Въвеждане на екологосъобразни еконад-биотехнологии в съоръженията за добив на нефт и газ. Бъдеща перспектива

Дадена е информация за биопрепарата от ново поколение „Еконадин“ – сорбент и деструктор на нефтени въглеводороди, неговите отличителни черти и предимства в сравнение с други бактериални препарати, предназначени за отстраняване на нефтени замърсявания. Разработени са методични методи за използване на „Econadin“ в комплексни схеми за премахване на замърсяването с нефт на водата и почвата. Тези „еконадинови“ технологии са по същество близки до естествените. Представените резултати от използването им в нефтени и газови съоръжения показват приоритетния характер на екологичните биотехнологични разработки.
Ключови думи: петролно замърсяване, биотехнологии, бактерии деструктори, „еконадинови” технологии.
Екологичните проблеми, свързани със замърсяването с нефт, са геополитически по природа. Маслото, попаднало в околната среда – вода, почва, й причинява вреда. Наред с токсичния му ефект са регистрирани мутагенни и канцерогенни ефекти. Това е обосновката за приоритетно използване на екологични биотехнологии в мерките за опазване на околната среда. Хуманният подход към проблема за опазване на околната среда от антропогенно замърсяване означава на първо място не само постигане на бърз очистващ ефект, но и осигуряване на дългосрочно продължително действие за възстановяване на естествените биоценози. В този аспект особено перспективни са микробните биотехнологии.
На първия етап се използват щанги, за предпочитане сорбционни, за локализиране на нефтено замърсяване на повърхността. Използването на механични средства за събиране позволява част от маслото да се върне обратно в стоковото обращение.
За абсорбцията (адсорбцията) на маслото се използват различни сорбенти, включително такива от естествен произход. Най-голям брой сорбенти в тази категория се произвеждат на базата на торф: Pit-sorb (Канада), Fin-sorb (Великобритания), Elkosorb (Финландия), Mukat-4, Lesorb (Беларус), „Sorboil“ (Русия). ). От петролните сорбенти, разработени в Украйна, само Zhemchug, експандиран перлит, се произвежда в промишлен мащаб. Използването на тези сорбенти обаче не изключва явлението десорбция. Такива сорбенти подлежат на събиране и последващо обезвреждане [1].
Днес стана възможно, благодарение на целенасочените биотехнологични разработки, да се използват биологични продукти от ново поколение със сорбционна и разрушителна активност. Те могат да се използват в начален етап за постигане на незабавен ефект, а също така осигуряват продължително действие за възстановяване на разрушени от масло съоръжения. Тези лекарства включват бактериалния препарат „Econadin“ – екологична надежда [2,3,4].
Как се различава Econadin от другите лекарства, използвани за премахване на петролни замърсявания, какво определя неговите предимства?
На първо място, той се основава на използването на два щама на Pseudomonas, изолирани от естествената среда – супердеструктори на нефтени въглеводороди, които са тествани за отсъствие на патогенни и инвазивни свойства, както и потенциална генетична активност в тест системи на хора и култури от животински клетки. Освен това тези щамове имат набор от биологично положителни свойства: те проявяват антагонистична активност срещу патогенни и фитопатогенни бактерии, vibrio cholerae [5]. Те също така стимулират растежа и развитието на растенията, повишават тяхната устойчивост на ниски температури, на бактериални и вирусни заболявания, което е важно при извършване на работа по рекултивация на почвата. Бактериите от род Pseudomonas са постоянни обитатели на океанските води, вътрешните води, почвите и почвите. Високата въглеводородно-окислителна активност, емулгиращите свойства на псевдомонадите, способността да се разрушават въглеводородите, както при аеробни условия, така и при условия на недостиг на кислород, позволяват използването на най-активните щамове за борба с замърсяването на водата и почвата с нефт.
Разработването и производството на „Econadin“ се основава на използването на нова биотехнология, която ви позволява да фиксирате (фиксирате) върху органичен субстрат – торф, не отделни бактериални клетки, а техните биофлоци – един от видовете агрегация на микробни клетки , Определено снабдяване с хранителни вещества – минерални и органични, което допринася за дългосрочното поддържане на жизнеспособността на бактериите, тяхната физиологична и разрушителна (функционална) активност. Bioflocs имат повишена устойчивост на замърсители и предизвикват активно въвеждане на разграждащи се бактерии във водни басейни и други естествени екологични ниши. Bioflocs осигуряват буфериране на средата при pH=7, което е важно за стабилното дълбоко разграждане на нефтени въглеводороди и други органични съединения. Разработени са оптималните технологични параметри за получаване на такива биофлоки от бактерии Pseudomonas в изкуствени системи, подобни на естествените процеси. Това ни позволява да изложим концепцията, че образуването на биофлоци с посочените свойства в естествени водни тела може да се разглежда като адаптивна реакция (в отговор на антропогенно замърсяване), насочена към запазване на микробните биоценози.
Лекарството „Econadin“ е сорбент и деструктор на нефтени въглеводороди, произведен от научно-производственото предприятие „Econad“ в съответствие със спецификациите (TU U 30171732-001-2000 Бактериално лекарство „Econadin“, регистрация в Държавния стандарт на 11.09 .2000, No. 095/004466) е кафяв или кафяв прах, диспергиран или с влакнести включвания, плаващ, хидрофобен. Препаратът се основава на асоциация от 2 щама Pseudomonas fluorescens, имобилизирани по специална технология върху органичен субстрат – висококачествен сфагнов торф. Съдържанието на бактерии деструктори е минимум 1х109 клетки/g. Обемна плътност от 100 до 125 kg/m3. Сорбционен капацитет от 1:10 до 1:50, в зависимост от вида на нефтопродуктите. Лекарството „Еконадин“ е едно от първите бактериални лекарства за борба със замърсяването с нефт в ОНД. Сорбционният капацитет на лекарството „Econadin“ по отношение на нефтените въглеводороди надвишава известните сорбенти. Адсорбцията на масло върху препарата е придружена от биокаталитична трансформация, десорбция практически липсва. Разрушителната активност на бактериалните клетки, имобилизирани върху торф, се проявява като полиензимни системи, подобни на естествените процеси. Отделни частици от нефтопродукта, сорбирани от препарата, впоследствие се обрастват с представители на местната маслоокисляваща микрофлора, което допринася за дълбокото биоразграждане на нефтените въглеводороди поради явлението ко-метаболизъм (ко-окисление). За разлика от бактериалните препарати, получени чрез фиксиране на микроорганизми върху неутрални сорбенти от синтетичен или минерален произход, Econadin се използва напълно в естествена среда поради естествения органичен носител.
Асоциацията от многофункционални бактериални щамове, включени в препарата, спомага за пречистването на околната среда не само от нефт, но и от други биоустойчиви замърсители. Повече от двадесет години опит в използването на тези щамове е показал тяхната ефективност при пречистването на промишлени дъждовни води от устойчиви органични азобагрила, пестициди, повърхностноактивни вещества, феноли, полициклични ароматни въглеводороди, формалдехид и др.
Основните области на приложение на лекарството „Еконадин“ и технологиите „еконадин“:

• отстраняване на технологични (експлоатационни) разливи върху вода, почва и други повърхности – метал, пясък, бетон;
• включване на лекарството в състава на филтърната среда на пречиствателни съоръжения за пречистване на мазни и битови отпадъчни води (филтри, дренажни системи на биоплато);
• за пълнене (напълване) на сорбционни щанги „Еконад“;
• ликвидиране на замърсяване с нефт (аварийни разливи) на морски зони, езера, реки, резервоари и други водни тела;
• опазване и почистване на крайбрежната ивица;
• ликвидиране на петролни замърсявания (случайни разливи) върху почвата (обработваема земя и неудобства).

Биоремедиация (възстановяване) на почви и почви, засегнати от нефтено замърсяване.
Отстраняване на технологични (експлоатационни) разливи върху вода, почва и други повърхности – метал, пясък, бетон. „Econadin” е лесен за употреба, което допринася за използването му за елиминиране и предотвратяване на технологични (експлоатационни) разливи върху почвата и водата. В случай на разливи на нефтопродукти върху други повърхности – метал, бетон, стъкло, пясък (на бензиностанции, автомобилни паркове от различни индустрии), лекарството се нанася върху замърсената повърхност в тънък слой и след това, след адсорбция на нефтопродукти, той се отстранява от повърхността. Отработеното лекарство може да бъде поставено в конвенционален контейнер за изхвърляне на депо, тъй като изхвърлянето на петролни продукти се извършва в естествени условия. Econadin може да се нанася предварително върху метални палети, поставени под кранове, където е най-вероятно да изтекат нефт и други нефтопродукти, например на кораби на пристанищния флот или под кранове в машинни цехове, както и на места, предназначени за ремонт на оборудване. Локвите с маслени петна на територията на петролно-спестяващи индустрии също се елиминират в рамките на 10-12 дни. Използването на „Econadin“ също е ефективно при почистване на кладенци за дъждовна вода. В пристанищата на река Дунав (Рени, Измаил, Вилково) от много години се използва почистване на бонове, като се третира замърсената повърхност с препарат, последван от хидропромивка. „Econadin“ се използва и в корабостроителниците на Измаил, Одеса, Иличевск. Лекарството влезе в практиката при елиминирането на разливи по вода по време на бункериране. Трошката Econady-new се използва и като зареждащ компонент на различни етапи от пречиствателните съоръжения. Така в AK „Cargill“ (Донецк) – американско-украинско предприятие за производство на растително масло, чипсът от еко-надин се използва като зареждащ компонент за дренажни системи за биоплато (крайния етап на съоръженията за биологично третиране), „Econadin“ в под формата на прах се използва и в предварителния етап на биологична обработка – в резервоари за съхранение, за премахване на масления филм. В други съоръжения включването на лекарството „Econadin“ в товара осигури интензификация на пречистването на битови отпадъчни води, както и маслени отпадъчни води на бензиностанции (Изследователски център „Потенциал-4“; Киев, Белгород-Днестровски). Филтри с чипове еконадин бяха използвани за пречистване на отпадъчни води от цеха за сметана на Одеската сладкарска фабрика. Всички предишни опити за прилагане на други методи не доведоха до положителни резултати, тъй като в допълнение към мазнините тези отпадъчни води имаха кисела реакция поради високото съдържание на въглехидрати. Използването на „Econadin“ в този случай осигури коригиране на pH реакцията на средата до 7 и пречистване на отпадъчните води от мазнини.
Така „Econadin“ показа разрушителна и очистваща активност не само по отношение на нефтените въглеводороди. Освен това направи възможно пречистването на промишлени отпадъчни води от растителни и животински мазнини. Както показва микробиологичният контрол по време на обработката на нефтени води на филтри с включването на еконадинови трохи в състава на товара, бактериите-деструктори стават резидентна микрофлора не само по време на периода на пускане в експлоатация, но също така. при продължителна експлоатация на пречиствателни станции. Стабилността на разрушителния процес беше осигурена от буферирането на системата. Използването на „Econadin“ като компонент на филтърното натоварване доведе до повишаване на степента на пречистване на нефтените води, опростяване на технологичния процес и елиминиране на вторичните отпадъци, които трябва да се обезвреждат. Водата, претърпяла биологично пречистване на микробиологично ниво според вида на природните механизми, придобива свойства, които характеризират нейната биологична полезност и годност за заустване в естествени водни тела или връщане за повторна употреба [6].
Получените резултати потвърждават перспективите за използване на посочената биотехнология „еконадин“ за дълбоко пречистване на нефтени отпадъчни води, както и отпадъчни води от хранително-вкусовата промишленост по гъвкави технологични схеми в комбинация с други методи на преработка.
Използването на лекарството „Еконадин“ за елиминиране на замърсяване с нефт (случайни разливи) на морски зони, езера, реки, резервоари и други водни обекти. „Econadin“ – плаващ, хидрофобен, което позволява да се използва за премахване на нефтени замърсявания на водната повърхност. С помощта на лекарството „Econadin“ е възможно да се елиминира най-тънкият ирисцентен филм, който не е наличен при използване на други средства. По време на премахването на замърсяването с нефт в редица съоръжения на морския комплекс, както и в предприятията от нефтения и газов комплекс, бяха разработени някои методически методи за неговото използване. Лекарството може да се прилага върху замърсената водна повърхност ръчно или с помощта на специални устройства от бреговата линия, кейове. Натрупан е опит в използването на нефтени скимери и малки плавателни съдове (лодка, влекач, лодка, надуваема лодка) за прилагане на лекарството върху водната повърхност. Разходът на лекарството, в зависимост от степента на замърсяване с нефт на водната повърхност, варира от 10 mg / m2 до 10 g / m2, когато се използва в комплексни схеми за третиране. При самостоятелно използване на лекарството и високо ниво на замърсяване, консумацията му може да се увеличи до 50-100 g / m2 [7].
Първичният сорбционен ефект при прилагане на лекарството върху замърсена водна повърхност се проявява веднага след няколко минути. Допълнителният почистващ ефект върху водната повърхност се регистрира в рамките на 24-48 часа. Сорбционен капацитет – от 7 до 11 в зависимост от вида на нефтопродукта. Десорбцията на нефтопродукти, за разлика от други сорбенти, практически липсваше. Сорбцията на нефтено замърсяване върху препарата определи локализацията му, което предотврати по-нататъшното разпространение на нефтеното петно. След адсорбцията на петролни продукти, биопрепаратът „Еко-надин“ не изисква събиране. Резултатите от тестовете показаха, че „Econadin“ е активен в широк диапазон от температури и може да се използва през целия сезон. Скоростта на сорбция на нефтени въглеводороди върху препарата зависи от дебелината на филма от нефтопродукти, температурата и продължителността на разлива. По този начин действието на лекарството „Econadin“ при ликвидирането на аварийни разливи на нефтопродукти върху водната повърхност направи възможно блокирането на замърсяването с нефт за кратко време и също така осигури по-нататъшно продължително действие за възстановяване на естествените биоценози с участието на механизми за самопочистване.
По този начин характеристиката и основното предимство на разработения метод за елиминиране на нефтеното замърсяване на водната среда с помощта на биопрепарата „Еконадин“ в сравнение с аналозите са висок екологичен ефект и икономическа осъществимост, скоростта на получаване на резултати, лекотата на употреба, липсата на агресивни свойства. Участието на Министерството на извънредните ситуации в редица съоръжения за отстраняване на аварийни нефтени разливи допринесе за бързото премахване на замърсяването.
Служители на АЕЦ „ЕКОНАД“ взеха участие в съвместните двустранни международни командно-щабни учения на украинско-полската работна група за ликвидиране на аварийното замърсяване с нефт на граничните води „Мостиска-Стражава 2002“, където се използваха „еконадин“ технологии за локализиране и ликвидиране на замърсяване с нефт бяха демонстрирани водни обекти и почви с помощта на препарата „Еконадин“ и сорбционни бонове „Еконад“.
В Кременчуг е получен първият опит с използването на лекарството „Еконадин“ за обработка на резервоари за утайки. На първия етап се извършва механично отстраняване на нефтопродукти с дебелина на третирания слой до 2–5 см. На втория етап препаратът се нанася върху замърсената повърхност в количество от 125–200 g. /m2 и комплексни минерални торове. При отчитане на резултатите след 40-60 дни, почистващият ефект е на ниво 75-90% от първоначалното съдържание на нефтопродукти и зависи от дебелината на третирания слой. В картите, съдържащи битумизирани остатъци от нефтопродукти, ефективността е на ниво от 25 – 30%.
Положителният опит, натрупан при използването на биопрепарата „Еконадин“ в арсенала от средства за защита на водните тела на Украйна от замърсяване с нефт, ни позволява да го препоръчаме за прилагане в голям мащаб. В момента във всички пристанища на Украйна е създаден ненамалим запас от лекарството „Еконадин“.
Ликвидиране на аварийни разливи на нефтопродукти върху почвата (обработваеми земи и неудобства). Биоремедиация (възстановяване) на почви и почви, засегнати от нефтено замърсяване. Един от основните екологични проблеми в предприятията на горивно-енергийния комплекс са авариите на нефтопроводите, дължащи се на тяхното износване, стареене, както и по време на транспортиране на нефт и нефтопродукти с различни видове транспорт. През последните години авариите на тръбопроводи, свързани с неразрешено свързване към нефтопроводи и тръбопроводи за продукти, също причиниха големи щети. Нефтът и нефтопродуктите, попадащи в почвата в резултат на аварии, проникват през пукнатини, капиляри дълбоко в почвата. Последващото им залепване от почвени частици води до запълване на почвените пори с нефтопродукти, които съставляват от 10 до 60% от почвения обем. Високото ниво на замърсяване на почвата води до пълно потискане на активността на микрофлората, значително намаляване на активността на хидролитичните и редокс ензими. Това води до смъртта на висшите растения в зоната на наводнение и инхибирането на растителността в съседните райони. Намаляват добивите в земеделските земи. Ето защо основната задача при ликвидирането на аварийни разливи върху почвата е премахването на замърсяването в най-кратки срокове.
Комплексът от мерки за възстановяване на засегнатите земи включва следните дейности: локализиране на замърсяване с нефт; събиране на търговски петролни продукти, както и замърсени растителни остатъци за преработка или обезвреждане; химическа регенерация (използване на минерали – бентонитови глини, рамкови силикати, червена кал, бокситни руди; за химическо разграждане на нефта) и биоремедиация.
Мерките за биоремедиация са извършени директно на мястото на замърсяване. Внасянето на бактериите деструктори в замърсената екосистема е извършено чрез внасяне на препарата Еконадин и течна култура от бактерии деструктори. За да се осигури жизнената активност на микроорганизмите, се въвеждат азотно-фосфорни торове, отпадъци от производството на храни (дрожди, пивоварни), спазват се необходимите режими на аерация и влажност. За земите, предназначени за селскостопанска употреба, е извършена биологична рекултивация (фитомелиорация), която включва въвеждане на сеитбообороти, включително растения, използвани по-късно като зелено торене; въвеждането на повишени дози минерални торове; мулчиране. „Econadin“ стимулира естествената микрофлора, допринесе за нейното видово разнообразие при възстановяването на почвените биоценози.
За реализиране на горната концепция АЕЦ „Еконад” изпълни:

• разработване на методически методи за локализиране на нефтени замърсявания;
• проучване на възможността за използване на природни минерали от 14 украински находища, промишлени отпадъци за сорбция и химическа детоксикация на петрол;
• проучване на зоналните особености на почвения профил, избор на тревни смески и посевните им норми за фитомелиорация;
• разработване на норми за прилагане на минерални и органични торове, биогенни добавки (отпадъци от хранителни предприятия) за биоремедиация на замърсени с нефт почви;
• разработване на технология за използване на бактериалния препарат „Еко-надин“ сорбент и деструктор на нефт и нефтопродукти за пречистване на почви.

От създаването и пускането на първите партиди Еконадин технологията на неговото производство е претърпяла редица подобрения по отношение на осигуряване на по-високо качество по отношение на сорбционна и разрушителна активност, както и стандартизация на носещия субстрат.
Гамата от продукти, произвеждани от АЕЦ Еконад за защита на околната среда от замърсяване с нефт, в допълнение към биопрепарата Еконадин включва течна култура от бактерии-деструктори на нефтопродукти и биосорбционни бонове Еконад [9]. Биосорбционните щанги „Econad“ се изработват под формата на отделни секции, от които се монтират реснички с дължина до 20 – 50 m., включително третирани със суспензия от микроорганизми-деструктори на нефтени въглеводороди.
Биосорбционните щанги „Econad“ са предназначени за:

• поддържане на чистотата на водната среда на места, където е вероятно да се появят нефтени филми (за превантивни цели в районите на петролни полета, петролни терминали, пристанищни кейове и корабостроителници и др.);
• ограничаване и събиране на масло в случаи на незначителни (фокални) разливи върху всякакви повърхности;
• задържане и събиране на нефт в плитки води (най-предпочитаният метод);
• Защита на брега от замърсяване с нефт.

Разработените биотехнологии с използването на посочените средства за защита срещу замърсяване с нефт се използват в предприятията на морския комплекс (морските търговски пристанища Одеса, Южни, Иличевск, Керч, Измаил и др.), В предприятията на петрола и газов комплекс (Приднепровски магистрален нефтопровод на АД „Укртранснефт“, Държавно акционерно дружество „Магистрални нефтопроводи „Дружба“, АД „Прикарпаттранснефтепродукт“, ГПУ „Полта-вагаздобича“, ГПУ „Шебелинкагазпром“ и др.), в предприятията на химическата, хранително-вкусовата промишленост и енергетиката (ЗАО „ЛУКОР“, Калуш; АО „Каргил“, Донецк; ЗАО „Одеса“; ТЕЦ Кременчуг и др.).
Перспективни разработки на АЕЦ „Еконад“. Получени са първите опитни партиди микробен биоемулгатор (дисперсант). Дисперсантът е нетоксичен, за разлика от химическите дисперсанти. Основното действие е да емулгира нефтените въглеводороди, да разпръсне нефтеното петно под формата на малки капчици, да предотврати образуването дори на най-тънкия филм върху водната повърхност, да намали, а в някои случаи и да елиминира омасляването на бордовете на кораби, кейове, кейове , и др. Емулгираният нефт под формата на малки капки се унищожава не само от специализирани култури от бактерии-деструктори (въведени в резервоара), но и става по-достъпен за използване от местната микрофлора, т.е. естествените биоценози са свързани.
Използването на микробни емулгатори значително ще повиши ефективността на мерките за премахване на нефтени разливи в естествени водни тела и ще помогне за предотвратяване на замърсяването на крайбрежната зона. Микробните дисперсанти също ще бъдат полезни при елиминирането на замърсяването на почвата.
Почистващият ефект, получен при използване на биоемулгатор, по химични, биологични и времеви показатели надвишава този при използването на най-активните химически дисперсанти. Положителен момент е дезодориращият ефект.
По този начин опитът от използването на биотехнологии „еконадин“ за елиминиране на нефтени замърсявания в нефтени и газови съоръжения показва перспективите за развитие на тази посока.