Диссертация (1151754), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Здесь в газовую фазу возгоняются летучие соединения ртути, мышьякаи других металлов. Газы далее нагревают в окислительной среде при 1200 °С,затем их обеспыливают, адсорбируя соединения-загрязнители. Грунт послеохлаждения увлажняют и используют как рекультивируемый материал(Method and device for soil purification contaminated with oils / T. Dehrmann,D. Bege, M. Moricet, H. Gottschlich // Application 4111868 (Germany). Priority11.04.1991. Published 15.10.1992).Термическиеспособыреализуютсянетольконаспециальныхустановках, к которым доставляют подлежащую очистке почву, но и могутосуществляться непосредственно на месте. Один из таких методовпредусматривает остекловывание почвы.
В последнюю вводят электроды и,пропуская ток, нагревают ее до высоких температур (2160 °С). Грунт приэтом расплавляется, органика пиролизуется, образующиеся газы поступаютна очистку. Последующее охлаждение почвы приводит к ее остекловываниюи связыванию в устойчивые от вымывания формы таких загрязнителей, как,например, радионуклиды и тяжелые металлы (Courtois P., 1995).Выщелачивание как химический метод очистки почв заключается вобработке грунта 2 %-м раствором соляной кислоты при рН, равном 2, в38течение 10 мин. Содержание таких загрязнителей, как мышьяк, кадмий, медь,никель, цинк и свинец снижается при этом на 86–98 % (Acid cleans heavymetals // Chem. Eng (USA).
1991).Перспективныйспособхимическойочисткипочвразработанроссийской фирмой Special Biological Technology Corp (SBTC). Для очистки внем используется органо-неорганическое комплексное соединение стабилит(stabilite) – суспензия из 93 % гуминовых кислот и неорганической смеси,содержащей оксиды алюминия, железа, кремния. Исходным сырьем дляпроизводства стабилита является лигнит – разновидность молотого бурогоугля, содержащая 65–71 % углерода и имеющая хорошо сохранившуюсяструктуру. При обработке почвы и воды стабилит служит комплексообразователем для ионов тяжелых металлов, в том числе радионуклидов.Положительные результаты его применения получены в полевых испытанияхв районе г.
Серпухова на территории химического комбината, загрязненногополихлорированными дифенилами. После вспашки и обработки реагентомопытных участков почвы содержание загрязнителей в них за два годауменьшилось в 20 раз. (A slurry that can speed up soil remediation and cut costs// Chem. Eng (USA). 1998).Физико-химические методы в настоящее время включают экстракцию,фотолиз и флотацию.В методах экстракции в качестве экстрагента чаще всего применяютпропан и водяной пар.При использовании пропана для санирования почвы, загрязненноймаслами, газ под давлением более 5 МПа поступает в реактор с температуройсвыше 100 °С, загруженный почвой. В реакторе частицы масла переходят вгазовую фазу и вместе с ней поступают в сепаратор с нормальнымитемпературой и давлением, где конденсируются. Очищенная от масел газоваяфаза после сепаратора компримируется и вновь используется в процессе.
ПосхемеэкстракциипропаномработаеттакжеустановкавСША39производительностью 25 т/сут. по нефтяным шламам, содержащим 25 %твердого вещества (McGovern W.E., Kakaria V., 1992).Установка с экстракцией органических соединений паром при 100–250 °С применяется в ФРГ для санирования старых отвалов.Фотолиз, т.е. разложение веществ под действием света, используетсядля очистки почв от хлорпроизводных бензола в условиях их полива идобавления осадка переработки сточных вод. Если в естественных условияхизвлечение хлорпроизводных на 50 % достигается за 13–622 сут., то прифотолизе необходимый срок сокращается до 11–181 сут. (Wang M.-J.,Jones K.C., 1994).Флотация успешно применена для восстановления качества земли,пострадавшей при пожаре большого оптового склада – хранилищапестицидов в Швейцарии.
После пожара участок оказался загрязненнымразличными химическими соединениями, в том числе органортутными.Селективной экскавацией было снято 14200 т загрязненной почвы, которуюотправили на специально построенный завод по ее обогащению. Технологияочистки грунта включала его грохочение и измельчение с последующейфлотацией, при которой было извлечено 95 % загрязнителей. Очищеннуюпочву возвратили на прежнее место.
Загрязненную фракцию обработалиизвестью, затем загрузили в контейнеры и разместили в подземныхзахоронениях ФРГ.Биохимические методы в настоящее время включают применениебактерий в сочетании с вентиляцией почвы воздухом или кислородом(биовентилирование),использованиеилауглеводородокисляющаяфиторемедиацию,идр.(ЛотошфизиологическаягрибковыеВ.Е.,группа2001).технологии,Выделенамикроорганизмов,являющаяся ключевой составляющей биосорбентов и применяемая присанации почв, загрязненных нефтепродуктами (Кузьмина Н.А., 2013).40Биовентилирование успешно используют за рубежом для удаления изпочв нефти и нефтепродуктов. Так, в Австралии выполнены работы поочистке грунта на участке площадью около 1,5 тыс.
м2, загрязненномдизельным топливом на глубину 1,5–3,5 м (в почву попало до 50 тыс. лтоплива, содержание его в земле достигало 1,5 %). Для ускоренияестественного процесса биоразложения загрязнителя была организованакислородная биовентиляция почвы. За 6 месяцев общее содержание мазутана глубине до 3 м уменьшилось на 10–30 %. Дальнейшая биовентиляция сдополнительным введением в грунт необходимых для микроорганизмовпитательных веществ привела к уменьшению содержания топлива по всейглубине загрязнения еще на 30 %.Канадская фирма «Petro-Canada» восстановила более 140 тыс. т почвы,загрязненной нефтепродуктами бывшего нефтеочистительного завода.
Втечение 125 суток ее аэрировали, вводили в нее микроорганизмы,использовалиПАВипитательныевещества.Степеньудалениянефтеостатков составила 99 %, конечная концентрация углеводородов впочвесоответствоваланормальнымтребованиям,вбиологическомотношении земля была восстановлена.Процесс биовентилирования можно интенсифицировать, подавая впочву пульпу, при контакте с землей выделяющую кислород. Способ,предложенный американской фирмой Regensis Bioremediation Product,реализуют, подавая под давлением 25–70 атм. пульпу, содержащую 3–10 %кислородовыделяющеговещества,впочвылюбоготипа.Времябиорекультивации сокращается на 50 % (Bilman T.L., Newland M., Wester A.,1993).Фиторемедиация, или очистка почв с помощью растений, запатентованав США.
Выявлено, что растения семейства Brassicaceae способныадсорбировать металлы в корневой системе и затем переводить их встебельную часть, извлекая таким образом загрязнители из почвы. Наземная41часть растений убирается обычными способами (Phytoremidiationofmetals/ I. Raskin, P.B. Nanda, A. Kumar, S.
Douchenkov // Pat. 5364451 (USA). Priority1993, Published 1994).Грибковые технологии предусматривают заселение загрязненных почвразличными грибковыми культурами. Разработанные способы пригодны дляразрушениятрудноразлагаемыхтоксичныхвеществ,втомчислеполиароматических углеводородов типа полихлорированных дифенилов.Очистка продолжается даже в условиях суровой зимы, концентрациязагрязнений снижается с нескольких сотен млн-1 до 10 млн-1 (Fungaltechnology for soil decontamination // Chim. oggi. 1994).В ряде случаев при санировании земель используют комбинациирассмотренных выше способов. В частности, процесс, разработанный вСША,предусматриваетполихлорированнымивосстановлениебифенилами(ПХБ),почвы,спомощьюзагрязненнойкомбинациифизического и биохимического методов.
Способ реализуется на месте иосуществляется в несколько стадий. Вначале в почву вносят поверхностноактивное вещество (ПАВ), растворяющее ПХБ (физический метод).Промывочная жидкость, содержащая ПАВ и ПХБ, подается в биореактор синертным субстратом. Концентрация ПАВ при этом доводится до близкой кмицеллярной. Далее в биореактор вносится микробный штамм. Используяповерхностно-активноевеществокакисточникэнергии,штаммодновременно разлагает ПХБ до хлорбензойной кислоты и более простыхсоединений. При израсходовании питательной среды микроорганизмыотмирают, а остатки ПХБ аккумулируются на инертном субстрате.
Затем,заменив отработанный субстрат свежим, цикл биообработки повторяют(Lajoie G., Layton A.C., Sayler G.S. Bioremediation process design utilize in situsoil washing // Pat. 5618728 (USA). Priority 1995, Published 1997).42Помимо биохимической обработки почв на месте, в ряде стран(Германия, Нидерланды, Дания и др.) расширяется предложение услуг поочистке почв с вывозом и переработкой их на специальных заводах.К сожалению, практические действия, направленные на ликвидациюзагрязнения почв, в нашей стране весьма незначительны (Лотош В.Е., 2001).Методы биоремедиации – это долгий процесс, но по финансовымзатратам они не превышают 20 % от стоимости альтернативных, болеебыстрыхспособовочистки,предполагающихвыемкупочвы,еетранспортировку и переработку (Скоробогатова В.И., 2007; Ellis B.,Gorder K., 1997).В настоящее время наилучшим способом санации почв непосредственнона месте загрязнения считается применение биотехнологий – биоремедиация.Под термином биоремедиация принято понимать применение технологий иустройств, предназначенных для удаления из почвы и воды уже находящихся вних загрязнителей.
Выделяют следующие виды технологии биоремедиациипочв: биостимуляция в месте загрязнения и в специальных установках, а такжебиоаугментация («биоулучшение»).Биостимуляция на месте загрязнения основана на стимулированииростаприродныхмикроорганизмов,естественносодержащихсявзагрязненной почве и потенциально способных утилизировать загрязнитель,но не способных делать это эффективно из-за отсутствия полного наборапищевых компонентов (недостаток соединений азота, фосфора, калия и др.). Вэтом случае в ходе лабораторных испытаний с использованием образцовзагрязненной почвы устанавливают, какие именно пищевые добавки и в какихколичествах следует внести в загрязненную почву, чтобы стимулировать ростмикроорганизмов, способных утилизировать загрязнитель.Биостимуляция в специальных установках заключается в том, чтостимуляция образцов естественной микрофлоры загрязненной почвы иливоды проводится сначала в лабораторных или промышленных условиях (в43биореакторах или в ферментерах).
При этом в биореакторе обеспечиваетсяпреимущественно избирательный рост тех микроорганизмов, которыеспособны наиболее эффективно утилизировать данный загрязнитель. Затемтаким образом «стимулированную» (специально отселекционированную,обогащенную) микрофлору вносят в загрязненную почву. При этомодновременносо«стимулированными»микроорганизмамивносятинеобходимые пищевые добавки, повышающие эффективность утилизациизагрязнителя. Иногда бывает необходимо обеспечить принудительнуюаэрацию загрязненной почвы, чтобы повысить скорость микробного окислениязагрязнителей.Биоаугментациязагрязненную(«биоулучшение»)почвувносятоснованаотносительнонабольшиетом,чтовколичестваспециализированных микроорганизмов, которые заранее были выделены изразличныхзагрязненныхисточникови/или специально генетическимодифицированы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
