Способ нейтрализации нефтяного загрязнения почв

09 10100 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ(71) Заявители Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности,Институт проблем использования природных ресурсов и экологии Национальной академии наук Беларуси, Государственное научнопроизводственное малое предприятие ЭкоТех(73) Патентообладатель Государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности(57) 1. Способ нейтрализации нефтяного загрязнения почв, включающий нанесение на поверхность загрязненной почвы сорбента, в качестве которого используют торф, и мелиоранта, отличающийся тем, что сначала наносят торф, перемешивают его с загрязненным слоем почвы и выдерживают до иммобилизации свободной нефти, после чего наносят мелиорант и осуществляют повторное перемешивание, при этом в качестве мелиоранта используют высокократную механическую пену в количестве 0,1-0,5 м 3 на 1 м 2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокократная механическая пена содержит кислород в количестве от 30 до 100 об . Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к способам устранения токсического действия углеводородов нефти на почвы, грунты, грунтовые воды, экологию сопредельных территорий. Известен способ нейтрализации нефтяного загрязнения почв, включающий механическое удаление нефти,нанесение сорбента (мохового очеса), внесение мелиоранта (раскислителя) 1. Недостатком данного способа является сложная технология его осуществления (фактически создается новый почвенный слой), высокие экономические затраты и трудоемкость способа. Кроме того, данный способ может быть реализован лишь в регионах, обладающих достаточными запасами мохового очеса. По технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому способу наиболее близок способ, включающий нанесение на загрязненную поверхность сорбента и мелиоранта и механическое перемешивание, в котором в качестве сорбента используют торф, а в качестве мелиоранта - трепел 2. Недостатком данного способа является его низкая эффективность на минеральных почвах и особенно на почвах легкого механического состава, обладающих высокой проницаемостью, т.е. склонных к динамическому переносу нефтяного загрязнения инфильтрационными потоками влаги. Обусловлено это тем, что процесс нейтрализации загрязнения при использовании сорбента (торф) и мелиоранта (трепел) весьма продолжителен (1-2 года). 4204 1 Задачей предлагаемого изобретения является разработка экологически безопасного, с высокой эффективностью и быстродействием способа нейтрализации нефтяного загрязнения почв. Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем нанесение на поверхность загрязненной почвы сорбента, в качестве которого используют торф, и мелиоранта, сначала наносят торф, перемешивают его с загрязненным слоем почвы и выдерживают до иммобилизации свободной нефти, после чего наносят мелиорант, в качестве которого используют высокократную механическую пену в количестве 0,1-0,5 м 3 на 1 м 2, и осуществляют повторное перемешивание, при этом высокократная механическая пена может содержать кислород в количестве от 30 до 100 об . Для приготовления высокократной механической пены используются пенообразователи, например пенообразователь ПО-6 К (натриевые соли алкилароматических сульфокислот) - препарат, используемый в пенных огнетушителях, пожарных пеногенераторах, а также в текстильной промышленности для очистки текстиля Поверхностно-активные вещества. - Справочник. Л. Химия, 1979. - С. 285-286. Котов П.А., Петров И.И., Реут Б.Ч. Применение высокократной пены для тушения пожаров. - М. Стройиздат, 1972. Нейтрализация нефтяного загрязнения почв предполагает прежде всего снижение миграционной подвижности нефти, предотвращение ее миграции как вглубь, так и вширь. В физико-химическом обосновании способа лежит принцип трансформации коллоидно-химического состояния нефтяного загрязнения в почве, грунте под воздействием ПАВ и газовой фазы пены. Под воздействием пены происходит диспергирование (дробление) пленок нефти в почве. Содержащийся же в газовой фазе пены кислород окисляет наиболее агрессивные и подвижные легкие фракции нефти. В результате нефть теряет способность к образованию пленок на поверхности поровой воды, частиц и одновременно гидрофилизирует ее в целом, обеспечивая свободный перенос почвенной влаги, а миграционная подвижность загрязнения в почве,грунте в целом существенно снижается. Одновременно проводимые защитные мероприятия не должны оказывать пагубного воздействия на флору, фауну и в то же время должны обеспечить ускоренное восстановление окружающей среды. В этой связи оценка эффективности способа была выполнена с позиций анализа состояния загрязнителя (нефти) в почве, грунте. Для оценки эффективности способа и сравнения его с прототипом испытания выполнены следующим образом. В 10 химических стаканов, содержащих по 200 г песчаной почвы (5 мас. ), вносили по 10 г товарной нефти. Почву с нефтью перемешивали, таким образом получали почву, загрязненную нефтью (степень загрязнения 5 мас. ). Затем в стаканы вносили ингредиенты для нейтрализации. Общий вес торфяного сорбента (4,5 г) и мелиоранта - трепела (25,5 г), вносившихся в первый стакан, составил 30 г. Во второй стакан вносили только торфяной сорбент (без мелиоранта) в количестве 30 г. В 3-10 стаканы вносили по 30 г сорбента (фрезерного торфа), а в качестве мелиоранта - высокократную механическую пену (объем вносимой пены приведен в таблице). Пену в лабораторных условиях готовили методом встряхивания 2 -ного водного раствора ПО-6 К. Для чего в колбу объемом 1 л вливали 50 мл 2 -ного раствора ПО-6 К, закрывали ее пробкой и интенсивно встряхивали до полного заполнения пеной колбы. Таким образом получали пену, газовая фаза которой представляла собой атмосферный воздух. Для приготовления пены, газовой фазой которой являлся кислород,колбу объемом 1 л с 50 мл ПО-6 К методом вытеснения заполняли кислородом и повторяли операцию пенообразования. Для получения пены с другим объемным содержанием кислорода в газовой фазе пены использовали 2 колбы, соединенные между собой переходником. Например, для получения 1 л пены с содержанием кислорода 50 в газовой фазе использовали 2 колбы емкостью 0,5 л. Одну из колб заполняли кислородом, а в другую (с воздухом) вливали раствор ПО-6 К. После чего соединенные между собой колбы интенсивно встряхивали до полного заполнения пеной обеих колб. После внесения в стаканы пены их содержимое тщательно перемешивали стеклянной палочкой. Через 1 ч в каждый из стаканов вливали по 200 мл воды и содержимое стаканов снова перемешивали. После отстаивания содержимого стаканов (через 2 ч) надосадочную жидкость сливали. Водорастворимую полярную органику (прежде всего ПО-6 К) осаждали комплексобразователем 3)3). Полученный раствор подвергали центрифугированию. Для дальнейших анализов использовали надосадочный раствор. Количественный анализ нефти в полученных пробах выполнен методом ИК-спектроскопии. 4204 1 Результаты испытаний представлены в таблице. Отношение соДозы внесения ингредидержания нефентов в расчете на ти в поровой 2 1 м в поверхности почвлаге почвы,вы Со/Сп сорбент,мелиорант кг/м 2 30 50 кг/м 2 1,0 Торф Торф Торф Торф Торф Торф Торф Примечание о - концентрация нефти в почве при использовании предлагаемого изобретения. Сп - концентрация нефти в почве при использовании прототипа. Из данных опыта видно, что использование пены резко снижает содержание нефти в поровой влаге почв. Насыщение газовой фазы пены кислородом еще более усиливает эффект нейтрализации загрязнения (в 2-10 раз). Из анализа данных, приведенных в таблце, следует, что в газовой фазе пены содержание кислорода должно составлять от 30 до 100 . Причем объем пены, вносимой на 1 м 2, должен соответствовать 0,1-0,5 м 3, что на поверхности почвы будет соответствовать толщине слоя пены 0,1-0,5 м. При толщине слоя 0,05 м воздействие пены незначительно (таблица, вариант 3), а при толщине слоя более 0,5 (вариант 7) эффект от ее применения снижается, т.е. мелиорант используется нерационально. Реализация способа в производственных условиях. Предварительно на участке, предназначенном для нейтрализации загрязнения, проводят отбор проб грунта на определение общего содержания нефтепродуктов с целью количественного подбора и определения дозы внесения сорбента и мелиоранта на данном участке. После чего на участок рассевом по поверхности с помощью машины для внесения пылевидных минеральных и известковых удобрений РУП-8 вносили сорбент. Дозу внесения сорбента нефти рассчитывают на основе данных глубины проникновения нефти вглубь грунта и степени его загрязнения. Затем поверхность почвы, грунта перепахивают на глубину проникновения нефти. Мелиорант (высокократную механическую пену) вносят через 1-3 суток после внесения сорбента (для иммобилизации свободной нефти сорбентом). Пену получают путем механического перемешивания водного раствора (2 мас. ) пенообразователя ПО 6 К в пожарном пеногенераторе (ПГ) с воздухом либо с кислородом, который подают в пеногенератор из кислородных баллонов, вытесняя воздух. Шлангом с раструбом из пеногенератора полученную пену подают на поверхность почвы (грунта) слоем, обычно равным толщине проникновения нефти в грунт (но не менее 0,1 м). При проникновении нефтяного загрязнения на глубину более 0,5 м пену вносят слоем 0,5 м в два, три и более приемов. После нанесения пены поверхность загрязненной территории повторно вспахивают и дополнительно культивируют. Следует отметить, что пеногенераторы для получения высокократных механических пен являются штатным оборудованием, предназначенным для тушения горящих нефти, нефтепродуктов. Проверка разработанной технологии выполнена на опытном полигоне (район г. Речица Гомельской области), а также на опытных площадках (пос. Самохваловичи Минской области). Источники информации 1. А.с. СССР 1530116, МПК А 01 В 79/02, 1989. 2. Патент РФ 2038363, МПК С 09 К 17/00, А 01 В 79/02, 1995. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3