Ремедиация загрязненных нефтью почв под технологическими сооружениями с использованием направленного бурения

При разливе нефти она попадает под технологические конструкции. Накопления углеводородов обнаружены на глубинах 20-40 см. Поэтому необходимо очищать не только открытые территории, но и пространство под сооружениями. Для этого используется сорбент в перфорированных пластиковых трубах, размещаемый в почве на глубине 40-60 см методом горизонтального бурения. При горизонтальном бурении верхняя плодородная часть почвы остается ненарушенной. В сорбент вводят культуру нефтеразрушающих микроорганизмов. Снижение содержания нефти в почве происходит, как в случае присутствия организмов, так и без них. Но, скорость разложения всегда выше, когда они присутствуют. Технология ремедиации высокоэффективна, как на открытых участках, так и под сооружениями. Наиболее эффективно усваиваются низкомолекулярные углеводороды, но наблюдается снижение С32-С40. Скорость разложения нефти под сооружениями выше, чем вне их.

Направленное горизонтальное бурение почв на глубине 45-60 см осуществляется в зимний период по мерзлым породам. Такой метод позволяет провести прокладку пластиковых труб без нарушения сложения плодородного слоя под техническими сооружениями: бензозаправки, автостоянки, нефтепроводы, железные дороги и т.д. Трубы заполняются контейнерами со специально подобранным сорбентом. Сорбент пропитывается (impregnate) культурой микроорганизмов.

Статья написана на основе переосмысливания материалов, полученных при анализе данных оценки эффективности технологии CLEANSOIL ® по ремедиации земель [1]. Исследования выполнены в консорциуме с зарубежными и российскими партнерами, по проекту 6-й Рамочной программы Евросоюза «Инновационный метод восстановления загрязненных почв на месте под существующими инфраструктурами (CLEANSOIL®)».

Она может быть использована для ремедиации грунтов под различными технологическими конструкциями без их остановки. Эта инновационная система применима к рекультивации почвы под зданиями, дорог, трубопроводов, железных дорог и т.д. Эта технология позволяет очистить плодородный слой почвы без ее нарушения, особенно когда мерзлые почвы пробурены в зимний период.

Трубы заполняются контейнерами со специально подобранным сорбентом, в зависимости от типа загрязнения. Периодически, по мере отработки, контейнеры с сорбентом заменяются. Предполагается, что такая технология обеспечит как очистку почвы, находящейся над трубами, от летучих либо растворимых в воде загрязняющих веществ, так и долговременную защиту нижележащих грунтовых вод от проникновения в них загрязнения. Реализация метода подразумевает минимум расходов на бурение, закупку и утилизацию сорбентов. Рентабельность определяется правильным подбором местного недорогого сорбента для конкретного вида загрязнения и многолетним использованием сооружения, не нарушая технологических режимов инфраструктуры.

Разлив нефти на территории исследованного тест-участка произошел в 2002 году, а начало работ по очистки - в 2007 г. Так, как нефтяные углеводороды, загрязняющие почвы, потеряли подвижность за это время и не способны мигрировать в направлении сорбента в почве. Технология CLEANSOIL изменена и дополнена методами биотехнологии. Сорбент, закладываемый в перфорированные трубы, пропитывается микроорганизмами разлагающими нефть. Эксперимент показывает, что они эффективны и могут быть использованы как дополнение для очистки почв от нефти.

Объекты и методики

Исследованный участок нефтяного загрязнения располагается на территории функционирующей базы топлива Югорского государственного университета г. Ханты-Мансийска (рис.).

Объекты исследования: А - общий вид площади с перфорированными трубами (вид спереди), заложенными методом направленного бурения, В-местоположение тестового участка, С - перфорированные трубы с вложенным сорбентом (вид сзади), 1 - металлический бокс для хранения бочек с дизтопливом (Structure 1), 2 - металлический резервуар для хранения отработанного машинного масла (Structure 2), 3 - перфорированные трубы без сорбента (А), с сорбентом (С).

Исходя из экологических требований рационального природопользования, положение тестового участка вблизи р. Иртыш (рис. 2 (В) обязывает провести очистку почв от сырой нефти. Дина участка составляет 33 м, ширина - 11 м, а площадь, соответственно, - 363 м². На участке присутствовало 2 технологических сооружения - это металлическая крытая эстакада для хранения металлических бочек с горючим (рис. 2, 1) и металлический резервуар (50 м³) для хранения отработанного масла (рис. 2, 2). Тестовый участок был залит нефтью в 2002 году с соседних резервуаров для хранения сырой нефти. За счет микрорельефа произошло неравномерное распределение нефти. В последующем участок был засыпан слоем песка для предотвращения возгорания нефти.

Бурение и закладка перфорированных труб на глубине 40-60 см началось в ноябре и закончена весной (рис.). Полимерные волокна Irvelen (RUNO+, г. Томск) показали наилучшее сочетание сорбционных свойств и цены, что определило их выбор для эксперимента [1]. Сорбент замачивался культурой нефтеразрушающих микроорганизмов (УВРМ) и закладывался в перфорированные трубы. Микроорганизмы двигались от труб к поверхности почвы, разлагая углеводороды нефти. Перфорированные трубы с сорбентом выполняли две функции: являлись источником культуры нефтеразлагающих микроорганизмов и препятствием для миграции нефти в почвенно-грунтовые воды.

Время закладки сорбента [1]

Для закладки сорбента и проведения мониторинга нефтяного загрязнения тестовый участок был разделен на три условные зоны С1, С2 и С3. В зоне С1 закладка сорбента без бактерий в трубы была произведена в феврале 2007 г., изменение концентрации загрязнений фиксировали в июне 2007 г. В зонах С2 и С3 закладку сорбента произвели в июне 2007 г. На одной половине каждой зоны С2 и С3 был заложен обычный сорбент (полимерные волокна «Irvelen»), а на второй - сорбент с добавлением УВ-редуцирующих бактерий.

Уровень загрязнения на С2 фиксировали в августе, а на С3 - в октябре 2007 г. Таким образом, были обеспечены мониторинговые исследования в период с февраля по октябрь 2007 г. Уровень загрязнения фиксировали относительно фона, определенного по результатам исследования зон С2 и С3 в июне 2007 г. перед закладкой сорбента.

Почвенно-грунтовые воды располагались на глубине 70 см в супесчаном С горизонте. Проведены сравнительные исследования почвенно-грунтовых вод из скважины в центре участка и на удалении от него. Электропроводность воды на испытательном участке в два раза выше, чем у воды, отобранной в пойме вне зоны влиянии промышленной площадки [2].