Очистка воды от нефтепродуктов
Очистка воды от нефтепродуктов может состоять из физико-химических, химических, механических и биологических способов. Использование каждого метода зависит от масштабов и первоисточника загрязнения, объема нефтяных выбросов.
Механическая очистка
Механическая очистка состоит из отстаивания и последующей фильтрации загрязненной воды с использованием нефтеловушек, бензомаслоуловителей или ручным методом. Все они основаны на способности нефти не смешиваться с водой, а создавать масляное пятно. Ее собирают в полиэтиленовые пакеты с последующей утилизацией – сжиганием.
Механической очисткой можно удалить до 75% нерастворимых нефтепродуктов. Это не достаточно для эффективной очистки воды.
Основным недостатком метода является забор воды вмести с тонкой нефтяной пленкой. Хорошо собрать нефтепродукты возможно только при толстом слое, что случается только при больших техногенных катастрофах.
Химическая очистка
Химическая очистка подразумевает обязательное использование х, которые химических примесей, реагирующие с нефтепродуктами. В ходе химических реакций образуется нерастворимый в воде осадок, легко удаляемый механической фильтрацией. Эффективность удаления растворимых примесей – 25%, нерастворимых – 95%. Химическая очистка основана на одном из двух методов:
- провоцирование образования масляного пятна, используя эмульгаторы эмульсий из воды и нефти или поверхностно-активных веществ (ПАВ);
- поглощение нефтепродуктов адсорбентами: оксид алюминия, алюмосиликаты.
Второй способ используется во время локального разлива нефти и имеет эффективность – 98%.
Физико-химическая очистка
Физико-химическая очистка включает коагуляцию, адсорбцию, окисление, экстракцию и другие методы очистки. Происходит удаление тонкодисперсных растворенных примесей, а так же распад органики.
Для адсорбции часто берут измельченный активированный уголь мелкой фракции. Его наносят равномерным слоем на пятно, что препятствует его увеличению. Смешавшаяся с водой нефть прилипает к частичкам угля и легко удаляется. Смесь угля и нефти хорошо горит, что облегчает дальнейшую утилизацию.
Используют пенополиуретан с высокой степенью поглощения. Он вбирает в себя в 20 раз больше нефтепродуктов, чем собственный вес.
Выливают на нефтяное пятно жидкий парафин. При затвердении он впитывает в себя нефтепродукты и легко удаляется механическим путем.
Снижение токсичности и разрушения биохимического состава нефти можно достичь, используя эмульгаторы и ПАВ. Нефть переходит в эмульсию и быстрее распадается.
В борьбе с нефтяными пятнами эффективен ферримагнитный порошок ФЕР-3 из оксида железа. Пленка приобретает магнитные свойства и собирается специальной ловушкой. Способ обладает техническими и экологическими преимуществами, но не распространен из-за отсутствия широкого распространения специальных порошков.
Были проведены лабораторные исследования с порошком ФЕР-3. Время сортирования составила 5-15 минут. Удаляется до 80% нефтяной пленки. Образованные большие глобулы собираются механически. Благодаря текучести суспензии ее восстанавливают сепарацией.
Биологический метод
Биологическая очистка является наиболее распространенной в удалении нефтепродуктов из воды. Используются особые микроорганизмы, которые поедают нефть. Сегодня найдено более 1 тысячи простых организмов, которые питаются различными углеводородами.
Например, дрожжи Candida питаются нефтяными парафинами. В итоге получается большой объем биомассы с большой концентрацией витаминов и белка.
Популярными биологическими средствами являются препараты «Деворойл» и «Ленойл». Они эффективны в разложении нефтепродуктов, которые присутствуют в почвах и водоемах.
«Деворойл» состоит из 5 видов дрожжей и бактерий, способные окислять углеводороды. Каждый вид эффективен борьбе с определенной фракцией нефти. Их набор позволяет равномерно обрабатывать все фракции. «Ленойл» состоит из ассоциации микроорганизмов.
Оба препараты имеют широкое воздействие на углеводороды и легко внедряются в нефтяной слой, возвращая нормальные процессы аэрации.
Уфимский научный центр проводил сравнительную оценку эффективности препаратов с заграничными аналогами. Торф и чернозем «Ленойл» очищал лучше заграничных биопрепаратов. Хорошие результаты достигнуты при большой концентрации загрязнений и последующей утилизацией.
В обоих препаратах введены особые добавки для активации деструкции нефти. Микроорганизмы не являются токсичными и патогенными, легко приспосабливаются в соленой среде, разлагают растворенные и нерастворенные компоненты нефти. Время нейтрализации незначительное, а сами микроорганизмы не вымываются дождями и во время паводков.
В РФ «Ленойл» и «Деворойл» разрешены Госсанэпиднадзором и Министерством природа.
Использование «Деворойл» и «Ленойл»
Препараты легко использовать. Перед непосредственным нанесением на почву или водную поверхность разводят суспензию. Температура поверхностей должна быть более 5 градусов. Раствор вливают или распыляют над местом загрязнения.
В результате очистки воды от нефти образуется легкоразлагаемый белок и нетоксичные продукты, которые не следует утилизировать. Аборигенная микрофлора без трудностей усвоит отработанные бактерии и продукты их жизнедеятельности. Начнет образовываться гумус или донный ил. Результат очистки может доходить до 99%.
Требуемое количество препаратов будет завесить от вида поверхности и концентрации загрязнения. Время очистки – 1 месяц.
Ленойл и Деворойл – экологически безопасные препараты, так как при их использовании образуются нейтральные продукты, не наносящие вред окружающей природе. Сегодня они взяты на вооружения во многих регионах РФ и СНГ для очистки естественных и искусственных водоемов, а так же санации почвы.
Источник
Сравнительный анализ способов очистки водоёмов от нефтяных пятен
Дата публикации: 19.03.2018 2018-03-19
Статья просмотрена: 331 раз
Библиографическое описание:
Гречкин, Н. В. Сравнительный анализ способов очистки водоёмов от нефтяных пятен / Н. В. Гречкин, Н. А. Власовец. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2018. — № 1.1 (15.1). — С. 22-24. — URL: https://moluch.ru/young/archive/15/1141/ (дата обращения: 19.11.2021).
Работа посвящена практическому изучению свойств нефти и сравнению эффективности различных способов очистки водоёмов от нефтяных загрязнений.
Ключевые слова: нефть, свойства нефти, экологическая катастрофа, способы очистки.
Тема очистки водоемов от нефтяных пятен заинтересовала меня, когда я услышал рассказ дедушки о «нефтяном озере». Оно расположено в п. Мирный Самарской области. Оказалось, что в 1956 г. там произошла авария, нефть попала в озеро, и оно превратилось из обычного в «нефтяное». На воду садились утки, их перья покрывались нефтяной пленкой, и они погибали, так как утрачивали способность летать. Все живое погибло вокруг. Дедушка, будучи в моем возрасте, пытался спасти уток, но нефтяная пленка не отмывалась с перьев.
Время, в которое мы живём, можно назвать «нефтяной эрой человечества». Это значит, что мы находимся на пике добычи и использования нефтепродуктов. Количество аварий и разливов нефти увеличивается. От нашей экологический грамотности напрямую зависит, какой увидят планету Земля наши дети и внуки.
Нефть – это ископаемое вещество, представляющее собой маслянистую горючую жидкость. Нефть намного легче воды и практически в ней не растворяется. Именно поэтому она образует на поверхности воды плёнку.
Для транспортировки нефти используются различные способы. Наиболее распространенные – это перекачка нефти по нефтепроводам, которые могут проходить по дну водоёмов и перевозка водным способом при помощи морских и речных танкеров и барж. Сегодня моря и океаны бороздят более 4000 танкеров.
Россия – одна из главных нефтедобывающих держав, и она же – лидер по масштабу «нефтепотерь». Самое большое количество нефти изливается при её транспортировке по нефтепроводам в результате их изношенности, механических повреждений и аварий. Учитывая огромную протяженность нефтепроводов в нашей стране, они представляют наибольшую экологическую опасность.
Основными причинами аварийных разливов нефти являются столкновения танкеров, их посадка на мель, взрывы и пожары на нефтяных платформах, слив за борт танкерами промывочных вод.
Экологические последствия разливов нефти носят трудно учитываемый характер. Нефтяное загрязнение изменяет условия обитания всех видов живых организмов. Нефть очень быстро покрывает поверхность воды плотным слоем нефтяной пленки, которая препятствует доступу света и воздуха.
Поэтому так важно правильно выбрать подходящий способ очистки воды и как можно быстрее его применить. От этого напрямую зависит жизнь всех видов живых организмов, попавших в зону бедствия.
Долговременный эффект подобных происшествий точно неизвестен: одни ученые придерживаются мнения, что разливы нефти оказывают негативное воздействие на протяжении многих лет и даже десятилетий, другие – что последствия серьезны, но за достаточно короткое время пострадавшие экосистемы восстанавливаются.
Например, в упомянутом ранее «нефтяном озере» в п. Мирный, в последние годы мы начали наблюдать лебедей. Это говорит о том, что экосистема озера постепенно восстанавливается. Но этот процесс занял долгие десятилетия.
Для понимания того, как выглядит нефтяное пятно на поверхности воды, я провёл первый эксперимент, имитирующий разлив нефти. Для этого я взял широкую тарелку, налил в неё воду, не доливая 1 см до края. Затем добавил в воду нефть. Оценил начальный размер пятна (он составил примерно 1 см).
Через 30 минут провёл повторное измерение. Размер нефтяного пятна увеличился до 2 см. В реальных условиях нефтяная плёнка растекается быстрее под воздействием естественных факторов, таких как волны и ветер.
Также я решил наглядно убедиться, что нефть легче воды. Для этого я налил в бутылку воду, добавил нефть и сильно перемешал. Примерно через час вся нефть всплыла на поверхность воды.
Второй эксперимент заключался в том, чтобы попробовать собрать разлитую нефть при помощи химического метода. Для этого был использован коагулянт Besfloc (вещество, вызывающее свёртывание, слипание вредных частиц). Для второго эксперимента я использовал нефть, которая поднялась на поверхность воды и простояла в бутылке 5 дней. Так же, как и в первый раз, я налил нефть в широкую тарелку с водой и сразу же отметил интересный факт. Пятно нефти моментально растеклось практически по всей поверхности воды. Возможно, после отстаивания в воде, на поверхность поднялась самая «лёгкая» часть нефти.
Затем я добавил на поверхность пятна химическое вещество. Мгновенно на этом месте вода очистилась.
Для проведения экспериментов была использована нефть, добытая на Мельниковском месторождении (республика Татарстан) с глубины 1248 м.
Эксперименты наглядно показали, что:
1. Нефтяное пятно растекается по поверхности воды, образуя нефтяную плёнку.
2. Нефть легче воды.
3. Под воздействием специальных химических веществ происходит очищение воды от нефтяных пятен.
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.
Методы очистки воды от нефтяных загрязнений
Название метода
Сущность метода очистки
Применение на практике
Нефть удаляется из воды путём её отстаивания и фильтрации с последующим её улавливанием специальными устройствами или вручную
- Нефтеловушки
- Нефтесборщики
- Бензомаслоуловители
В воду добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с нефтью и осаждают её в виде нерастворимых осадков
Добавление поверхностно-активных веществ
Из воды удаляют мелкие и растворённые примеси, предварительно обработав нефтяную плёнку
- На пятно нефти напыляют тонкоразмолотый порошок активированного угля
- Используют магнитные ловушки, предварительно обработав нефтяное пятно порошком
Основан на использовании специальных микроорганизмов, питающихся нефтью и разрушающих её
Обработка загрязнений препаратами, содержащими микроорганизмы и бактерии
Нам необходимо сравнить все перечисленные методы очистки от нефтяных загрязнений и сделать вывод о том, какой из методов самый эффективный.
Сравнительный анализ способов очистки
Метод
Плюсы
Минусы
Один из главных методов ликвидации нефтеразливов. Наибольшая эффективность достигается в первые часы после аварии, когда нефть лежит толстым слоем на поверхности воды
Сбор нефти затруднён при малой толщине слоя, большой площади разлива и движении воды под воздействием ветра
Степень очистки воды от нефти может достигать 98 %. Метод применяют, если механический сбор не возможен.
Метод применим для очистки ограниченного количества воды
Применение метода ускоряет процессы разрушения нефти и ослабляет её токсическое воздействие. При нанесении порошка активированного угля пятно сразу перестает растекаться
Сбор «грязного» порошка сложная и трудоёмкая работа, загрязняющая корабли и вредная для людей. Уничтожение собранной массы путём сжигания загрязняет окружающую среду
Среди всех методов играет самую большую роль. Специальные бактерии питаются нефтью, быстро внедряются в её слой и восстанавливают доступ воздуха. Микроорганизмы нетоксичны, одинаково хорошо работают в пресной и солёной воде.
Не всегда понятно, каких побочных воздействий на экосистему следует ожидать от микроорганизмов в будущем
Как видно из таблицы, все методы имеют как свои плюсы, так и минусы. Проведённое исследование позволяет сделать вывод о том, что каждый метод применим в зависимости от конкретной аварийной ситуации. На мой взгляд, наиболее безопасным и эффективным является биологический метод очистки.
Идеальным было бы создание метода, сочетающего в себе все перечисленные плюсы. Например, учёные разработали порошок на основе активированного угля, содержащий на своей поверхности микроорганизмы-бактерии. При таком способе очистки нефть одновременно собирают порошком и перерабатывают бактериями.
За каким методом будущее – покажет практика. Возможно, учёные или талантливые студенты стоят на пороге новых открытий, о которых ещё не знает человечество и у нас появится метод на 100 % удовлетворяющий всем требованиям. На сегодняшний момент можно предположить, что это открытие лежит в области биотехнологий, так как они являются наиболее щадящими к окружающей среде и обезопасят жизнь живых организмов на планете Земля, позволяя при этом бережно пользоваться её ресурсами и дарами.
Источник
