Бактерии-киллеры. Учёные разработали технологию по очистке подземных вод
Кислород плюс аборигенные бактерии – такой «коктейль» предлагают пермские учёные для очистки подземных вод от растворённых нефтепродуктов.
Промышленные испытания новой технологии показали её высокую эффективность и экологичность. Она может быть полезна везде, где есть или на протяжении длительного времени происходили утечки нефтепродуктов. Также технологию можно будет использовать для очистки подземных вод после крупных нефтеразливов.
Опасные утечки
Нефтяные загрязнения окружающей среды так или иначе присутствуют на всех стадиях производства – от добычи до переработки. Утечки нефтепродуктов в грунтовые воды также могут происходить на АЗС, различных предприятиях, военных базах, аэропортах и т. д.
«С поверхностными нефтеразливами более-менее научились бороться: есть достаточно много способов очистки. Загрязнение подземных вод в районах предприятий и промышленных объектов бывает двух видов: нефтепродукты могут находиться в свободной и нерастворённой фазах. Свободные нефтепродукты (нерастворённая фаза) в грунтовых водах обычно распространяются относительно медленно. И для них тоже существуют способы очистки – откачка загрязнённой воды, сооружение дренажных систем. А вот с растворёнными в подземных водах нефтепродуктами ситуация обстоит хуже и сложнее. В большинстве случаев их очисткой не занимаются, они быстро распространяются с потоком грунтовых вод, выносятся в реки и другие водоёмы. Ареалы загрязнения подземных вод могут достигать десятки километров, а в реках загрязнение разносится уже на сотни километров. Этот процесс может длиться долгие годы», – рассказывает замдиректора по научной работе Естественнонаучного института (ЕНИ) ПГНИУ, заслуженный эколог России Николай Максимович.
По его словам, традиционные методы очистки подземных вод от углеводородных загрязнений подразумевают их откачку. После чего воду обрабатывают в специальной ёмкости и затем закачивают обратно. Но это очень громоздкая и финансово затратная технология, которая нарушает естественный водный режим и несёт дополнительные экологические риски (неизбежно образуются новые отходы, тратится электроэнергия).
«Мы исходили из того, что в природе нефтепродукты разлагаются нефтеокисляющими бактериями, которые уже присутствуют в подземных водах. Для деятельности микроорганизмов нужен кислород. Из-за того, что в грунтовые воды поступает мало кислорода, процесс их самоочищения может длиться годами и десятилетиями», – поясняет Николай Максимович.
Поэтому перед учёными стояла задача обеспечить эффективную подачу кислорода в подземные воды и активизировать работу бактерий.
Синергетический эффект
И пермские исследователи нашли изящное решение, соединив в своей технологии химический и биологический методы обработки грунта и подземных вод. Суть разработки: на загрязнённом участке на необходимую глубину бурятся скважины, в них опускают специальные эмиттеры (от лат. emitto – выпускаю; труба, на которую намотана силиконовая трубка. – Авт.), по которым дозированно подаётся кислород и активная аборигенная биомасса.
«К эмиттеру подключается баллон с кислородом. Из подземных вод, которые требуется очистить, берём пробы с микроорганизмами и выделяем наиболее активные местные нефтеокисляющие бактерии. Затем в нашей лаборатории наращиваем нужную нам культуру. После чего также по эмиттеру запускаем выращенную нами колонию микроорганизмов в почву», – говорит Николай Максимович.
Такая комплексная биотехнология хорошо зарекомендовала себя во время промышленных испытаний. Их удалось провести благодаря гранту конкурса Фонда содействия инновациям «Развитие-СОПР». Заявка учёных классического университета и их индустриального партнёра – пермской фирмы ООО «ЛНК» – победила в номинации «Экология».
Несколько месяцев технологию тестировали на экспериментальном участке одного из крупных нефтеперерабатывающих предприятий. Сотрудники ЕНИ отвечали за научную часть, выделяли бактерии, наращивали их популяцию и вели мониторинг ключевых показателей. А специалисты «ЛНК» обеспечивали техническую составляющую: обустраивали скважины и эмиттеры.
На испытательном полигоне обустроили десять очистных скважин (в каждой по два эмиттера), расположив их в линию перпендикулярно направлению движения грунтовых вод. До и после створа очистных скважин пробурили наблюдательные скважины. Результаты испытаний показали высокую эффективность технологии.
«По условиям соглашения с Фондом содействия инновациям, мы должны были добиться снижения содержания растворённых нефтепродуктов на 70 %. В среднем показатель у нас получился выше этого уровня. А по некоторым наблюдательным скважинам мы добились степени очистки воды в 98 %. Одно из преимуществ нашей технологии – безотходность и безопасность для окружающей среды. Микроорганизмы разлагают нефть на воду и углекислый газ, которые не оказывают отрицательного влияния на грунт и подземные воды», – рассказывает Николай Максимович.
В ожидании патента
Ещё одно достоинство разработки – она не требует таких серьёзных затрат, как при традиционных методах откачки грунтовых вод с последующей очисткой. Установка может работать автономно – без источника электроэнергии – в течение месяца и более, что особенно важно для труднодоступных территорий. Для поддержания процесса требуется только обновлять запас кислорода. В среднем одного баллона хватает на месяц.
Сейчас на разработку оформляется патент. С помощью неё можно устранять загрязнения, возникающие при добыче углеводородов, их переработке, транспортировке и хранении, а также при аварийных разливах и на объектах накопленного экологического вреда. Технологию можно адаптировать под конкретные задачи и климатические условия. Разработчики гарантируют очистку подземных вод до нормативов.
«Нашу технологию можно применять при очистке подземных вод на территориях различных объектов, начиная от крупных предприятий и нефтебаз – и заканчивая АЗС. Особенно это актуально там, где отмечается серьёзный накопленный ущерб. Под многими нефтебазами и предприятиями в том или ином виде может находиться скопление нефтепродуктов, которое формировалось десятилетиями. Сейчас ведём переговоры с потенциальными заказчиками из Иркутской области, Башкирии, аэропортом Пулково», – отмечает Николай Максимович.