется площадью очага нефтяного заражения. Метод применим для очистки локализованного количества воды от нефти.

3. Физико-химический метод.

При физико-химическом методе очистки воды от нефти из воды удаляются тонко дисперсные и растворенные примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества нефти. Чаще всего из физико-химических методов применяется коагуляция, окисление, адсорбция, экстракция и т.д.

В качестве абсорбента нефти также можно применять тонко размолотый порошок активированного угля. Он равномерно напыляется на нефтяное пятно, и оно сразу перестает растекаться. Нефть, успевшая смешаться с водой и ставшая негорючей, вскоре приклеивается к угольным частицам. После этого пленку можно снять и сжечь (смесь угля с нефтью хорошо горит).

Можно также использовать и пенополиуретан, который поглощает массу нефти в 18 раз превышающую его собственную массу.

Также можно в Вашем случае налить на поверхность нефтяного пятна расплавленный парафин. При отвердевании он захватит нефть, а твёрдую массу можно затем собрать механическим способом.

Также эффективно использование эмульгаторов и поверхностно-активных веществ ПАВ,которые способны переводить нефть в эмульсии, ускорять процессы ее биохимического разрушения и даже ослаблять ее токсическое влияние.

Одним из новых методов борьбы с нефтью является модификация физических свойств поверхностной нефтяной пленки, с целью придания ей магнитных свойств путем введения в нееспециально ферромагнитного порошка ФЕР-3 на основе оксида железа, с последующим ее сбором при помощи магнитной ловушки. Однако, при всех его экологических и технических преимуществах, этот метод не получил широкого распространения ввиду отсутствия магнитных порошков, оптимально решающих данную задачу.

Экспериментально в лабораторных условиях был апробирован способ модификации физических свойств поверхностной нефтяной пленки (до 1 кг/м2). Порошок ФЕР-3 распылялся при помощи пневмораспылительного устройства. В течение 5-15 мин распыленный ферромагнитный порошок сорбирует нефтепродукты (2¸6 г НП на 1г ФЕР-3), образуя суспензию с ярко выраженными магнитными свойствами (аналог слабых магнитных жидкостей). Вследствии магнитного взаимодействия суспензия коагулирует в крупные глобулы, освобождая от пленки нефти значительную часть поверхности (до 80%). Образовавшуюся суспензию можно легко собирать механическим путем или с помощью магнитной ловушки. Текучесть суспензии позволяет для регенерации магнитного порошка применять метод сепарации.

4. Биологический метод

Среди методов очистки воды от нефти самую большую играет биологический метод, основанный на использовании специальных микроорганизмов, питающихся нефтью и разрушающих её. В настоящее время известно более тысячи микроорганизмов, способных перерабатывать углеводороды различных классов. Наиболее продуктивные из них - культуры дрожжей рода Candida, для которых источником углеводородов служат парафины нефти. Они дают большой выход биомассы с высоким содержанием белка и витаминов.

Именно к таким эффективным препаратам по очистке воды от нефти являются два эффективных биологических препарата, которые я Вам рекомендую – Ленойл и Деворойл.

Эти препараты предназначены для биодеградации  нефтии нефтепродуктов при загрязнении почв, природных водоемов, акваторий, стоков промышленных предприятий  и реабилитации загрязненных территорий. Препарат Деворойл представляет собой тщательно подобранное сообщество 5 видов углеводородокисляющих бактерий и дрожжей, успешно работающих в различных естественных и антропогенных экосистемах. Так как  каждый вид микроорганизмов проявляет наибольшую активность для отдельных фракций нефти, то  достигается наибольшая эффективность, потому что обрабатываются все фракции нефтепродуктов сразу с равномерной скоростью.  Препарат Ленойл содержит ассоциацию микроорганизмов (Bacillius brevis и Arthrobacter sp.).

Эти препараты обладают широким спектром биодеградации углеводородов любой структуры (линейной, циклической), активно внедряется в толщу слоя нефти, восстанавливает процессы аэрации.

Учеными Уфимского научного центра РАН и ЮганскНИПИнефть была проведена сравнительная оценка эффективности биопрепарата для биоремедиации нефтезагрязненных почв по сравнению с известными коммерческими препаратами.

Изучали процесс биодеградации нефти и процесс биологической рекультивации загрязненных нефтью чернозема и торфа. Степень загрязнения составляла 10,20,30% (масс).

По эффективности разложения нефти при 10,20 и 30% степени загрязнения, как в торфе, так и в черноземе биопрепарат Ленойл значительно превосходит аналогичные биопрепараты.

Исследования показали, что биопрепарат Ленойл, содержащий ассоциацию микроорганизмов (Bacillius brevis и Arthrobacter sp.) способен адаптироваться к высоким дозам нефти, эффективно утилизировать субстрат независимо от типа почвы и особенностей загрязнителя.

 Степень биодеградации нефти в почве и торфе (%) за 60 суток эксперимента.

Микроорганизмы в составе Деворойла и Ленойла эффективно окисляют широкий спектр углеводородов нефти: в широком диапазоне кислотности среды (рН 4,5 - 9,5);  температур (+5 до + 40 0С); солености среды (до 150 г/л). Они способны эффективно окислять углеводороды нефти с длиной цепи С9-С30 и ароматические углеводороды в широком диапазоне кислотности среды (pH4,5-9,5)и температур (5-40°С). Эффективность окисления углеводородов достигает  99%.

Специальные добавки, введенные в состав биопрепаратов, значительно активизируют процесс деструкции нефти,  увеличивают  эффективность работы в естественных  природных  условиях.  Микроорганизмы препаратов нетоксичны, непатогенны и адаптированы к средам с соленостью до 150 г/л, т.е. одинаково хорошо работают как в пресной, так и в морской воде, а также способны к комплексному разложению как растворимых, так нерастворимых в воде компонентов нефти (при внедрении в толщу нефтяной пленки).

Последнее свойство компонентов этих препаратов существенно сокращает время необходимое для нейтрализации загрязнения и предохраняет микроорганизмы от вымывания их из нефти паводковыми водами и ливневыми дождями.