WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Переработка нефтешламов с последующей доочисткой до экологически безопасного уровня

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Головцов Михаил Владимирович

Переработка нефтешламов с последующей

доочисткой до экологически безопасного уровня

Специальность 03.00.16 – «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа-2008

Работа выполнена на кафедре «Прикладная экология» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ягафарова Гузель Габдулловна.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Трубникова Людмила Ивановна;

кандидат технических наук

Купцов Александр Васильевич.

Ведущая организация Самарский государственный технический университет.

Защита состоится 26 ноября 2008 года в 11-00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул.Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 24 октября 2008 года.

Ученый секретарь совета Абдульминев К.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Нефть и нефтепродукты, попавшие в окружающую среду в результате аварийных ситуаций при добыче, транспортировке, хранении и переработке, являются причиной многочисленных экологических проблем. Неблагоприятное воздействие нефтешламов на окружающую природную среду и невозобновляемость углеводородного сырья делают вопрос переработки отходов весьма актуальным.

Существуют различные способы переработки и утилизации нефтешламов с помощью механических, физико-химических, химических и биологических методов. При выборе способа утилизации приоритет в основном отдается способам, направленным на извлечение из нефтешламов углеводородного сырья. Однако не решена проблема доочистки образовавшихся в результате переработки твердых отходов и водной фазы.

Наиболее перспективным способом очистки нефтешламов представляется комплекс мер, сочетающих различные методы очистки.

Цель работы – разработка способа переработки нефтешламов с использованием механических, физико-химических методов и последующей биологической доочисткой до экологически безопасного уровня.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

  • сравнительный анализ существующих методов, технологий и средств переработки нефтешламов;
  • поиск и подбор консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов;
  • исследование отходов производства минеральных удобрений и спиртового производства в качестве биодобавок и стимуляторов роста гетеротрофных нефтеокисляющих микроорганизмов;
  • подбор реагентов для химической очистки нефтешламов;
  • исследование процесса очистки нефтешлама химическим и биологическим методами;
  • исследование процесса биоочистки нефтешлама подобранным консорциумом нефтеокисляющих микроорганизмов;
  • разработка способа переработки нефтешламов, включающего биологическую доочистку консорциумом нефтеокисляющих микроорганизмов;
  • определение класса опасности нефтешлама после доочистки для окружающей природной среды;
  • расчет по определению выбросов паров нефтепродуктов в атмосферу со шламонакопителя.

Научная новизна работы

    1. Осуществлен поиск и подбор консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов из числа коллекционных культур: Rhodococcus erythropolis BKM AC–1339Д; Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16); Fusarium sp. №56, взятых в соотношении 1:1:1. Установлено, что степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов подобранным консорциумом на 10-15% больше по сравнению с монокультурой Rhodococcus erythropolis AC-1339 Д.
    2. Произведен подбор активных стимуляторов роста нефтеокисляющих микроорганизмов из отходов производства минеральных удобрений и спиртового производства. Установлено, что фосфогипс 1-5 % масс. и спиртовая барда 1-5 % масс. являются активными стимуляторами роста нефтеокисляющих микроорганизмов.
    3. Разработан способ переработки нефтешлама, включающий разделение жидкого нефтешлама на твердую, водную и нефтяную фазы и доочистку твердой фазы до экологически безопасного уровня с помощью подобранного консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов и стимуляторов роста отходов производства: фосфогипса и спиртовой барды. 

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований явились основой для разработки способа переработки нефтешламов, включающего разделение жидкого нефтешлама на три фазы и биологическую доочистку твердой фазы с применением подобранного консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis BKM AC–1339Д; Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16); Fusarium sp. №56, отходов спиртового производства и производства минеральных удобрений.



Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 56-58-й региональных межвузовских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г.Уфа, 2005-2007гг.); 4-й Всероссийской научной Internet-конференции «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии» (г.Уфа, 2006г.); Международной научно-практической конференции «Нефтепереработка-2008» (г.Уфа, 2008г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, методики, экспериментальной части, обсуждения результатов исследования, выводов, списка литературы и приложений, включает 7 таблиц, 11 рисунков. Библиографический список включает 122 наименований, в том числе иностранных 21.

Аналитический обзор литературы. В обзоре произведен анализ влияния нефти, нефтепродуктов и нефтешламов на окружающую среду. Рассмотрены методы переработки нефтешламов: термический, механический, химический, физико-химический и биологический. Приведены основные методы активации роста аборигенных нефтеокисляющих микроорганизмов. Представлены физиолого-биохимические, морфопопуляционные особенности бактерий, утилизирующих нефтепродукты.

Материалы и методы исследований. В исследованиях использовался нефтешлам, отобранный из шламонакопителя ОАО «Новоил» с содержанием нефти и нефтепродуктов 10,5 % масс. Также в экспериментах применялись чернозем типичный и песок речной.

При проведении экспериментов применяли современные микробиологические и биохимические методы исследований.

Количественный анализ нефти и нефтепродуктов проводили методами ИК-спектрофотометрии.

Количество гетеротрофных микроорганизмов определяли чашечным методом Коха.

Лабораторно-аналитические исследования образцов почвогрунтов проводили в соответствии с общепринятыми в почвоведении методами.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1 Поиск и подбор консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов

В настоящее время все большее применение находят биологические методы очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений, основанные на применении активных микробных штаммов, проявляющих способность использовать в качестве источника углерода и энергии углеводороды нефти и нефтепродуктов.

Подбор штаммов микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов осуществляли из числа коллекционных культур музея кафедры «Прикладная экология» УГНТУ.

В результате исследования более 50 музейных культур установлено, что наибольшую активность при биодеструкции нефти и нефтепродуктов проявляет консорциум следующих непатогенных микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis AC-1339 Д, Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д и Fusarium species №56, взятых в соотношении 1:1:1.

Изучение биодеструкции нефти и нефтепродуктов (гексадекана, дизельного топлива, мазута) проводили в полной минеральной среде. В качестве единственного источника углерода и энергии добавляли нефть и нефтепродукты в количестве 1-5 % масс. Биодеструкцию нефти и нефтепродуктов осуществляли при помощи консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis BKM AC–1339Д; Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16); Fusarium sp. №56 (3% об.). Эксперимент проводили в конических колбах (объем 250 мл) на термостатированной качалке, при температуре 30С в течение трех суток. О биодеструкции нефти и нефтепродуктов судили по их остаточному количеству.

Подобранный консорциум способен разлагать не только легкие фракции нефти, такие как гексадекан, но и дизельное топливо и более тяжелые фракции нефти, например мазут, т.е. деструктировать широкий спектр углеводородов. Причем консорциум не теряет свою окислительную активность при содержании гексадекана, дизельного топлива, нефти и мазута при 5% масс. Максимальная биодеструкция наблюдается при содержании исследуемых нефтепродуктов в количестве 1% масс. и составляет через 48 суток для гексадекана- 90%, дизельного топлива- 85%, нефти- 82%, мазута- 52% (рисунок 1).

 Степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в полной минеральной-0

Рисунок 1 – Степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в полной минеральной среде

Из проведенных исследований следует, что степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов подобранным консорциумом на 10-15% выше по сравнению с монокультурой Rhodococcus erythropolis AC-1339 Д.

2 Подбор биостимуляторов роста нефтеокисляющих микроорганизмов

2.1 Исследование отхода производства минеральных удобрений в качестве минеральной добавки гетеротрофных нефтеокисляющих микроорганизмов

Известно, что для развития всех живых объектов, в том числе бактериальных клеток, необходимы макро- и микроэлементы. Одним из наиболее важных элементов – фосфор и кальций. Недостаток одного из этих элементов уже является лимитирующим фактором роста клетки.





Кальций и фосфор входят в состав отхода сернокислотной и меланжевой переработки фосфатного сырья при производстве минеральных удобрений. Поэтому было сделано предположение о возможности вторичного использования отхода производства минеральных удобрений – фосфогипса – в качестве дешевой, доступной и эффективной минеральной добавки, стимулирующей рост нефтеокисляющих микроорганизмов при очистке нефтешламов.

Исследование фосфогипса в качестве минеральной добавки, стимулирующей рост микроорганизмов при биодеструкции нефти, проводили в жидкой минеральной среде без солей кальция и фосфора. В среду добавляли нефть в количестве 1% масс. Биодеструкцию нефти осуществляли при помощи подобранного консорциума непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis BKM AC–1339Д; Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16); Fusarium sp. №56 (3% об.).

Фосфогипс вносили в количестве 1; 5 и 10% масс. Контролем служил образец с минеральной средой, нефтью и микроорганизмами, но без минеральных добавок. Культивирование проводили в течение четырех суток на термостатированной качалке при 300С.

О стимулирующей способности фосфогипса судили по убыли нефти и приросту гетеротрофных микроорганизмов.

Установлено, что уже за трое суток культивирования степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в образцах с фосфогипсом составила более 25% по отношению к контролю (рисунок 2), причем количество фосфогипса не влияло на степень биодеструкции. На протяжении всего эксперимента наблюдался прирост количества гетеротрофных микроорганизмов (рисунок 3).

 Степень биодеструкции нефти в полной минеральной среде с-1

Рисунок 2 – Степень биодеструкции нефти в полной минеральной среде с добавлением фосфогипса

 Рост гетеротрофных микроорганизмов в полной минеральной среде с-2

Рисунок 3 – Рост гетеротрофных микроорганизмов в полной минеральной среде с добавлением фосфогипса

На следующем этапе работы исследовали фосфогипс в качестве минеральной добавки, стимулирующей рост гетеротрофных микроорганизмов, при очистке нефтешлама со шламонакопителя. Для этого был взят нефтешлам с содержанием нефтепродуктов 10,5% масс. Опыт проводили в стеклянной чашке объемом 200 мл. Для биодеструкции нефти в нефтешлам вносили подобранный консорциум непатогенных нефтеокисляющих микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis BKM AC-1339Д; Bacillus subtilis BKM B-1742 Д (16); Fusarium sp. №56 (3% об.). В качестве минеральной добавки вносили фосфогипс в количестве 1; 5 и 10 % масс. Контролем 1 служила чашка с нефтешламом и микроорганизмами, но без минеральных добавок. Контролем 2 служила чашка с нефтешламом без микроорганизмов и минеральных добавок. По мере необходимости осуществлялся полив водой до влажности верхнего слоя 60%. Опыт проводился в течение 60 суток при 300С. О стимулирующей способности фосфогипса судили по убыли нефти и нефтепродуктов, а также косвенно по приросту гетеротрофных микроорганизмов.

Исследования показали, что уже на 30 сутки эксперимента степень биодеструкции нефти и нефтепродуктов в образцах с содержанием фосфогипса в качестве минеральной добавки составила более 11%, а через 60 суток более 14% по отношению к контролю 1. На протяжении всего эксперимента наблюдался прирост количества гетеротрофных микроорганизмов в среднем на два порядка. В контроле 2 убыль нефти не наблюдалась (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние фосфогипса на биодеструкцию нефти в нефтешламе

Вариант опыта Степень биодеструкции, %
10 сут 30 сут 60 сут
Нефтешлам + консорциум + фосфогипс (1% масс.) 10,2±0,05 36,1±0,05 45,1±0,05
Нефтешлам + консорциум + фосфогипс (5% масс.) 11,9±0,05 36,7±0,05 45,8±0,05
Нефтешлам + консорциум + фосфогипс (10%масс.) 10,1±0,05 35,8±0,05 44,7±0,05
Нефтешлам + консорциум без фосфогипса (контроль 1) 6,7±0,05 24,3±0,05 30,6±0,05
Нефтешлам без фосфогипса (контроль 2) 2±0,05 3±0,05 4±0,05


Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.