ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Способ очистки воды водоемов и донных отложений от загрязнений нефтью и нефтепродуктами»

Рекомендуемая область пременения

Очистка донных отложений и воды естественных и антропогенных водоемов и водотоков от нефти и нефтепродуктов

Назначение, цели и задачи проекта

Научно-техническое объединение «Приборсервис» в течение последних 10 лет занимается практической работой по решению ряда экологических проблем, в частности, разработкой и внедрением технологий рекультивации земель, очисткой подземных и поверхностных вод, переработкой отходов органического содержания, разработкой различных регламентов по приемке земель, разработкой технических средств для экологических работ.

Впервые разработана технология, позволяющая производить очистку водной массы и донных отложений от нефтепродуктов в самом водоеме без постоянного сбора и утилизации нефти и нефтепродуктов.

Данная технология является результатом внедрения самоочищающихся (активных бонов) и нескольких технических средств, позволяющих поднимать нефть с донных отложений и проводить биологическое разложение нефти внутри водоема с принудительной аэрацией всего водоема. Кроме того, повышается естественная продуктивность водоемов за счет улучшения питательной среды и ускорения роста и развития растений и микроорганизмов.

Данная технология позволяет проводить очистку водоемов от других загрязнителей при изменении состава активных бонов.

Успешным результатом завершения комплекса рекультивационных работ признается достижение соответствия основных характеристик состояния восстановленного участка земель установленным нормативным требованиям. Виды и объемы работ, необходимые для эффективной рекультивации каждого конкретного участка, производятся исходя из результатов полученных в процессе обследования загрязненного участка и разработанного проекта на выполнение работ. В биологическом плане процесс развивается следующим образом: Активность естественной микрофлоры корректируется таким образом, чтобы обеспечить на начальном этапе максимальную активность нефтеусваивающих микроорганизмов. Далее, после деструкции основной массы нефти активизируются те представители естественной микрофлоры, для которых объектом питания являются нефтеусваивающие микроорганизмы. Тем самым включается естественная пищевая цепь, где конечным продуктом являются углекислый газ и вода. По истечении некоторого времени 1-2 летнего сезона микробиологический баланс на обработанном участке возвращается к норме.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Донные отложения загрязненные нефтью становятся хроническим источником водных экосистем. Тем не менее  ремедиация нефтезагрязненных водоемов не производится. На сегодняшней день очистка водных объектов сводится к локализации и сбору нефти или нефтепродуктов с поверхности воды а очистка донных  отложений водоемов производится в ручную и на глубину до 15-20 метров. Стоимость очистки таким образом составляет 10-20 тыс. долларов за 1 тонну нефтепродуктов, поднятых с глубины 10 метров, поэтому очистку донных отложений водоемов проводят при крупных экологических катастрофах (например разлив нефти с танкера).  Во время не принятые оперативные меры приводят к тому, что загрязнитель сорбируется взвешенными в воде органическими и минеральными частицами, водной растительностью и в конечном итоге попадает на дно водоема, оказывая токсическое воздействие на биоту в виде мутагенного и канцерогенного эффекта.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

В 2003-2004 гг. впервые разработана и испытана новая технология очистки донных отложений (до глубины 35 метров) и воды от нефти и нефтепродуктов.

Работы проводились на сильнозагрязненном природном водоеме озере Щучье, расположенном за Полярным кругом. Площадь участка - 4,1 га. Глубины в зоне проведения работ достигали 7 метров.

Для очистки воды используются: "активные боны", очистные сооружения и оборудование, внесение удобрений, аэрация воды.

Очистка донных отложений проводится с помощью специального устройства - флотатора модели ВГ.

Экспериментальные работы по очистке донных отложений и воды озера Щучье от нефтепродуктов, загрязненных в результате аварийных разливов нефти (Усинский арйон, республика Коми)

Летом 2004 г. в Усинском районе Республики Коми Научно-техническим объединением "Прибор-сервис" при поддержке ТПП "ЛУКОЙЛ-Усинск-нефтегаз", ФГУ "Комирыбвод", Департамента водного хозяйства Республики Коми, Усинского Комитета по охране окружающей среды был реализован проект "Экспериментальные работы по очистке донных отложений и воды оз.Щучье от нефтепродуктов, загрязненных в результате аварийных разливов нефти». Исходными данными для разработки проекта явились материалы ФГУП "Комимелиоводхозпроект" о проведенных исследованиях на системе оз. Щучье в 2003г.

Озеро Щучье общей площадью 56,24 га представляет собой систему термокарстовых слабопроточных озер, связанных между собой ручьями и протоками, и является истоком р.Воргаель. В результате аварийных разливов нефти вода и донные отложения системы озер сильно загрязнены нефтепродуктами.

Экспериментальные работы по очистке воды и донных отложений проводились на Большом плесе озера № 1, общей площадью 4,1 га (рис. 1)

Рис. 1. Участок экспериментальных работ на озере Щучье № 1

Участок характеризуется очень высоким (V) уровнем загрязнения донных отложений. Полный цикл очистки вод и донных отложений озера от нефтепродуктов проводится за два летних сезона. Очистные работы на оз.Щучье № 1 были начаты в конце июня 2004 г. Предварительно на озере были заложены точки гидрологического, гидрохимического и гидробиологического мониторинга. Обследована акватория озера на наличие нефти на поверхности воды. Боковыми заграждениями был перекрыт перешеек между Большим и Малым плесами озера, расставлена система «активных» бонов на втекающем водотоке.

Перед началом очистки воды и донных отложений с поверхности воды было убрано 29т нефти.

Очистка воды. В схему очистки воды от растворенных нефтепродуктов входят следующие технологические звенья: расстановка "активных" бонов, очистные сооружения, внесение удобрений и аэрация воды.

"Активные" боны представляют собой органоминеральный субстрат для развития аборигенной нефтеокисляющей микрофлоры с добавлением удобрений для ее активизации. Эффективность работы данных элементов была проверена в период высоких концентраций растворенных нефтепродуктов во втекающем в озеро водотоке (июнь). Расстановка "активных" бонов в устьевом участке ручья позволило избежать увеличения содержания растворенных нефтепродуктов в воде озера, где концентрация поллютанта была более чем в 17 раз меньше.

Очистные сооружения предназначены для очистки воды от взвешенных частиц и снижения концентрации растворенных нефтепродуктов.

Удобрение водоема основано на стимулировании образования первичной продукции за счет вноса элементов минерального питания, как правило - это азот и фосфор. Расчет потребности водоема в минеральных элементах достаточно индивидуален для каждого объекта. На территории экспериментального участка было установлено два аэратора, способных по своим техническим характеристикам насыщать кислородом до 1га водной поверхности. Результаты гидрологических измерений доказывают высокую эффективность их работы для турбулентного перемешивания температурных слоев озера. Изученная нами температурная стратификация в зоне работы аэраторов отражает достаточно активное перемешивание 1,5 -метрового поверхностного слоя воды.

Очистка донных отложений. Летом 2004 г. нами для очистки донных отложений от нефти были применены две технологические схемы: 1 - способ высоких придонных температур; 2 - способ флотации.

Способ высоких придонных температур основан на самопроизвольном подъеме нефтяных агрегатов на поверхность воды (на глубинах до 2м). Данный эффект создается сочетанием следующих факторов: внесение удобрений, активная работа аэраторов, благоприятный температурный режим вод. Использование данной технологической схемы возможно только при высоких придонных температурах воды. Видимо, она не пригодна для районов Заполярья, исключением явилось лето 2004г.

Способ флотации основан на способности молекулярного прилипания нефтепродуктов, нефти, масел к поверхности раздела двух фаз - воздуха и жидкости. Данная технологическая схема может применяться при низких температурах придонных слоев воды и на больших глубинах.

Гидробиологический мониторинг выявил полную деградацию сообществ бентосных организмов. Аналогичная ситуация наблюдалась и при рекогносцировочном обследовании озера в сентябре 2003г. Ихтиофауна представлена тремя широко распространенными видами: окунь, щука, плотва. Доминантом в уловах являлся окунь, который занимал 67% численности. Субдоминантами по результатам уловов были щука (25%), плотва — 8%. По предварительным результатам морфометрического обследования щуки выявлены нарушения в развитии челюстного аппарата и плавников.

Гидрохимический мониторинг. По результатам ежемесячного химического анализа поверхностной воды (июнь-август) средняя концентрация растворенных нефтепродуктов на период очистных работ озера №1 (Большой плес) составила 0,4мг/дм³, что в 7 раз ниже таковой во втекающем водотоке.

Содержание нефтепродуктов в донных отложениях озера на участке экспериментальных работ, по результатам гидрохимических проб (июнь-июль), было снижено более чем в 2,5раза.

За летний период работ по очистке донных отложений и воды оз.Щучье №1 (июль-август) всего было собрано 106т нефти (табл.1).

Таблица 1. Количество собранной нефти с поверхности воды и донных отложений экспериментального участка (4,1га) оз.Щучье (№1)

В результате реализации проекта ООО НТО "Приборсервис" "Экспериментальные работы по очистке донных отложений и воды оз.Щучье от нефтепродуктов, загрязненных в результате аварийных разливов нефти (Усинский район, Республика Коми)", впервые на озерах Заполярья была применена технология очистки воды и донных отложений, загрязненных нефтепродуктами.

Использованное оборудование для технологической схемы очистки было специально спроектировано КБ "НТО Приборсервис" и показало свою эффективность. В результате работ был подготовлен список новых технических рекомендаций по усовершенствованию опытных образцов и дополнительного оснащения вспомогательным оборудованием.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Достоинства технологии:

- позволяет за сезон снизить содержание нефти и нефтепродуктов в 10-60 раз;

- эффективность разложения нефти и нефтепродуктов выше на 25%, чем у всех известных способов;

- аборигенная нефтеусваивающая микрофлора обеспечивает в короткий срок полную детоксикацию почвы и высокую степень деструкции всех видов фракций нефти;

- себестоимость метода в 2-3 раза меньше, чем у известных сегодня методов;

- не требуется применение любых микробиологических препаратов;

- экономит расход минеральных удобрений, т.к. применяемое в рамках технологии дробное внесение минеральных удобрений, обеспечивает максимальный уровень азотфиксации;

- нет необходимости проводить сертификацию;

- технология очистки почвы и воды при помощи естественной микрофлоры исключает непредсказуемые экологические последствия, которые могут произойти при использовании чуждых для данного региона микроорганизмов;

- применима для ликвидации замазученности нефтью и нефтепродуктами (бензин, керосин, дизтопливо и др.) во всех регионах Земного шара;

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

На сегодняшней день очистка водных объектов сводится к локализации и сбору нефти или нефтепродуктов с поверхности воды а очистка донных  отложений водоемов производится в ручную и на глубину до 15-20 метров. Стоимость очистки таким образом составляет 10-20 тыс. долларов за 1 тонну нефтепродуктов, поднятых с глубины 10 метров, поэтому очистку донных отложений водоемов проводят при крупных экологических катастрофах (например разлив нефти с танкера).  Во время не принятые оперативные меры приводят к тому, что загрязнитель сорбируется взвешенными в воде органическими и минеральными частицами, водной растительностью и в конечном итоге попадает на дно водоема, оказывая токсическое воздействие на биоту в виде мутагенного и канцерогенного эффекта.

Экологическая безопасность:

-          Применение технологии не оказывает негативного побочного эффекта в отношении окружающей среды

-          Контроль качества проводится на всем протяжении процесса очистки воды от нефтепродуктов и включает:

-          определение динамики содержания нефти и нефтепродуктов;

-          химический анализ воды с определением рН, концентрации сульфатов, хлоридов, биогенных элементов;

-          токсико-экологическую  экспертизу образцов воды после очистки

-          Основным критерием успешного проведения очистки нефтезагрязненной воды является их состояние, соответствующее санитарно-гигиеническим нормам.

Новые потребительские свойства продукции

технология позволяет производить очистку водной массы и донных отложений от нефтепродуктов в самом водоеме без постоянного сбора и утилизации нефти и нефтепродуктов;
снижение содержания нефти и нефтепродуктов в воде и почве в 10-100 раз за сезон;
применение микробов-деструкторов, выделенных и естественного микробиоценоза, исключает непредсказуемые последствия, возможные при использовании посторонних видов микроорганизмов;
комплекс выделенных штаммов микробов-деструкторов обеспечивает полное разложение нефти и нефтепродуктов до углекислого газа и воды;
низкая себестоимость культуры микробов-деструкторов.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует государственным стандартам. Обязательная сертификация не требуется и будет проводится при необходимости по требованию заказчика.

Стадия и уровень разработки

На сегодняшний день технология полностью разработана и внедрена в производство

Предлагаемые инвестиции

Срок выполнения проекта - 36 мес.
Срок окупаемости инвестиций - 12 мес.
Чистый дисконтированный доход (NPV) - 1 466 000 долл.
Рентабельность проекта (IRR) - 70%

Рынки сбыта

Предполагаемые объемы продаж продукта на рынках России и других стран.
Россия
Страны СНГ
Страны ЕС, США, Япония
Китай и страны Юго-Восточной Азии
Другие страны

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и оборудование для ее реализации не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

12

Дата поступления материала

31.10.2006