Введение, Методы очистки активизацией микрофлоры - Биологические методы очистки грунтов

Методы биодеградации загрязнителей основаны на деструкции токсичных загрязняющих веществ различными видами микроорганизмов. Эффект достигается либо за счет активизации аборигенной микрофлоры, либо за счет внесения в грунт определенных культур микроорганизмов, а также всевозможных комплексных препаратов.

Методы очистки активизацией микрофлоры

Данные методы очистки основаны на активизации существующей (аборигенной) в почве или породе микрофлоры. В результате этого микроорганизмы начинают активно поглощать загрязнитель и вызывать его деструкцию. биодеградация загрязнитель токсичный микрофлора

Методы активизации аборигенной микрофлоры направлены на создание оптимальной среды для развития определенных групп микроорганизмов, разлагающих загрязнитель. Эти методы могут быть использованы везде, где естественный микробиоценоз сохранил жизнеспособность и достаточное видовое разнообразие. Очистка за счет активизации микрофлоры является медленным, но очень эффективным процессом. Наиболее часто эти методы очистки применяются для ликвидации нефтяных и углеводородных загрязнений.

К простейшим способам активизации микрофлоры относятся механические. Рыхление, частые вспашки, дискование, распашка загрязненных нефтью земель являются благоприятными факторами, стимулирующими процессы биодеградации нефти в почве, при этом также улетучиваются легкие фракции нефти.

Существует также метод смешивания загрязненной почвы с чистой, после чего в ней не только активизируется микрофлора, но и сама почва становится пригодной для выращивания растений, которые впоследствии используются в качестве субстрата, в свою очередь ускоряя биодеградацию.

При очистке от нефтепродуктов почвы или горных пород путем стимулирования природной микрофлоры необходимо осуществить активизацию природного микробного почвенного комплекса и особенно тех групп микроогранизмов, которые окисляют углеводороды, что ведет к активному потреблению углеводородов нефти.

Например, при использовании такой технологии для переработки 10 000 т почвы, удаленной с территории вблизи нефтеперерабатывающего завода (г. Роттердам, Нидерланды), за 75 дней обработки концентрация нефтепродуктов в почве снизилась до нормативного уровня.

Процесс очистки загрязненных материалов на оборудованных площадках является относительно дешевым методом, однако данный вариант очистки не обеспечивает оптимальных условий для жизнедеятельности микроорганизмов, что ведет к существенному увеличению сроков обработки материалов.

Часто активизация биодеградации осуществляется за счет поддержания оптимальной температуры. Так, загрязненную почву зимой для повышения температуры покрывают черной полиэтиленовой пленкой, летом такую же пленку, только прозрачную, используют для снижения испарения с поверхности.

В настоящее время появились методы электрокинетической активизации биодеградации. За счет электрического тока обеспечивается миграция микроорганизмов, имеющих собственный заряд по загрязненной зоне, что гарантирует более быструю и равномерную очистку грунта.

Механизм активизации биодеградации с помощью ультразвука состоит в разбивке крупных почвенных агрегатов, которые особенно часто образуются при нефтяном загрязнении, что, в свою очередь, увеличивает доступность загрязнителя для микроорганизмов.

Другим широко распространенным способом биоактивизации является улучшение условий аэрации почвы, породы или воды за счет добавок воздуха. Самой простой мерой в данном случае является продувка воздухом под различным давлением почв, пород и подземных вод.

Она применяется при загрязнении летучими углеводородами, дизельным топливом и им подобными загрязнителями. Продувка воздухом поверхностных водоемов с целью активизации биодеградации фосфора описана П. Ревеллем в 1995 г.

Аналогичным, по сути, является метод активизации биодеградации дизельного топлива с помощью введения инъекций воздуха в анаэробные пространства, эффективность метода для различных углеводородов от 45 до 94%.

Иногда в местах скопления углеводородокисляющих микроорганизмов создается разрежение воздуха для обеспечения миграции к ним легких углеводородов, бензина; эффективность очистки достигает 100%.

Часто методы продувки воздухом сочетаются с введением питательных веществ. Для удаления из массивов летучих углеводородов через горизонтальные скважины вместе с воздухом подается газообразная питательная смесь. Другим вариантом этого метода является разбрызгивание микрочастиц питательного раствора. Активизация углеводородокисляющих микроорганизмов за счет закачки в грунты химически активных пен имеет высокую эффективность благодаря своему комплексному воздействию: улучшению условий дыхания, оптимизации баланса питательных веществ, а также увеличению подвижности и доступности неводорастворимых органических загрязнений.

Идеальными для биодеструкции являются нейтральные почвы. В кислых почвах для нейтрализации широко применяют известь. В нефтезагрязненных почвах известь дополнительно нейтрализует продукты разложения нефти и снижает подвижность токсичных веществ, ускоряет разложение метаново-нафтеновых структур. Наиболее эффективно для ускорения биодеградации нефти в почве внесение смеси извести и карбонатной сажи (туфа). Для нейтрализации щелочных почв используют гипс. Методы нейтрализации для активизации биодеградации применяются и для очистки поверхностных вод, в частности от фосфора.

Активизация биодеградации в нефтезагрязненных почвах и грунтовых водах достигается за счет внесения минеральных удобрений. Однако необходимо отметить, что реакция микроорганизмов сильно варьирует в зависимости как от конкретного загрязнителя, так и от свойств добавки. Существует опыт закачки в загрязненный нефтью грунт сточных вод, обогащенных нитратами (до 0,5 г/л), для активизации биодеградации. При этом концентрация алифатических соединений снизилась с 1,5 до 0,5 мг/л, ароматических - с 5,0 до 0,5 мг/л.

При внесении азота в дозе 600 кг/га степень деградации нефтяных углеводородов в целинных почвах возрастала в среднем на 45%. Мочевина и покрытая серой мочевина ускоряют биодеградацию нефти с 14,8 до 58,6% за 21 сутки, что применяется на железнодорожных магистралях и на дренированных песчаных почвах.

В серых лесных почвах наиболее эффективно ускоряет биодеградацию комплекс азотных, фосфорных, калийных удобрений и перегноя. Добавки в воду азота, кислорода и метана применяются также для активизации микрофлоры с целью очистки от хлорсодержащих растворителей.

ЗАО "Спецбиотех" разработана эффективная технология детоксикации почв, загрязненных хлорорганическими соединениями, в том числе ПХДФ и ПХДД, основанная на использовании уникального по своим свойствам, функциям и областям применения активированного гуминового концентрата, способствующего в том числе активизации аборигенной микрофауны. Технология была опробована в 1995-1996 гг. в г. Серпухове Московской области на территории, прилегающей к заводу конденсаторов и загрязненной ПХДФ.

После обработки этим препаратом почвы, содержащей в среднем 98 мг/кг ПХДФ, концентрация ПХДФ снизилась до 1 мг/кг через 60 дней в течение одного вегетационного периода. Во второй вегетационный период содержание ПХДФ составляло менее 0,01 мг/кг. Очистка почвы от ПХДФ сопровождалась увеличением влагоемкости почвы (на 12%), содержания почвенных микроорганизмов (с 104 до 107 КОЕ/г), заметным приростом почвенной фауны (например, дождевых червей), улучшением структуры почвы.

Одним из методов, обеспечивающих диспергацию нефти и вследствие этого улучшающих ее контакт с микроорганизмами, является внесение ПАВ. Моющие вещества вымывают мазут из почвы вместе с водой и влияют на активность микроорганизмов, повышение концентрации ПАВ до 5% вызывает угнетение микрофлоры. Эмульгатор нефти ЭПН-5 стимулировал численность спорообразующих грибов и бактерий при дозе 20--40%, при этом увеличение дозы до 60-100% приводило к их угнетению. С целью активизации биодеградации нефти в почве применяются также ПАВ-С1, неонол АФ-14, ПАВ ОП-10, полиакрилонитрил. Хлористый калий улучшает экстракцию нефти из почвенных агрегатов в раствор. Сочетание применения ПАВ с внесением минеральных удобрений, особенно аммонийных форм азота и фосфора, ускоряет биодеградацию нефти.

При поверхностном нефтяном загрязнении можно использовать препарат "Файерзайн", содержащий ферменты, активизирующие микрофлору. Мощность слоя обработки без выемки грунта 30-40 см, срок очистки около 4 недель. Препарат вносится с помощью брандспойта из машины, желательна также обработка грунта рыхлением. Используют "Файерзайн" и для очистки вод и донных осадков.

Активное влияние на биодеградацию нефти в почвах оказывают сточные воды ферм, однако в каждом конкретном случае должно быть дано экологическое обоснование. Ускоряют биодеградацию нефти целлюлозосодержащие отходы - солома, опилки. Эффективным является внесение опилок со стимуляторами разложения нефти.

Похожие статьи




Введение, Методы очистки активизацией микрофлоры - Биологические методы очистки грунтов

Предыдущая | Следующая