Микроорганизы

У великих містах значною проблемою  є утилізація накопичених нафтошламів  та мулу очисних споруд промислових  стічних вод на автопідприємствах. Вивозити їх на полігони твердих побутових  відходів заборонено, то ж їх зберігають на території підприємств на виділених, проте не обладнаних, майданчиках, де вони стають джерелом вторинного забруднення. Тільки в Києві на АТП згідно з  даними Державного управління екобезпеки в м.Києві накопичилось приблизно 5 тисяч тон нафтошламів, які є  постійним забрудником зливових вод і, відповідно, Дніпра.

Нафта та її похідні, потрапляючи в  грунт, викликають значні, іноді необоротні, зміни: утворення гудронізованих солончаків, бітумізацію та цементацію. В результаті грунт втрачає свою родючість, стає гідрофобним, підвищується ерозія, вивітрювання і т.д.

Нафта, як суміш високовідновлених  сполук, надзвичайно важко піддається біологічному окисленню. В природних  умовах розклад вуглеводнів може тривати десятиріччями [3,4]. Вуглеводні нафти поряд з пестицидами  визнані у світі пріоритетними  забруднюючими речовинами [1,2].

Одним з біотехнологічних методів  очищення стічних вод та реабілітації грунтів є використання мікробних  препаратів, в складі яких присутні мікроорганізми – деструктори вуглеводнів. Внесення біопрепаратів в забруднений  грунт підвищує швидкість утилізації нафтопродуктів та сприяє відновленню  природних екосистем.

Відомо, що прискорити процесс очищення грунту від нафтового забруднення  можна двома способами:

– Активізуючи діяльність природної  мікрофлори шляхом внесення мінеральних  добрив та агротехнічних заходів;

– Внесення в середовище мікроорганізмів, адаптованих до забрудника.

Проте, найвищий ефект досягається  при поєднанні обох способів –  інтродукція адаптованих мікроорганізмів  – деструкторів вуглеводнів під  час проведення агротехнічних заходів.

Практично в усьому світі широко застосовуються біопрепарати для очищення навколишнього середовища від нафти  і нафтопродуктів. В Російській Федерації  застосовуються переважно 2 препарати  – “Путідойл” та “Деворойл” –  як для очищення грунту, так і  для водної поверхні. У Франції  фірма “Єльф-Акітен” акцентує увагу  на препараті “INIPOL-EAP 22”, який застосовують як для очищення грунту на території нафтопромислів, так і при забрудненні морської акваторії. В Німеччині пріоритет віддають препаратам “Konsan” i “Noggies”. Фірми “Polybac Corporation” та “Sun Oil” (США) успішно використовують препарати “Petrobak” і “Fenobak”. На Україні найбільш відомими препаратами є “Деворойл”, який випускається по ліцензії РФ ВАТ”Фермент” (м.Ладижин), “Еконадін” - розробка Одеського держуніверситету та “ДЕСНА” – авторський препарат, який випускається Іваньківським спиртовим заводом.

Інститутом мікробіології і  вірусології спільно з УДЦ  екології нафти і газу розроблено ряд біотехнологій очищення грунту і води від вуглеводнів при  різних типах забруднення: поверхневих, підземних, комбінованих. Біотехнологічні  підходи базуються на використанні препарата “ДЕСНА” і підтвердили  свою ефективність при ліквідації аварій в Полтавській, Сумській, Кіровоградській  областях та м.Києві.

В 1999 році на території Сумської області  в результаті несанкціонованої врізки в трубопровід сталась аварія, в результаті якої було забруднено понад 500 кв.м грунту на глибину 40-60 см. Забруднена ділянка має форму  овала, розміщеного на незначному схилі (максимальний перепад висот – 0.8 м). Родючий шар представлений  дерново-підзолистим (1/3 ділянки) та сірим  луговим грунтом. Так як викид  вуглеводнів газового конденсату відбувся в заплаві річки, то, окрім грунту, було забруднене також озерце площею приблизно 400 кв.м. Для контролю процесу  очищення були відібрані зразки грунту в 5 точках, а також контрольний  зразок поза межами забрудненої зони для визначення фонового вмісту вуглеводнів.

Забруднена територія була оброблена  відповідно до розробленої біотехнології  препаратом “ДЕСНА”. Кількість внесеного  препарату становила 10% від кількості  вуглеводнів.

Контроль ефективності процесу  очищення грунту та детоксикації нафтопродуктів проводили аналітичним визначенням  вмісту вуглеводнів та дослідженням фітотоксичності грунту висівом  тест-культури – крес-салату.

Перші візуальні результати очищення були відмічені на 10 день після обробки  – з поверхні водойми повністю зник не тільки 15мм шар вуглеводнів, але й райдужна плівка, почався  активний розвиток синьо-зелених водоростей у воді. Але аналітичні дослідження  мулу водойми та грунту на рівні  урізу води показали вміст вуглеводнів  на рівні 150 – 175мг\\кг при фоновому вмісті 4-15 мг\\кг. На 21 день у водоймі була відмічена поява земноводних, вміст вуглеводнів перевищував фоновий у 2-2,5 рази. На 30 добу спостережень вміст вуглеводнів у грунті не перевищував 3 550 мг\\кг (початковий вміст – 11-16 г\\кг), тобто досяг значень допустимої норми при разовому забрудненні грунту, тимчасово затвердженої Міністерством екобезпеки (4000мг\\кг). Згідно з даними тесту на фітотоксичність нормальний розвиток відмічено у 87% рослин тест-культури. На 65 добу було досягнуто фонового рівня в цій місцевості (170-220 мг\\кг). Розвиток рослин крес-салату на очищеному грунті випереджав ріст тест-культури на контрольному зразку (маса надземної частини на 12% була більшою). Останнє дозволяє нам зробити висновок, що продукти деструкції вуглеводнів препаратом “ДЕСНА” та його власні компоненти мають і фітостимулюючу активність.

Таким чином, можна стверджувати, що нами розроблено не тільки препарат “ДЕСНА”  для очищення грунту і води від  нафтопродуктів, але і ряд високоефективних біотехнологій реабілітації навколишнього  середовища, два варіанти з яких тут наведені.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Очищення  повітря

Разом з існуючими методами очищення повітря (газів) від забруднюючих речовин - електростатичними, біологічними, сорбционнимі, каталітичними, хімічними, останніми  роками поширення набули плазмокаталітічеськіє  технології (ПКТ) очищення водуха (газів). Свою назву плазмокаталітічеській метод газоочистки бере від розробок технології очищення повітря на космічних кораблях.

В основі плазмокаталітічеськіє технології газоочистки лежать два способи  розкладання газоподібних забруднюючих речовин до елементарних з’єднань (CO2, H2O) : плазмохимічеській і каталітичний.

1.1. Плазмохимічеській метод.

Плазма, як відомо, є газ, молекули якого іонізовані. Плазма складається з багатьох компонентів: електрони різних енергій, позитивні і негативні іони, нейтральні частинки. До нейтральних частинок відносяться як молекули і атоми в основному стані, так і молекули, атоми, радикали у збудженому стані.

Розрізняють високотемпературна і  низькотемпературна плазми.

За наявності високотемпературної  плазми, газ практично повністю іонізований, а електронна температура не нижче 2×10 К. Низкотемпературная плазма має  місце в електричних розрядах, що формуються газорозрядними установками  і характерезуєтся температурами 1-10×10 К. Такая плазма іонізована далеко не повністю і містить значну кількість  нейтральних частинок.

В умовах низькотемпературної плазми физико-хімічні процеси і реакції  протікають в істотно нерівноважних  умовах, що виявляється по-разному:в  значному перевищенні середньої  енергії електронів над середньою  енергією важких частинок; у нерівноважній  функції розподілу електронів; у  різниці поступальної (300K) і коливальної (10 K) температур; у що значно перевищує рівноважний ступінь іонізації газу і т.д.

Ці і інші чинники приводять  до великих концентрацій частинок в  різних квантових станах, що зближує  характерні часи фізичних і хімічних процесів. У такій ситуації стає неможливим їх розділити, а значить  описати законами хімічної кінетики.

Тому моделі плазмохимічеськіх  процесів носять емпіричний характер і грунтуються, в основному, на результатах  практичного застосування газорозрядних  установок.

Процес конверсії шкідливих  речовин відбувається по наступному механізму: забруднене повітря проходить  через газорозрядний реактор, в  якому відбувається руйнування шкідливих  речовин під дією низькотемпературної  плазми і інших физико-хімічних чинників дії.

А також, в результаті цих дій  відбувається збудження молекул, атомів і радикалів, що якісно впливає на роботу каталітичного ступеня газоочистки.

1.2. Каталітичний метод.

Каталітичний спосіб очищення повітря  є глибоке окислення продуктів  коверсиі, що утворилися в результаті проходження повітря через плазмохимічеській  реактор. У даному способі застосовується низькотемпературний каталізатор, який, завдяки плазмохимічеськой  ступеню, починає ефективно працювати  в діапазоні температур від 20 до 50 град.C .

Плазмокаталітічеськая технологія очищення повітря від газоподібних шкідливих  речовин унікальна, тому що дозволяє проводити глибоку газоочистку  всього комплексу токсичних з’єднань до CO2 і H2O починаючи з низьких температур. Крім того, технологія унікальна тим, що одночасно з газоочисткою відбувається придушення хвороботворної мікрофлори повітря.

2. Технічні параметри. Таблиці  порівняння технічних параметрів  установки газоочистки “ПЛАЗКАТ”  з аналогами.

Вперше технологія “ПЛАЗКАТ” вирішує  проблему очищення повітря(газів) при  трьох мінімумах:

* мінімумі каталізатора (без дорогоцінних  металів);

* мінімумі температури (от20 град  З);

* мінімумі споживаної електроенергії.

3.Область застосування плазмокаталітічеськой  установки газоочистки.

Установка очищення повітря “ПЛАЗКАТ”  призначена для очищення від газоподібних шкідливих речовин:

- очищення технологічних газових  викидів в атмосферу;

- очищення повітря загальнийобмінної  вентиляції приточування і витяжної;

- очищення повітря робочої зони;

- очищення повітря побутових  і конторських приміщень.

В конструкції установки “ПЛАЗКАТ”  є декілька ноу-хау, що роблять її унікальною :

- особлива конструкція газорозрядного  осередку плазмохимічеського модуля;

- спеціально підібраний каталізатор  не містить дорогоцінні метали;

- поєднання плазмохимічеськой  і каталітичною ступенів тих,  що дають нова якість;

- конструктивні особливості установки  вцелом.

Установка пройшла випробування на предмет придушення наступних речовин: фенолу, формальдегіду, гексана, стиролу, толуолу, ксилола, сірководня, оксиду вуглецю, акролеїну, бутанола, бенз(а) пірена і  інших з’єднань. Середній ступінь придушення (конверсії) речовин склав від 90 до 98%. Концентрації речовин при цьому складали від 0,5 бенз(а) пірен) до 500 (толуол) мг/м3.

Об’єми повітря, що очищається, також  були різними: від 5 до 12 000 м3/час. і більш.

Область застосування установки для  очищення технологічних газових  викидів в атмосферу очевидна, оскільки основним критерієм застосування установки є досягнення нормативів допустимих концентрацій шкідливих  речовин.

Проте, в цьому випадку важливим є той факт, що застосування установки  газоочистки в сукупності з пилеочистнимі  установками (спорудами) дозволяє говорити не тільки про повний цикл очищення газів, що викидаються, в атмосферу, ні і про систему замкнутого воздухооборота в робочому приміщенні, що сьогодні дуже актуально, особливо для країн, де холодний період часу складає не меншого напівроку.

Отже при розрахунку економічної  доцільності застосування установки  очищення повітря “ПЛАЗКАТ”, можна  говорити про прямий економічний  ефект її застосування (терміні окупності). Як приклад можна привести застосування установки “ПЛАЗКАТ” ( її газорозрядного реактора) на підприємстві “Пластик” (цех виробництва фенол-формальдегидних  пластмас) в р. Вузлова Курській області.

Використання установки в системі  вентиляції приточування цеху дозволило  добитися подвійного ефекту: з одного боку очищення повітря приточування, що забирається з цеху в зимовий  період часу, з іншої - подача повітря, активованого легкими іонами і озоном (концентрації не перевищували допустимі  с.с.), привели до зниження концентрацій фенолу в робочій зоні до значень  ГДК с.с.

Одним з напрямів застосування установки  газоочистки ПЛАЗКАТ, де вона має  незаперечні переваги перед традиційною  газоочисткою, на наш погляд, є ті галузі виробництва, де застосовується малогабаритне і среднегабарітноє технологічне устаткування: нагрівальні, термічні, плавильні печі малих об’ємів, фарбувальні камери, коптильні, плити  для термообробки харчових продуктів  і т.п.

Зокрема, установка “ПЛАЗКАТ”  позитивно зарекомендувала себе в м. Самарі (Кабельна компанія), в  м. Москві (компанія “Повітря люкс”). Ці переваги, перш за все, пов′язані з малими капітальними і експлуатаційними витратами на установку і з досягненням необхідного ефекту очищення.

Не менш цікавою областю застосування газоочисної установки “ПЛАЗКАТ”  є її використання в системах приточувань  вентиляції. Особливо це стосується крупних  промислових міст і центрів. Традиційна воздухоподготовка, в основному, обмежується  застосуванням масляних і волокнистих  фільтрів, які достатньо ефективно (не нижче 99%) очищають повітря від  пилу і аерозолів.

У теж час, питання про очищення від шкідливих газів залишається  відкритим. Відомі випадки масового отруєння шкідливими газами робочих  на підприємстві, яке знаходилося  поряд з іншим підприємством, де відбувся залповий викид цих газів. І в цьому випадку без установки “ПЛАЗКАТ” (або аналогічної установки газоочистки) вже не обійтися.

Крім того, багато підприємств розташовано  поряд з автодорогами, а, як відомо, до 30% забруднення атмосфери шкідливими газами припадає на частку автотранспорту. І, отже, повітря, що поступає у вентиляцію приточування таких підприємств  містить підвищену кількість  З, NO, NO2, CxHy, бенз(а) пірена і інших токсичних з’єднань.