Инициация физико-химических и биологических процессов самоочищения как способ подготовки углеводородных шламов к биоремедиации

• Автор: Несмелов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ПОЛОЖЕНИЯ НА ЗАЩИТУ
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Шламы, содержащие углеводороды
1.2 Химический состав шламов, содержащих углеводороды
1.3 Физическая структура шламов, содержащих углеводороды
1.4 Замораживание и оттаивание шламов, содержащих углеводороды
1.5 Токсичность шламов, содержащих углеводороды
1.6 Оценка токсичности объектов, содержащих углеводороды
1.7 Микрофлора шламов, содержащих углеводороды
1.8 Биологические методы переработки шламов, содержащих углеводороды
1.9 Подготовка шламов к биологическому обезвреживанию
1.10 Фиторемедиация объектов, загрязнённых углеводородами
1.11 Факторы, определяющие эффективность биологического обезвреживания
углеводородного загрязнения
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Общая характеристика объектов исследования
2.2 Отбор и подготовка проб
2.3 Лабораторные эксперименты
2.3.1 Лабораторный эксперимент по оценке воздействия замораживания и оттаивания на скорость обезвоживания шламов при центрифугировании
2.3.2 Лабораторный эксперимент по оценке воздействия замораживания и оттаивания на обезвоживание шламов в условиях высушивания
2.3.3 Анализ минералогического состава шламов
2.4 Характеристика воздействия замораживания и оттаивания на микрофлору шлама
2.5 Характеристика воздействия замораживания и оттаивания шлама на токсические свойства, состав водной фазы шлама, генотоксические свойства водной фазы шлама и ДМСО-экстракта
2.6 Подготовка шлама к биологическому обезвреживанию в условиях полевого эксперимента
2.7 Оценка дыхательной активности микрофлоры обработанного шлама при варьировании форм и доз удобрений и источника полива
2.8 Скрининг растений-фитомелиорантов
2.9 Полевой эксперимент по оптимизации фиторемедиации
2.10 Методы анализа характеристик шлама
2.10.1 Биологические методы анализа
2.10.2 Методы анализа физической структуры
2.10.3 Методы анализа химического состава
2.11 Статистическая обработка данных
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Характеристика объектов исследования
3.2 Влияние замораживания и оттаивания на обезвоживание шламов
3.2.1 Влияние замораживания и оттаивания на обезвоживание шламов в условиях центрифугирования
3.2.2 Влияние замораживания и оттаивания на обезвоживание шламов в условиях высушивания
3.3 Характеристика минералогического состава шламов с точки зрения их физической структуры и процессов трансформации загрязнений
3.4 Выбор объекта для дальнейших исследований
3.5 Воздействие замораживания и оттаивания на микрофлору шлама
3.5.1 Воздействие замораживания и оттаивания на численность культивируемых микроорганизмов шлама
3.5.2 Воздействие замораживания и оттаивания на численность некультивируемых микроорганизмов шлама
3.5.3 Воздействие замораживания и оттаивания на дыхательную активность микрофлоры шлама
3.6 Воздействие замораживания и оттаивания на токсические и генотоксические свойства, состав водной фазы шлама
3.7 Полевой эксперимент по подготовке шлама ОАО "Казаньоргсинтез" к биологическому обезвреживанию
3.8 Подбор условий для активизации биологического обезвреживания шлама
3.8.1 Скрининг растений-фитомелиорантов
3.8.2 Дыхательная активность микрофлоры шлама при варьировании форм и доз удобрений и источника орошения
3.8.3 Изменение фитотоксичности обработанного шлама при внесении
наполнителей и удобрений в деляночном эксперименте
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БГКП - бактерии группы кишечной палочки
ВС - водоудерживающая способность
ДМСО - диметилсульфоксид
МПА - мясо-пептонный агар
З/о - замораживание и оттаивание
КОЕ - колоние-образующая единица
НШ — нефтешлам, шлам, содержащий нефть, её компоненты или нефтепродукты.
ПАВ — поверхностно-активные вещества ПАУ - полиядерные ароматические углеводороды УВ - углеводороды УД - удобрения ФМ - фитомасса
ЕС50 - единица токсичности, кратность разведения образца, вызывающая 50% ингибирование тест-объекта.
Уьп5а1 - «базальное» дыхание, показатель активности микрофлоры У,„ - субстрат-индуцированное дыхание, показатель активности микрофлоры (Д1 - метаболический коэффициент, показатель активности микрофлоры БКРю - безопасная кратность разведения, кратность разведения токсиканта, вызывающая 10% ингибирования тест-объекта.

обезвреживании в биореакторах), почвой и иными наполнителями (в рамках компостирования, метода «landfarming»). Разбавление позволяет многократно снизить токсичность компонентов шламов, что способствует биологическому обезвреживанию данного отхода. Однако при этом увеличивается объём обрабатываемого шламов, что предъявляет повышенные требования к качеству его обезвреживания; неэффективное обезвреживание приведёт к образованию значительного объёма загрязнённого продукта. Кроме того, применение разбавления дополнительно увеличивает стоимость обезвреживания.
Альтернативная технология подготовки шламов к биологическому обезвреживанию может быть создана на основе процессов их самоочищения, ускоренных в контролируемых условиях обработки. При хранении шламов в накопителях верхний слой отхода постепенно трансформируется под действием замораживания и оттаивания, выветривания, активизирующейся микрофлоры [Якушева с соавт., 2002]. Однако, данные изменения затрагивают лишь верхний слой отхода и кроме того протекают замедленно ввиду недостатка соединений азота, высыхания шлама в летний период и его периодического переувлажнения или полного укрытия водой. Таким образом, активная микробная деградация загрязнения может происходить лишь в короткие периоды между осадками. Осуществление процесса в контролируемых условиях может значительно повысить эффективность процесса снижения уровня загрязнения и токсичности шламов за счёт неоднократно продемонстрированного значительного повышения микробной активности в условиях повышения аэрации при вспашке и размещении отхода тонким слоем, внесении удобрений и организации равномерного полива [Van Hamme, 2003; Dibble, Bartha, 1979].