Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Белик Екатерина Сергеевна

Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила
<
Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Белик Екатерина Сергеевна. Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила: диссертация ... кандидата технических наук: 03.02.08 / Белик Екатерина Сергеевна;[Место защиты: Уфимский государственный нефтяной технический университет].- Уфа, 2014.- 167 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Комплексная оценка возможности использования биосорбентов при восстановлении нефтезагрязненных территорий 12

1.1. Общая характеристика нефти 12

1.1.1. Физико-химический со став нефти 12

1.1.2. Влияние нефти и нефтепродуктов на почву 13

1.1.3. Биологические методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов 16

1.2. Хар актеристика нефтяных биосорбентов 19

1.2.1. Понятие нефтяного биосорбента. Классификация 19

1.2.2. Преимущества и недостатки использования биосорбентов 22

1.2.3. Обзор биосорбентов в России и в мире 24

1.3.Технология получения биосорбентов 27

1.3.1. Носители, используемые для иммобилизации микроорганизмов 27

1.3.2. Углеводородокисляющие микроорганизмы – основа нефтяного биосорбента 30

1.3.3. Формирование микробиоценоза на поверхности носителя 31

1.3.4. Методы иммобилизации микроорганизмов 34

1.3.5. Влияние различных факторов на иммобилизацию клеток микроорганизмов на поверхности носителя 40

1.3.6. Способы увеличения эффективности связывания клеток микроорганизмов с носителем 41

ГЛАВА 2. Программа, об ъем и методы исследования 47

2.1. Методики проведения исследований возможности использования

карбонизата в качестве носителя для иммобилизации микроорганизмов 50

2.1.1. Исследование физико-химических свойств 50

2.1.2. Исследование сорбционных свойств носителей 50

2.2. Методика выделения и получения накопительной культуры микроорганизмов 55

2.3. Методика проведения исследований физической иммобилизации микроорганизмов на пористой поверхности носителей 56

2.3.1. Подготовка носителя к иммобилизации 56

2.3.2. Подготовка накопительной культуры микроорганизмов к иммобилизации 57

2.3.3. Методика проведения исследований физической иммобилизации микроорганизмов на пористой поверхности носителей 58

2.4. Методики проведения исследований по изучению процесса деструкции

нефти и нефтепродуктов при использовании биосорбента 61

2.4.1. Методика проведения исследований по оценке эффективности биосорбента на основе карбонизата в технологии биоремедиации НЗП 61

2.4.2. Экспериментальные исследования по определению оптимальной дозы вносимого биосорбента в технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы 65

2.5. Определения условий и сроков хранения полученных биосорбентов 65

2.6. Статистическая обработка результатов 66

ГЛАВА 3. Исследования физико-химических свойств карбонизата и характеристика углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенных из нефтезагрязненных почв 67

3.1. Характеристика объекта исследования 67

3.2. Исследование возможности использования карбонизата в качестве

носителя для иммобилизации микроорганизмов 72

3.2.1. Исследование физико-химических свойств носителей 72

3.2.2. Исследование сорбционных свойств носителей 74

3.2.3. Определение экологической безопасности карбонизата 76

3.2. Характеристика исходной нефтезагрязненной почвы 78

3.3. Характеристика углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенных из нефтезагрязненной почвы 80

3.3.1. Выделение углеводородокисляющих микроорганизмов 80

3.3.2. Получение накопительной культуры УВОМ 82

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования по получению биосорбента на снове карбонизата и оценка эффективности его использования в технологии биоремедиации НЗП 87

4.1. Экспериментальные исследования по получению биосорбента на основе карбонизата 87

4.1.1. Статический способ иммобилизации микроорганизмов без перемешивания 88

4.1.2. Статический способ иммобилизации микроорганизмов с перемешиванием суспензии УВОМ 90

4.1.2.1. Статический способ иммобилизации микроорганизмов с

перемешиванием суспензии УВОМ со скоростью 100 об./мин 91

4.1.2.1. Статический способ иммобилизации микроорганизмов с

перемешиванием суспензии УВОМ со скоростью 400 об./мин 93

4.1.3. Динамический способ иммобилизации микроорганизмов на поверхности пористых носителей 95

4.1.4. Выбор эффективного метода иммобилизации 97

4.2. Определение технологических параметров при получении биосорбента динамическим способом 99

4.2.1. Адсорбционно-адгезионный механизм закрепления микроорганизмов на поверхности карбонизата 99

4.2.2. Определение технологических параметров при получении биосорбента на основе карбонизата методом пропускания суспензии УВОМ через слой носителя в сорбционной колонке 102

4.2.2.1. Влияние продолжительности иммобилизации на эффективность процесса 105

4.2.2.2. Влияние скорости подачи суспензии УВОМ на процесс иммобилизации 105

4.2.2.3. Микроорганизмы, выявленные на поверхности биосорбента 106

4.2.2.4. Технологические параметры процесса получения биосорбента динамическим способом 108

4.3. Экспериментальные исследования по оценке эффективности

биосорбента на основе карбонизата в технологии биоремедиации НЗП 112

4.3.1. Результаты экспериментальных исследований использования биосорбента в технологии биоремедиации нефтезагрязненных почв 113

4.3.3. Технология использования биосорбента в технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы 118

4.4. Определения условий и сроков хранения биосорбентов на основе карбонизата 121

ГЛАВА 5. Разработка технологических решений направленных на снижение экологической нагрузки на окружающую среду при производстве биосорбента на основе карбонизата 124

5.1. Блок-схема производства биосорбента на основе карбонизата 124

5.2. Материальный баланс процесса производства биосорбента 128

5.3. Расчет и выбор основного технологического оборудования 130

5.4. Охрана окружающей среды при производстве биосорбента 135

5.5. Экономическое обоснование целесообразности применения технологии получения биосорбента 136

5.5.1. Расчет капитальных затрат 136

5.5.2. Расчет эксплуатационных затрат 137

5.6. Оценка предотвращенного экологического ущерба в результате внедрения технологии биоремедиации с использованием биосорбента 142

Заключение 147

Список литературы

Биологические методы очистки почвы от нефти и нефтепродуктов

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами влияет на морфологические, физические, химические, биологические свойства почвы, которые определяют ее плодородие и экологические функции. Изменение свойств почвы при загрязнении нефтью, а также процессы ее миграции, аккумуляции и метаболизма зависят от физико-химического состава и количества пролитой нефти, почвенно-климатических и ландшафтных условий, типа почвы, наличия тех или иных биохимических барьеров, каналов миграции и диффузии в почвенном профиле [9]. При нефтяном загрязнении происходит изменение окраски почвы (в верхней части профиля – черные, серо-коричневые оттенки, в нижней – темно-бурые, коричнево-бурые, буро-охристые), увеличивается плотность, появляются маслянистые и радужные пленки [7, 10].Глубина проникновения нефти в почвенном профиле зависит от свойств нефти и механического состава почвы.

Изменение морфологических признаков почвы влечет за собой и изменение физических свойств, а именно происходит увеличение количества водопрочных агрегатов, структурных отдельностей размером больше 10 мм, агрегирование почвенных частиц, а содержание агрономически ценных структурных отдельностей уменьшается. Вследствие изменения физических свойств почвы при загрязнении происходит вытеснение воздуха нефтью, нарушение поступления воды, питательных веществ, что является главной причиной торможения развития растений и их гибели [9].

Загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами вызывают изменения в их гумусном состоянии. Поскольку основным элементом, входящим в состав нефти, является углерод, массовое содержание которого колеблется в пределах 83-87%, то содержание органического вещества в расчете на общий углерод и гумус в загрязненных почвах возрастает за счет углерода нефти [10]. Параллельно с увеличением привнесенного углерода идет процесс качественного изменения битуминозных веществ и группового состава гумуса. Эти изменения зависят от физико-химических свойств нефти и органического вещества почвы.

Одновременно с ростом содержания привнесённого углерода происходит увеличение отношения C:N. При этом изменения содержания общего азота не значительны. Чем уже отношение C:N, тем выше подверженность органического вещества минерализации. Наиболее благоприятны для микробного гидролиза соединения с величиной C:N от 10 до 20. В нефтезагрязненной почве отношение C:N колеблется от 50 до 400-420 в зависимости от количества привнесенного углерода и типа почвы, что приводит к ухудшению азотного режима почв и нарушению корневого питания растений [11].

Кроме того, в нефтезагрязненных почвах происходит уменьшение содержания подвижных форм фосфора и калия[10].Изменение кислотности почв зависит от качества нефти и содержания в ней высокоминерализованных пластовых вод.

Воздействие нефти на комплекс почвенных микроорганизмов неоднозначно. С одной стороны, нефтяное загрязнение стимулирует рост определенных видов, с другой - ингибирует [12].

Большинство исследований, проведенных в различных климатических зонах, показало, что при нефтяном загрязнении увеличивается численность и активность углеводородокисляющих микроорганизмов, осуществляющих подготовительный этап метаболизма углеводородов [10, 13-17]. Доказано, что именно они наиболее специфично реагируют на нефтяное загрязнение почвы.

В результате обволакивания почвенных агрегатов нефтью ухудшается доступ кислорода, что способствует развитию анаэробных микроорганизмов. Одной из причин анаэробиозиса может быть интенсивное потребление кислорода возросшим числом аэробных УВОМ [9].

Влияя на структуру микробного ценоза, нефтяное загрязнение воздействует и на интенсивность многих биохимических процессов, осуществляемых в основном ферментами микроорганизмов. Ферментативная активность почв обусловливается не только различным количеством микроорганизмов, но и их разнообразием и физиологической активностью. Поэтому количественные изменения, происходящие в микробном ценозе загрязненных почв, не всегда отражают изменение ее активности. Микробиологическую деградацию нефти обусловливают два фактора: наличие сложных ферментов - оксидоредуктаз, осуществляющих окислительно-восстановительные процессы всех типов, и наличие в клетках приспособлений, обеспечивающих поглощение гидрофобного субстрата [12]. Окисление нефти начинается сразу после ее попадания в почву. Выделяют три наиболее общих этапа трансформации нефти в почвах: 1) физико-химическое и частично микробиологическое разложение алифатических углеводородов; 2) микробиологическое разложение, главным образом низкомолекулярных структур различных классов, образование смолянистых веществ; 3) трансформацию высокомолекулярных соединений: смол, асфальтенов, циклических углеводородов. Длительность процесса трансформации нефти в разных почвенно-климатических зонах может быть различной – от нескольких месяцев до нескольких десятков лет [18].

Для восстановления техногенно нарушенных территорий применяются различные технологии, отличающиеся по способам деструкции нефтепродуктов (физико-химические, биологические), аппаратурному оформлению, длительности процесса, достигаемой эффективности, экономическим затратам.

Выбор технологий очистки и восстановления почв, загрязненных углеводородами нефти, основан на использовании комплексного эколого-экономического критерия, учитывающего основные технологические параметры процесса и экологическую эффективность получаемых результатов.

Одним из главных и приоритетных направлений в области охраны окружающей среды и рационального природопользования являются разработка и внедрение усовершенствованных технологий восстановления почв методом биоремедиации, в основе которого заложен принцип самоочищения нефтезагрязненных территорий с участием аборигенной или привнесенной микрофлоры.

Теоретические основы биоремедиации НЗП Биоремедиация (bio – жизнь, remedio – лечение) – это способ очистки и восстановления НЗП, основанный на биологическом разложении поллютантов микроорганизмами (бактерии, микроскопические грибы, актиномицеты), в результате различных биохимических реакций и физико-химических процессов, осуществляемых с участием биоты [2, 19].В основе технологии биоремедиации заложен принцип самоочищения нефтезагрязненных территорий с участием аборигенной или привнесенной микрофлоры.

Активизация аборигенной микрофлоры направлена на создание оптимальной среды для развития определенных групп микроорганизмов, использующих нефть в качестве источника питания, что достигается за счет внесения в почву минеральных удобрений, поддержания оптимальной температуры, влажности и кислотности среды с помощью агротехнических приемов [19].

Внесение в почву различных биопрепаратов, в основе которых заложены определенные культуры микроорганизмов, позволяет повысить эффективность процесса очистки почвы от нефти и нефтепродуктов за счет увеличения численности нефтеокисляющих микроорганизмов [20-22].

Исследование сорбционных свойств носителей

Как и любой технологический процесс, применение биосорбентов в технологии биоремедиации нефтезагрязненной почвы имеет свои преимущества и недостатки.

К основным преимуществам использования иммобилизованных клеток на поверхности носителя можно отнести [26, 29]:

1. Возможность более длительной эксплуатации свойств клеток в иммобилизованном состоянии по сравнению с однократным использованием свободных культур.

2. Увеличение продуктивности в результате увеличения концентрации биомассы микроорганизмов в единице рабочего объема носителя.

3. Снижение энергозатрат на процесс в целом, т.к. рабочие среды нередко содержат меньшее количество растворимых примесей, то происходит упрощение процедуры выделения и очистки конечных продуктов.

4. Сохранению клеток способствует адсорбция и частичная дезактивация микроорганизмов.

5. Устойчивость клеток к действию различных неблагоприятных инактивирующих внешних факторов (температура, кислотность, концентрация электролитов или токсических веществ и других) в результате иммобилизации иногда становится возможной еще дополнительная защита культуры от воздействия патогенной для нее микрофлорой при случайных нарушениях стерильности биотехнологической системы.

При применении биосорбента происходит активизация природного самоочищения за счёт природных механизмов, которые без препарата ингибируются под действием разлитых нефтепродуктов [22].

При внесении биопрепарата в загрязненную нефтепродуктами почву, численность микроорганизмов начинает расти, используя в качестве питания углеводороды нефти. В природных условиях штаммы данных микроорганизмов сохраняют свою активность и численность популяции на время биодеструкции (ликвидации) углеводородов и при уменьшении его количества уменьшается и их численность. Поэтому, в результате полного поглощения нефтепродуктов, бактерии теряют питательную среду и отмирают, создавая на грунте гумус, в воде ил. Микроорганизмы также гибнут, если находятся отдельно от носителя. Таким образом, исключается возможность такого явления, как интродукция - микробное загрязнение природной среды и делает хранение, применение бисорбента безопасным [25, 26, 29].

Практическое применение показало, что биосорбент значительно (на 50-60%) упрощает механический сбор нефти, если гидрологические и метеорологические условия для этого благоприятны. Обработка нефтяного пятна биосорбентом препятствует его дальнейшее распространение (эффект физико-химических бонов), и позволяет собрать более 90 % этого загрязнителя, а не 50-60 %, как это удаётся в благоприятных гидрологических и метеорологических условиях [22].

Несмотря на огромное количество преимуществ использования биосорбентов в технологиях очистки биоремедиации почв, их применение в настоящее время ограничено в силу недостаточной селективности, малой механической прочности; сложной и дорогостоящей регенерации, часто сопоставимой по затратам с производством сорбента.

Недостаточно исследованы механизмы поглощения и утилизации токсичных веществ в структуре биосорбента, отсутствуют данные о динамике окисления нефтепродуктов, нет данных об активации биосорбентов перед их использованием и снижении активности биосорбентов в процессе хранения, отсутствуют данные о последствиях влияния биосорбентов на почву и на генетику растений.

К недостаткам применения биосорбентов, как и к применению биопрепаратов на основе микроорганизмов в целом (обезвоженная микробная масса, водная суспензия микроорганизмов), можно отнести температурные условия проведения процесса очистки, т.к. при температуре ниже 5 С размножение микроорганизмов практически останавливается.

Кроме того, существует проблема по формированию универсального штамма деструктора, который эффективен в каждом отдельном случае с учетом температуры окружающей среды, биосостава почвы, географии проведения работ, нефтепродукта [24].

В связи с этим исследования, направленные на получение новых видов биосорбентов и обоснование их использования в качестве альтернативы традиционным технологиям, представляют собой актуальную экологическую задачу.

Определение экологической безопасности карбонизата

На основании представленных данных, по сравнению с БАУ-А, основная фракция карбонизата в 3-5 раз больше, содержание пироуглерода в 2 раза больше, присутствует минеральная составляющая, насыпная плотность выше в 1,6 раз, а механическая прочность отличается незначительно.

БАУ представляет собой пористый материал, состоящий в основном из углерода. Имеет сильно развитую общую пористость, широкий диапазон пор и значительную величину удельной поглощающей поверхности. Данные характеристики дают возможность эффективного использования БАУ-А для очистки жидких сред от широкого спектра примесей (от мелких, соизмеримых с молекулами йода до молекул жиров, масел, нефтепродуктов, хлорорганических соединений и др.) при высоком ресурсе работы [109].

Для определения пористой структуры карбонизата и возможности использования в качестве носителя для закрепления микроорганизмов были проведены дополнительные исследования с помощью прибора Сорби-MS для измерения удельной поверхности дисперсных и пористых материалов. На основании полученных данных, карбонизат имеет макропористую структуру. Общий объем макропор – 0,559 - 0,544см3/г. Общий объем мезопор – 0,056см3/г. Мезопоры представлены в основном размерами 3,5 нм – 24 %, 8,4 нм - 22 % и 15 нм - 21 %.

Для определения эффективности карбонизата как сорбционного материала были определены его сорбционные свойства: нефтеемкость, влагоемкость и статическая сорбционная емкость. Оценка эффективности производилась согласно ТУ 214-10942238-03-95.

В качестве сорбатов использовалась нефть Бугурусланского месторождения (плотность - 866,3 кг/м3, массовая доля воды – 0,14%, массовая доля механических примесей - 0,0064 %), полусинтетическое масло. Результаты экспериментальных исследований по определению основных сорбционных характеристик носителей представлены в табл.3.5.

Как видно из табл.3.5. емкость карбонизата уступает емкости углеродного сорбента, но достаточна для использования в качестве носителя для иммобилизации микроорганизмов. Полученные данные свидетельствуют о возможности использования карбонизата в качестве носителя для иммобилизации микроорганизмов.

Немаловажным значением для материала, полученного из отходов производства, и использующимся в качестве носителя для микроорганизмов является значение показателя относительной экологической опасности отхода, которая устанавливается по степени его возможного негативного воздействия на окружающую среду.

Исследованиями, проведенными Э.Х. Сакаевой и М.С. Дьяковым [107, 108] установлено, что карбонизат имеет четвертый класс опасности, то есть практически не опасен для окружающей среды. В этих же исследованиях определено, что материал не фитотоксичен, следовательно, учитывая более высокую устойчивость микроорганизмов к неблагоприятным факторам, можно предположить его нетоксичность по отношению к микроорганизмам. В Приложение 1 представлено заключение о классе опасности карбонизата.

Дополнительно были проведены исследования по определению токсичности биосорбента на основе карбонизата по методикам ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06 (издание 2011 г.) и ФР. 1.39.2001.00283 [60, 61]. Результаты биотестирования по методике ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06 представлены в табл. 3.6. Таблица 3.6. – Результаты биотестирования по методике ПНД Ф Т

Не оказывает острое токсическое действие Проведенные эксперименты по установлению острого токсического действия показали, что полученный биосорбент на основе карбонизата токсическими свойствами не обладает.

На основании проведенных исследований, было предложено использовать карбонизат, продукт низкотемпературного пиролиза избыточного активного ила, в качестве носителя для иммобилизации микроорганизмов.

Характеристика исходной нефтезагрязненной почвы Для выделения углеводородокисляющих микроорганизмов и проведения лабораторных исследований по биоремедиации НЗП использовали почву, загрязненную нефтью Бугурусланского месторождения Оренбургской области (плотность - 866,3 кг/м3, массовая доля воды – 0,14%, массовая доля механических примесей - 0,0064 %). Характеристика нефти Бугурусланского месторождения представлена в табл. 3.8. По принятой классификации нефтей, нефть месторождения «Бугурусланнефть» - относится к типу нафтеново-метановых, сернистых. Характеристика исходной нефтезагрязненной почвы по физико-химическим и микробиологическим показателям представлена в табл.3.9.

Определение технологических параметров при получении биосорбента динамическим способом

Полученный биосорбент на основе карбонизата рекомендуется использовать в технологии биоремедиации на специальных технологических комплексах, которые принимают и очищают нефтезагрязненную почву на специальных площадках биоремедиации.

Технологическая схема очистки нефтезагрязненной почвы с помощью биосорбента на основе карбонизата представлена на рис.14.15.

Очистки нефтезагрязненной почвы с помощью биосорбента на основе карбонизата состоит из шести основных этапов: выбор и организация технологической площадки, доставка НЗП на технологическую площадку, размещение НЗП на площадке временного хранения, размещение НЗП на технологической площадке, фиторемедиация и отгрузка очищенной почвы потребителю.

Технологическая площадка для проведения очистки нефтезагрязненных почв должна соответствовать экономическим (категория и целевое назначение земель, транспортная доступность и т.д.), технологическим (климатические условия, рельеф и природные особенности территории и т.д.) и экологическим (физико-химические характеристики почвы, отсутствие загрязнения и т.д.) критериям.

После доставки НЗП на технологическую площадку выполняют ряд агротехнических и эколого-аналитических работ. К агротехническим мероприятиям относится выравнивание загрязненной почвы по всей территории (толщина слоя без учета изолирующего слоя не более 30 см), рыхление, перемешивание и полив. На каждой технологической стадии до отгрузки очищенной почвы потребителю проводят определение нефтепродуктов, контролируют влажность и анализируют микробиологические показатели почвы.

После внесения удобрений по площадке равномерно размещают биосорбент. На основании полученных экспериментальных данных доза вносимого биосорбента составляет не менее 2 тонн на 1 га нефтезагрязненной площади при уровне нефтяного загрязнения не более 50 г/кг. При степени загрязнения более 50 г/кг рекомендуется увеличить дозу вносимого биосорбента. Основные требования при использовании биосорбента на основе карбонизата в технологии биоремедиации: 1. Равномерное распределение биосорбента на нефтезагрязненном участке (рыхление, перемешивание); 2. Обеспечение оптимальных условий процесса очистки: температура – не менее 5С, влажность – не менее 60-70 %. Для интенсификации процесса очистки НЗП необходимо добавлять минеральные удобрения, содержащие азот и фосфор. В качестве источников азота могут быть использованы минеральные удобрения: аммиачная селитра NH4NO3, сульфат аммония (NH4)2SO4, калийная селитра КNO3, мочевина (NH2)2CO. В качестве фосфорных удобрений используются одно- или двузамещенные фосфаты калия, аммония или кальция КH2PO4 , NH4H2PO4 , Ca(H2PO4)2 , CaHPO4 и др. Для подкисления почвы использовать карбонат кальция, а для подщелачивания НЗП необходимо добавлять известь.

Необходимость дополнительного внесения биосорбента зависит от степени загрязнения почвы и должно регулироваться в процессе мониторинга.

Во время биоремедиации и фиторемедиации осуществляют природоохранные мероприятия, а именно, отведение сточных вод на специальные установки по очистки воды.

Определения условий и сроков хранения биосорбентов на основе карбонизата Биосорбенты сохраняют свою активность (характеризуется титром живых клеток) в течение нескольких лет (до 5 лет) при температуре от +2 до +25С при хранении в не отапливаемом, сухом помещении, при отсутствии прямого воздействия воды [26, 113].

Для оценки жизнеспособности УВОМ и пригодности применения биосорбента в условиях длительного хранения, полученные динамическим способом иммобилизации микроорганизмов на поверхности карбонизата, хранились в течение 2х лет.

Условия хранения биосорбента: температура - 20±4 С, относительная влажность воздуха - 35±5 %, отсутствие света.

После длительного хранения состояние образцов исследовали под электронным сканирующим микроскопом, определили число адгезии. По сравнению со свежеприготовленнным биосорбентом, число адгезии уменьшилось на 20 % и составило 77,8 %.

На рис.4.16. показана поверхность карбонизата с прикрепленными микроскопическими грибами р. Mortierella через два года после его получения.

1. Полученные в экспериментальных исследованиях результаты доказали возможность использования карбонизата в качестве носителя для закрепления УВОМ в силу его пористой структуры (объем макропор 0,544 см3/г) и шероховатой поверхности. Используемый в качестве контроля высокопористый сорбент – БАУ, близкий по пористой структуре к карбонизату оказался малопригодным из-за слабой сорбируемости клеток на поверхности и недостаточной прочности их закрепления.

2. Установлен адсорбционно-адгезионный механизм закрепления углеводородокисляющих микроорганизмов размером 4-5 мкм на поверхности макропор карбонизата. Сила адгезии составляет 1,4 10-9 г см2/с, число адгезии – 97,1 %.

3. Определены параметры процесса физической иммобилизации для получения биосорбента: биомасса сухих клеток микроорганизмов в исходной суспензии - не менее 1,0 г/л, общее количество микроорганизмов - не менее 107 КОЕ/мл.

4. Установлено, оптимальное время для иммобилизации микроорганизмов методом пропускания суспензии УВОМ через слой носителя - 5,0±0,5 часов, скорость потока суспензии микроорганизмов -50±10 мл/ч.

5. Доказана возможность использования биосорбента, полученного на основе карбонизата, в технологии биоремедиации НЗП и установлено повышение эффективности очистки НЗП, по сравнению с традиционными способами биоремедиации, в 1,7 раза через три месяца от начала эксперимента.

6. На основании полученных экспериментальных данных рекомендуется применять не более 2 тонн биосорбента на 1 га нефтезагрязненной площади при уровне нефтяного загрязнения менее 50 г/кг. При рекомендованной дозе внесения биосорбента концентрация тяжелых металлов в почвах увеличится незначительно и останется в пределах нормативных требований.

7. Возможность использования биосорбента и сохранения его эксплуатационных характеристик в течение как минимум 2х лет при соблюдении условий хранения: температура - 20±4 С, относительная влажность воздуха - 35±5 %, отсутствие света.

Похожие диссертации на Интенсификация процесса биоремедиации нефтезагрязненных почв путем применения биосорбента на основе карбонизата избыточного активного ила