Мұнаймен ластанған суды мұнай тотықтыратын микроорганизмдер көмегімен тазалау
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Жаратылыстану ғылымдар факультеті
Биология және биотехнология кафедрасы
Мамандық 050701-Биотехнология
Қорғауға жіберілсін
Кафедра меңгерушісі
__________Р.Омаров
___ _________ 2010
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Мұнаймен ластанған суды мұнай тотықтыратын микроорганизмдер
көмегімен тазалау.
Орындаған: Бт - 41 - 2 тоб. студенті
Секерова
А. О.
Ғылыми жетекші: б.ғ.к.
Жаманғара А. К.
Норма бақылаушы:
Қаз Е.Қ.
Астана 2010
МАЗМҰНЫ
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... 3
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
I. Әдеби шолу
1.1. Қазіргі таңда мұнаймен ластану
мәселесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.2. Мұнай, оның құрамы және
қасиетті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.3. Мұнайды су бетінен жою
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
1.4. Микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін
деградациялаудағы
ролі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... .13
1.5. Судың мұнай және мұнай өнімімен ластануында сорбенттердің
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
1.6. Биологиялық материалдардың
иммобилизациясы ... ... ... ... ... ... ... ...23
II. Зерттеу нысандары мен әдістері
2.1. Зерттеу
нысандары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... .27
2.2. Қолданылған әдістер
2.2.1. Модельдік
тәжірибе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... .29
2.2.2. Судың химиялық қасиетін және оның құрамындағы мұнай
өнімдерін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..32
2.2.3. Судағы микроорганизмдердің физиологиялық топтарының
санын
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .33
2.2.4. Көмірсутегі тотықтырғыш микроорганизмдерді анықтау ... ... ... ...33
2.2.5. Мұнай сорбентін таңдау және қолдану
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... 35
2.2.6. Тығыз қоректену ортасына (Кохтың табақшалық әдісі)
егілетін жасушалар мөлшерін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..37
2.2.7. Мұнай сорбенттерінде штамм
деструкторларының иммобилизация
әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...38
2.2.8. Судағы мұнай мөлшерін гравиметриялық әдіспен анықтау ... ... ... 39
III. Нәтижелер және оларды талдау
3.1. Көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдерді бөлу, олардың
хлорид натрияның әр түрлі концентрациясында, орта
қышқылдығында және температуралық режимде өсімталдығын
және олардың эмульгирлеуші белсенділігінің
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... .40
3.2. Әр түрлі мұнай биодеградациясын микроорганизмдер
культуралары арқылы зерттеу
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...44
3.3. ИК-спектроскопия әдісімен көмірсутегі
қышқылдандырушы микроорганизмдерді зерттеу
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ..4 6
3.4. Судың химиялық қасиетін және оның құрамындағы мұнай
өнімдерін анықтау анализінің
нәтижесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...47
3.5. Мұнай сорбентін таңдау және қолдану
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... ... ..51
3.6. Модельдік тәжірибе
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..53
IV.
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...55
Қолданылған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 56
Қосымшалар ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .59
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ
РММ - Республикалық мемлекеттік мекеме
ҚР БҒМ - Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі
ОБҚ - оттектің биологиялық қажетлігі
ОХҚ - оттектің химиялық қажетлігі
ПММА - полиметилметакрилат
ДНҚ - дезоксирибонуклейн қышқылы
ШҰК - шек-ұғарынды концентрация
СЛИ - судың ластану индексі
ҚҚА - құрғақ қоректік агар
ЕС – Есіл Суы
В-Д – Ворошилова-Дианова
ЕПА – ет - пептонды агар
ПАК – полициклдық ароматтық көмірсутек
ОТ - оптическалық тығыздық
КТБ - колония түзуші бактериялар
ИК - инфрақызыл спектроскопия
КТМ - көмірсутекті тотықтықтырғыш микроорганизмдер
КТ - көмірсутекті тотықтықтырғыш
мл; гл; мгл; г; мин; см; атм; %; 0С; ЛД50; МПа; КОЕг; КОЕсм2;нм; Па;
мкм; м; кг; км; едкг; мгкг; гкг; гсм3; клг; клмл; - СИ жүйесі бойынша
өлшем шамалары.
Кіріспе
Әлемдік қоғамдастықта Қазақстан мұнай державасы болып табылады. Мұнай
қорларын зерттеу бойынша Қазақстан әлем бойынша 13-орында, ал көмірсутекті
шикізатты өндіру бойынша 18-орында тұр. Қазақстандағы мұнай мен газ
өндіретін қолайлы аудандар аумағы 1 млн. 700 мың км2-ды құрайды, яғни ол
аймақ Қазақстандағы жердің 62%-ын құрайды. Европа мен Евразия елдері ішінде
мұнай қорларын шығарып өндіру деңгейі бойынша Қазақстан Ресей, Ұлыбритания
мен Норвегия елдерінен кейінгі төртінші орында тұр. Мұнай мен газ
конденсаталарын зерттеп шығару аумағы 4,6 млрд. тоннаны құрайды. Болашақта
мұнай қорларын көбінесе теңіз кен орнындағы шикізатымен байытатын болады.
Қазіргі уақытта Қазақстан жерінде 208 санынан асатын мұнай кен
орындары табылған. Республика бойынша кен орындар жиынтықтарының басым
бөлігі Атырау облысына келеді, оның территориясында мұнай өндіріс орындары
жақсы дамыған орта болып Каспий жағалауы саналады. Мұнай мен мұнай
өнімдерімен топырақ пен судың ластануы Қазақстан үшін қазіргі кезде ірі
және өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Жер қойнауынан мұнайды
шығарып өндіру, тазарту мен оны тасымалдау техникалық жағынан алғанда
күрделі болумен қатар, зиянды және қауіпті болып табылады, себебі кен
орындардан мұнайды алғанда бастапқы экологиялық жағдайларды өз күйінде
қалдыру мүмкін емес. Мұнай өндірудің әр қадамында мұнайдың сыртқа ағып
кетуі байқалады, сондықтан да ондай ағып кетулер болашақта үлкен
экологиялық апаттардың себебі болуы мүмкін. Тоғандардың мұнаймен ластану
процесі суда еріген оттегі қорының азюына әкеледі, ал оттегі қоры
органикалық заттардың тотығу процедурасында қолданылады. Егер де судың
бетінде мұнай қабықшасы болатын болса, онда ол қабықша тоғанның өз-өзін
тазарту процесін тежейді, себебі ол қабықша атмосферадан оттегі енуіне
кедергі жасайды. Бұл жағдайда тоғанда анаэробты шарттар пайда болады, ал
бұл шарттар судағы зиянды заттардың көбеюіне қолайлы жағдайлар туғызады.
Мұнай мен мұнай өнімдерімен ластанған су қолдануға жарамсыз болып қалады,
оны қайта бастапқы күйін тек оны толық өндіру процесінен өткізгеннен кейін
ғана келтіруге болады.
Әлемдік практикада жиі кездесіп жүрген су бетінен мұнай компоненттерін
жою технологиялары – механикалық, физико-химиялық және биологиялық.
Табиғи ортада кездесіп жүрген мұнай көмірсутектерін биологиялық
жағынан жою әдістерінің ең қолайлысы болып қазіргі таңда табиғи ортаға
мұнайды белсенді тотықтыратын микроорганизмдерді енгізу әдісі саналады.
Ластанған суға микроорганизмдер жиынтығын интродукциялау мұнаймен ластанған
экожүйелердің тазарту процесін тездетеді және биологиялық ыдырау процесінің
тұрақтылығын реттейді. Микроорганизмдер алифатикалық, иісті және т.б
көмірсутектер түрлерін тотықтыра алады.
Айтып кететін жағдай, қазіргі кезде мұнайды тотықтыратын
микроорганизмдер түрлері жайлы басылымдар саны жоғары деңгейде.
Мұнай құрамының құлдырау процесіне әкелетін микроорганизмдер әр қилы
түрлерге жатады, олардың жиі қолданылатын ерекше белгісі – төмен деңгейде
ластанған суда мұнай мен мұнай өнімдерінің құрылысын бұзу болып табылса, ал
сирек қолданылатын белгісі – орта деңгейде ластанған топырақта мұнай
құрылысын бұзу болып табылады. Микроорганизмдердің ластанған суды тазарта
алу қабілетін зерттеуші ғалымдар практикада қолданбайды, ал бірақ та
микроорганизмдердің ондай қабілеті көптеген экологиялық мәселелерді шешер
еді. Сонымен қатар жоғары дәрежеде ластанған суды төменгі деңгейде
ластанған суға тасымалдау қабілеті де мәселенің шешуіне әкелуі мүмкін,
мысалы төменгі немесе жоғарғы дәрежеде ластанған суға мұнайды тотықтыратын
негізгі белгілі микроорганизмдерді енгізу арқылы жүргізуге болады немесе
тойғандарға рекультивационды іс-әрекеттер жасау арқылы да, ол тоғандарды
тазартуға болады.
Сондықтан да жоғары дәрежеде ластанған судың биологиялық қайта келу
процесін реттеу үшін қолданылатын әдіс-тәсілдерді ойлап табу Қазақстан үшін
өзекті мәселе болып табылады.
Зерттеу процессі кезінде менің дипломдық жұмысымның мақсаты анықталды
– мұнай өнімдерімен ластанған су қоймаларды иммобиалды микроорганизмдердің
көмегімен тазарту арқылы қоршаған ортаға түсірілген экологиялық қауіпті
азайту және осы процестерді жүргізу үшін оның методологиялық және
технологиялық негіздерін құру болып табылады.
Ғылыми жаңашылдығы.
- мұнай және мұнай өнімімен ластанған суды тазалауда қолданылатын
табиғи сорбенттердің сорбциялық қасиеті зерттелді.
- судың мұнай көмірсутегімен ластануын тазарту және қалпына келтіру
үшін қолданылатын микроағзалар қасиеті мен мүмкіндіктері жүйеленген.
- суды мұнай мен мұнай өнімдерінен тазалаудың сорбциялық және
микробиологиялық әдісінің жүйелі қолдану тәсілі ұсынылды.
Жұмыстың практикалық мәні. Дайындалған тәсіл суы тазарту мен қалпына
келтірудің жылдам және тиімді жүйелі өлшемін анықтауға мүмкіндік береді.
Табиғи сорбенттердің сорбциялық қасиеті туралы мәлімет, және микроағзаларды
қолданудың ерекшеліктері ластанған суды тазарту үрдісінде рационалды және
тиімді қолдануға мүмкіндік береді. Осы жұмыстың нәтижелері анықтамалық
мәлімет ретінде қолдануға болады.
Жұмыс ҚР БҒМ ғылыми комитетінің РММ Қазақстан Республикасының
Халықаралық Биотехнология Орталығында экологиялық биотехнология
зертханасында жүргізілді.
I ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Қазіргі таңда мұнаймен ластану мәселесі
Мұнай өнеркәсібі бүгін - бұл ірі халық шаруашылық кешені болумен
қатар, ол шаруашылық өз заңдылықтары бойынша даму үстінде. Шикі мұнай – бұл
әлем бойынша ең сатылатын шикізаттардың бірі болып табылады. Қазақстанда
көмірсутекті шикізаттың ресурстарын интенсивті түрде игеру әлі де
жалғасуда. Енді мұнай мен газды өндіру мен тасымалдаумен қатар, мұнайдың
химиялық өндірісі даму жолына алынды. Қазақстанда мұнай мен мұнайдың
химиялық өндірісі дамыған орталық болып Батыс Қазақстан жері саналады.
Ауқымды жобалар мен көмірсутекті өндіру шаралары Қазақстан Республикасының
Ақтөбе, Атырау, Батыс Қазақстан, Манғыстау мен Қызылорда жерлерінде
жүргізіледі [1].
Мемлекеттің халық шаруашылығы үшін мұнай деген не?
Мұнай химия саласында синтетикалық каучук, спирт, полиэтилен,
полипропилен, пластмассаның көптеген түрлері мен одан жасалған бұйымдар,
жасанды ұлпалар үшін шикізат ретінде; моторлы отындар (жанармай, керосин,
дизельді және реактивті отын), майлар, бу қазанды-пешті отындары (мазут),
құрылыс материалдары (битумдар, гудрондар, асфальт) үшін жасалу негізі;
ақуыз препараттарын алу үшін пайдаланатын шикізат (қосымша - 1) [2].
Мұнай әлемдік отынды-энергетикалық балансында елеулі орын алады: жалпы
энергетикалық ресурстар қорын пайдалану бойынша ол 48% үлесіне тиесілі.
Әлемде химиялық және мұнай химиясысының өнеркісібінің тез дамуына
байланысты, мұнайға деген қажеттілік жылдан-жылда өсуде.
Қазіргі таңда отын мәселесі ең өзекті мәселелердің біріне айналған
сияқты: ол адамның даму эволюциясында әр түрлі жаңа ресурстарды ойлап
табылуына қарамастан (атомды және геотермальді энергия, күн энергиясы, тасу
мен су қайту әрекеттерінің гидроэнергиясы, жел және басқа да дәстүрлі
энергияларға жатпайтын энергиялар түрлерінің негіздері) әлі қарастырылуда
және де экономиканың қай саласын алмасақ та, оның энергиясының көзі боп
отын ресурсы - мұнай болып саналады. Осыған байланысты қазіргі ғылыми –
техникалық революция шарттары бойынша өндіру күштерінің дамуы соншалық, ол
өндіру процесіне бүкіл биосфера компоненттерін қоса алады. Бірақ өндірудің
бұл қабілетін пайдалану арқылы индустриалды дамыған елдер тағы да басқа
кедергілерге тап болды – ол қоршаған орта күйінің нашарлауы, табиғи
ресурстардың таусылу жағдайы.
Әлемдік қоғамдастық XX жүзжылдықты қорытқанда, мынадай нәтижеге келді:
адамның өміріне ең қауіпті апат – атомды қауіп емес, катастрофиялық
жағдайдағы экологиялық жағдай болып табылады. Ең үлкен қауіпшілікті
тудыратын жағдай: ішуге жарамды судың тапшылығы, оның сапалық жағынан
өзгерісі, санитарлы – гигиеналық талаптарға сәйкес келмеуі, сапасыз ішуге
жарамды суды қолданудың тұрғындар денсаулығына әсер берген салдары.
Ғалымдардың санауы бойынша, Жер бетіндегі тұзды судың аумағының 97.5%
үлесі теңіздер мен көлдер үлесіне тиесілі. Басқаша айтқанда, әлемдік су
қорларының аумағының тек 2.5% үлесі ғана тұщы суға тиесілі.
Сонымен қатар осы тұщы судың 75%-ы тау мұздықтары мен полярлы
бөріктерде қатып тұрған жағдайында болса, ал 24%-ы жер астында топырақ
сулары ретінде таралатын болса, 0.5%-ы жер қойнауының ылғалы ретінде
таралған болса, онда ең арзан және де қолайлы сулар – өзендер, көлдер мен
басқа да жер үсті тоғандарына қалған тұщы судың аумағы әлемдік су қорының
0.01%-на сәйкес келеді. Біздің білуімізше, адамның өмірі және Жердегі
барлық тірі ағзалар үшін судың мәнін қарастыратын болсақ, бұл келтірілген
сандар судың әлемдегі ең құнды қазынаның бірі екенін куәландырады.
Әлемдегі судың бетін ластағыш заттар болып ең көп таралған
спецификалық заттар қалдықтары: мұнай өнімдері, фенолдар, жеңіл тотығатын
органикалық заттар, металл қоспалары, аммоний және нитрит азоттары.
Көптеген тоғандарда спецификалық ластағыш заттар концентрациясы кездеседі:
лигнин, ксантогенат, формальдегид және т.б. Су бетін ластайтын заттардың
құрамына екінші қайтара процестер үлкен әсер беріп, экологияға жағдайына
үлкен зардаптар әкеледі және фито мен агроценоздарға зардап тигізеді.
Көптеген кәсіпорындар, мұнай өндіруші болсын, мұнайдың химиялық саласы
бойынша тұрақталған кәсіпорындар болсын немесе өндірістің басқа салалары да
бойынша тұрақталған кәсіпорындар түрлері болсын, органикалық ластағыштары
бар ағынсыз сулардың басым бөлігін және тоғандарға үлкен қауіп төндіретін
қиын тотығатын мұнай өнімдерді жасап шығарады [3].
Қазіргі кезде тоғандар беттерінің мұнай көмірсутектерімен ластану
процесі мұнайдың апаттық төгілуінен ғана емес, әр түрлі регламенттік
жұмыстар нәтижесінде де туындауы мүмкін. Сондықтан да мұндай пайда болу
себептері экожүйеге түсірілген техногенді жүктемені ұлғайтады. Қазіргі
таңда мұнайдың су экожүйелеріне түсіретін әсердің бес типі анықталған:
1) нәтижесі летальді болатын тірі жануарларды уландыру;
2) гидробионттардың физиологиялық белсенділігінің бұзылуы;
3) тірі организмнің мұнай өнімдерімен толығымен қапталуы;
4) организмге көмірсутектердің енуі нәтижесінде, тірі организмнің
ауруға шалдығуы;
5) тіршілік ету ортасының негативті өзгерістері [3-8].
Сулы ортаның қозғалысы оның ластануын топырақ пен жерге қарағанда
жылдамдатып, оған қолайлы жағдайлар туғызады. Бір жағынан, ол ластану
жерінің қиын қолжетімділігіне байланысты (әсіресе батпақты жерлерде), яғни
ағын арқылы ластанудың бір аймақтан басқа аймаққа тасымалдану мүмкіндігі,
ал екінші жағынан, ол судың бетінде жіңішке қабықша болып таралған мұнай
дағының өзгеру процестеріне байланысты, мұнай өнімдерін жинау қиындығы
болып табылады (қосымша-2) [8].
Судың бетіндегі мұнайдың түрлену процесін шартты түрде мына кезеңдерге
бөлуге болады: 1 – мұнай мен мұнай өнімдерінің жеңіл қайнайтын
компоненттердің булануы; 2 – кейбір компоненттердің еруі; 3 – келесідегі
трансформациямен гидробионттардың жұтылуы; 4 – түбінде бактериальді тотығу
процесі (анаэробты); 5 – түбіне тұндыру; 6 – топырақта шоғырлану және
сулы көкжиекте судың кездесуі; 7 – мұнайдың эмульгирлену процесі; 8 –
жағалауды ластайтын сулы-мұнайлы қара майлы түйіршіктердің пайда болуы; 9 –
алдыңғы түйіршектер сияқты, бірақ та енді түйіршіктер судың тасу мен қайту
әрекеттерінің нәтижесінде судың беткі қабықшасынан пайда болуы; 10 –
жағалаудағы суларда кездесетін мұнай компоненттерінің фотототығу процесі;
11 – судың бетіндегі бактериальді тотығу процесі (аэробты) [8].
Мұнаймен ластануда үш экологиялық фактор топтары бірлесіп әрекет
ететіні баяғыдан белгілі: 1) тұрақты өзгеріс процесінде болатын мұнай
құрамының күрделігі; 2) әрдайым өзгеріс пен дамуда болатын экожүйе құрамы
мен құрылысының гетерогендік қасиетінің күрделігі; 3) экожүйеге
(температура, ылғалдылық, қысым және т.б.) әсер ететін сыртқы факторлардың
әр алуандылығы мен құбылмалығы. Сондықтан да экожүйенің мұнаймен ластану
процесінің зардаптарын бағалау мен осы зардаптардың жолдарын қарау да осы
үш факторларды қарастыру арқылы жүзеге асырылады [3].
Мұнай мен мұнай өнімдерінің апатты түрде төгіліп кету зардаптарын жою
әдетте үш қадамда жүргізіледі:
- Төгіліп кетуді оқшаулау процесі;
- Су бетінен мұнай немесе мұнай өнімін алу немесе толығымен жою
процесі;
- жиналған өнімнің утилизациясы немесе қайта өндіру процесі.
Сондықтан да экожүйенің қалыпты күйі үшін су бетінен мұнай өнімдерін
толығымен оперативті түрде жою процесі үлкен маңыздылыққа ие [8].
Су бетінде жүзіп жүрген мұнайды тазартудың әйгілі тәсілдеріне
механикалық жою, глобулдау тәсілі, сорбция, химиялық және микробиологиялық
ыдырау және т.б. [3] түрде тазартуды жүргізу өз үлесін қосуда. Олардың
ішінде қазіргі таңда қоршаған ортаны тазарту үшін қолданылатын әдістердің
ең қолайлысы болып микроорганизмдер енгізу әдісі болып табылады. Ол
микроорганизмдер биологиялық экожүйелерді тазарту үшін органикалық
ластағыштарды көміртектің негізі ретінде пайдаланып, токсикалық мұнай
өнімдерін көмірқышқыл газы мен суға дейін трансформациялағанша экожүйені
тазартып реттейд [9,10,11].
Батыс Қазақстан жеріндегі судың мұнай мен мұнай өнімдерімен ластануы
су экожүйесінің толығымен қирауына және де су экожүйесінің қайта қалпының
келмеуіне әкеледі. Сондықтан да мұнай өндіріс шығындарын қайта өндіру
процесі үлкен мағынаға ие. Қазіргі кезде ол шығындарды азайтудың әдістер
саны көп, бірақ та оларды практикада қолдану мүмкін емес. Микробиологиялық
әдісінің артықшылығы оның мұнай концентрациясын (5% жоғары) нәтижелі түрде
төмендету және қоршаған ортаның қайта ластануын болдырмау болып табылады.
Және де сонымен қатар бұл әдіс күрделі технологияларды қажет етпейді [12].
Қазіргі кезде мұнайды тотықтыратын микроорганизмдер негізінде жасалған
препараттар ойлап табылуда. Ластанған ортаға мұнай көмірсутектерін
тотықтыра алатын таза микроорганизмдер түрлерін енгізу арқылы біз ол
экожүейлердің тазарту процесін тездетеміз. Биологиялық деградация
процесінің ұзақтығын қысқарту арқылы спецификалық субстраттарды
микроорганизмдер көмегімен суды тазарту деградация процесінің тұрақтылығын
реттейді [13,14,15]. Сонда бұл процесті қарастырғанда, біз ластанған
ортаның аборигендік микрофлорасын белсенді қалыпқа келтірумен қатар,
белсенді биодеструкторлар штаммдарына ие биопрепараттарды енгізуді да
қарастырамыз. Микробиологиялық әдісті қолдану бізге мұнайды ластанған
жерлерден оңай жолмен және көп күш қолданбай жоюға мүмкіндік береді [16].
Сондықтан да деградациялық белсенділігі басым және мұнай көмірсутектерінің
жоғары концентрацияларына төтеп бере алу қабілеті бар микроорганизмдерді
интродукциялау процесі болашақта жаңа микробиологиялық технологияларды
дамытуға және мұнаймен ластанған территорияларды қайта қалпына келтіруге
көптеген мүмкіншіліктер береді. Ол микроорганизмдер мұнай мен мұнай
өнімдерінің кез келген түрінде өсіп дами алады.
Қазіргі кезде мұнайдың биохимиялық ыдырау процесі үшін таза және
тиімді мұнай сорбенттері мен препараттары жоқ, бірақ та мұнай
сорбенттерінің орнына қазіргі кезде көбінесе гидрофобты перлит, вермикулит
және басқа да заттар қолданылады.
Перспективті бағыт болып бір заттың ішіне мұнайдың физико-химиялық
сорбциясы мен мұнайдың қоршаған ортаға түсіретін микробиологиялық фактордың
әсерінен болатын биодекструция құбылыстарының қосарланып келуі қолданылады.
Мұнайдың көмірсутектерін сорбция процесіне жіберетін заттарға
қойылатын талаптардың бірі – гидрофобты бетке ие жоғары дамыған саңылаулы
құрылымның болуы.
1.2 Мұнай, оның құрамы және қасиетті
Әлемнің барлық кен орындарының мұнайлары бір жағынан, олардың алуан
түрлерімен, екінші жағынан олардың құрамы мен құрылысында біртекті
элементтерінің болуымен және кейбір параметрлері бойынша ұқсастықтарының
болуымен ерекшеленеді. Мұнайдың әр қилы түрлерінің қарапайым құрамы әрбір
элемент бойынша 3...4% бойынша өзгереді [3-6].
Басты мұнай жасаушы элементтері, %: көміртегі - 83...87, сутегі - 12...14,
азот, күкірт, оттегі - 1...2, процент бүтіндері алуан микроэлементтерді
құрайды.
Жеңіл фракцияның басым бөлігін С5-С11 көміртегі атомдары бар метан
көмірсутектер (алкандар)құрайды. Қалыпты алкандар бұл фракцияда 50...70%
үлесіне ие болады.
Қысқа көміртегі тізбегі бар қалыпты алкандар тірі организмдерге
наркотикалық және токсикалық әсер береді. Бұл көмірсутектер организмдер
клеткаларына мембраналары арқылы жеңіл түрде енеді де, цитоплазмалық
органоидтарын дезорганизация құбылысына әкеледі.
Құрамындағы жеңіл фракцияның болуы мұнайдың басқа сипаттамаларын
корреляцияға жібереді: көмірсутекті құрам, асфальтендер мен қара майдың
жалпы саны. Мұнайдағы жеңіл фракцияның құрамын азайту оның токсикалық
қасиетін азайтады, бірақ та оның хош иісті байланыстардың токсикалық
қасиеті өседі, сонымен қатар олардың салыстырмалы құрамы да өседі. Жеңіл
фракцияның басым бөлігі әдетте топырақтың жоғарғы бетінде ыдырайды немесе
ұшып кетеді және су ағындарымен шайылып кетеді.
С12-С17 жоғары молекулы көмірсутектер мұнайдың 15...20% үлесіне тиесілі.
Қатты парафин тірі организмдер үшін токсикалық емес, бірақ та жер бетінің
шарттары бойынша қатудың жоғарғы температурасында (+18( жоғары) ол қатты
күйге келіп, мұнайдың қозғалысына кедергі туғызады. Мұнайдың циклдік
көмірсутектеріне нафтенді (циклоалкандар) және хош иістілер (арендер)
жатады.
Мұнайда нафтенді көмірсутектердің жалпы құрамы 35-дан 65%-ға өзгереді.
Нафтенді молекулалар сақиналары 5 немесе 6 мүшелі болуы мүмкін. Бір немесе
екі сақинасы бар әрбір молекулаға 50...60% нафтендердің жалпы үлесі келеді.
Нафтендердің токсикалық қасиеті жайлы мағлұматтар қазіргі кезде өте
аз. Қанған байланыстары бар нафтенді көмірсутектер өте қиын тотығады.
Қара май мен асфальтендер мұнайдың жоғары молекулы көмірсутекті емес
қоспаларға жатады. Мұнайдың құрамында олар маңызды орын алады, себебі
көбінесе олар мұнайдың физикалық қасиеттерін және химиялық белсенділігін
анықтайды. Қара май мен асфальтендер құрамына гетероатомды құрылыммен
байланысқан, құрамында ондаған сақиналары бар полициклдық хош иісті
құрылымдар жатады, олардың құрамында күкірт, оттегі және азот болады. Қара
май – тұтқыр майлы заттар, ал асфальтендер – төмен молекулярлы
ерітінділерде ерімейтін қатты заттар. Қара майдың молекулярлы массалары
500...1200 болса, ал асфальтендерде - 1200...1300 болады. Қара май мен
асфальтендер құрамының басым бөлігін микроэлементтер құрайды. Экологиялық
жағынан алғанда мұнай микроэлементтерін екі топқа бөлуге болады: токсикалық
емес (Si, Fe, Al, Ca, Mg, P және т.б.) және токсикалық (V, Ni, Co, Pb, Cu,
Ag, Hg, Mo және т.б.). Ванадий мен никель порфированды кешендер құрамына
жатады және олардың құрамының 40%-ы күлге түрленеді (0,04%-ы мұнай үшін ).
Ауыр металдар тірі организмдерге у сияқты әсер етеді. Қара майлы-
асфальтенді байланыстардың топыраққа түсіретін зиянды экологиялық әсері
оның химиялық токсикалық қасиетіне емес, топырақтың сулы-физикалық
қасиетінің өзгерісіне байланысты. Әдетте қара майлы-асфальтенді
компоненттер жоғарғы гумусты көкжиекте сорбцияланады. Гидрофобты қара
майлы-асфальтенді компоненттер өсімдіктер тамырларын толығымен қаптап алып,
оған ылғалдың өтуіне кедергі жасайды, соның нәтижесінде өсімдіктер құрғап
өліп қалады. Топырақ құрамына мұнайдың енуі оның құрамының өзгерісін
(топырақ бөлшектерінің жабысып қалуы), топырақты-ауалы режимнің бұзылуын,
қатты тотықтыну, биохимиялық белсенділіктің ингибирлеу процестерін
туғызады. Математикалық модельдеу тәсілінің қорытындысы бойынша: табиғи
жағдайларда топырақтың мұнаймен ластануы 10%-ға жетсе, онда биоценоз өзінің
бастапқы күйіне 10 жыл уақыт мерзімінде келеді, ал егер оның ластануы
жоғары деңгейге жетсе, онда биоценоздың қалыпқа келу мерзімі бірнеше
ондаған жылдарға дейін ұлғаяды.
Ауада қара майлы мұнай шапшаң түрде қоюланады, қозғалғыштық қасиетін
жоғалтады, себебі ауаның оттегі молекуласымен қосылып, қара майдың жаңа
түрленуі болады. Бұл байланыстар микроорганизмдер үшін қолжетімсіз,
сондықтан олардың биодеструкция процесі өте баяу өтеді.
Күкіртті қоспалар ішінде ең көп кездесетіндер: күкіртті сутек,
меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер, тиофендер, тиофандар және бос
күкірт. Мұнай құрамындағы азотты қоспалар – бұл көбінесе пиридин,
гидропиридин және гидрохинологиндер гомологтары [6].
Сулы ортаның қозғалысы оның ластануын топырақ пен жерге қарағанда
жылдамдатып, оған қолайлы жағдайлар туғызады. Бір жағынан, ол ластану
жерінің қиын қолжетімділігіне байланысты (әсіресе батпақты жерлерде), яғни
ағын арқылы ластанудың бір аймақтан басқа аймаққа тасымалдану мүмкіндігі,
ал екінші жағынан, ол судың бетінде жіңішке қабықша болып таралған мұнай
өнімдерін жинау қиындығы болып табылады. Судың бетіндегі қабықшаның
қалыңдығы әр түрлі болуы мүмкін.
Мұнай қабықшасы спектрдің құрамын және жарықтың суға ену қарқындылығын
өзгертеді. Шикі мұнайдың жұқа қабықшаларынан жарықты өткізу 1-10 % (280 нм)
және 60-70 % (400 нм)-ді құрайды. Қалыңдығы 30-40 мкм болатын қабықша
инфрақызыл сәулеленуді толығымен жұтып алады.
Мұнаймен ластануда үш экологиялық фактор топтары бірлесіп әрекет
ететіні баяғыдан белгілі: 1) тұрақты өзгеріс процесінде болатын мұнай
құрамының күрделігі; 2) әрдайым өзгеріс пен дамуда болатын экожүйе құрамы
мен құрылысының гетерогендік қасиетінің күрделігі; 3) экожүйеге
(температура, ылғалдылық, қысым және т.б.) әсер ететін сыртқы факторлардың
әр алуандылығы мен құбылмалығы. Сондықтан да экожүйенің мұнаймен ластану
процесінің зардаптарын бағалау мен осы зардаптардың жолдарын қарау да осы
үш факторларды қарастыру арқылы жүзеге асырылады. Мұнайдың негізгі
экологилық-геохимиялық сипаттамасы ретінде жеңіл фракцияның құрамын,
циклдық көмірсутектерді, қара май мен асфальтендер, күкіртті қоспаларды
алуға болады.
Көптеген сулы объектілердің жоғары деңгейде ластануына байланысты
мұнай өндіретін зауыттар үшін ластағыш заттардың сыртқа шығаруының шекті
түрде рұқсат етілген шығындардың жалпы нормаларын жасағанда, сулы
объектілерге шығарылатын мұнай қалдықтарының жалпы концентрациясы сол судың
өздік концентрациясымен анықталады. Балық кәсіпшілігі дамыған тоғандар үшін
шекті түрде рұқсат етілген шығындардың жалпы көлемі мына санды құрайды,
мгл: ОХҚ 15-30; ОБҚ толығымен. 3; мұнай өнімдері 0,05.
1.3 Мұнайды су бетінен жою әдістері
Теңіздер, өзен мен көлдерге мұнай мен мұнай өнімдерінің ұзақ мерзімді
төгілуінен келетін зардаптардың өзара маңызды айырмашылықтары бар олардан
мұнайды жинау және жою үшін қолданылатын әдістер де әр түрлі.
Мұнай төгілуден келетін зардаптарды жою әдістері әрекет ету
механизміне байланысты механикалық, физико-химиялық және биологиялық,
әрекет ету принципі бойынша жасанды тазарту және тазалаудың табиғи
үрдістерін интенсивтендіру (қарқындату, үдету) болып бөлінеді.
Мұнай мен мұнай өнімдерінің апаттық төгілунен келетін зардаптарды жою
үрдісі шартты түрде үш сатыдын тұрады:
- төгілу аймағын оқшаулау;
- су бетінен мұнай мен мұнай өнімдерін жинау және жою
- жиналған өнімді қайта өндеу және кері пайдаға асыру
Су бетінде мұнай таралуын тоқтату мақсатында төгілген мұнайды оқшаулау
үшін мынадай әдістер қолданылады:
1. Бондық бөгеттер. Олар өзара икемді байланыспен біріктірілетін, бөлек
құбырлы элементтер түрінде синтетикалық материалдардан жасалады. Жүзу үшін
бұл элементтер ауамен үріледі және жеңіл толтырғышпен толтырылады. Кейбір
бөгеттер ұзын тілме қабат түрінде нейлоннан, брезенттен немесе басқа
материалдан жасалады және олар жүзу күйін жүзу құралдары көмегімен
сақтайды.
Бұл құралдардың кемшілігі ретінде кеме қозғалысы қарқынды жерлерде
(порттар, кемежай) оларды қолдану кезінде бөгеттерді жинап алып, оны кері
қою қажеттілігінің туатынын айтуға болады.
2. Пневматикалық бөгеттер. Олар келесі принциптер бойынша жұмыс істейді:
жоғарғы бөлігінде саңылаулары бар ауа қысымын компрессор көмегімен
ұлғайтатын құбыр су түбіне салынады. Нәтижесінде ауа көпіршіктері мен
жоғары көтерілуші су ағынынан су бетінде горизонтальды орналасқан қабат
пайда болады. Бұл беттік ағын мұнайдың таралуына бөгет болады, себебі оның
таралу жылдамдығы қарсы келе жатқан су ағыны жылдамдығынан аз. Тынық
суларда бұндай пневматикалық бөгет қалыңдығы 5 см-дей болатын мұнай “дағын”
ұстап тұруы мүмкін. Әдіс кемшілігі ретінде су ағының жылдамдығы 0.5 мс-тан
көп болғанда ауа көпіршіктерінің жүзіп шығу кезінде тарап кетіп су бетінде
қабат құрмауы саналады. Одан басқа ауа көпіршіктері құрған қабат судан қою
салмақты күйінде пневаматикалық бөгетті басып өтіп, оның шекарасынан тыс
жерлерге тарала алтын төгілген мұнайдың эмульденуіне мүмкіндік береді.
Ағын болған жағдайда пневматикалық бөгеттің сенімділігін арттыру үшін
енетін ауа ағынына микроскопиялық сорбенттің белгілі мөлшерін енгізу
ұсынылады. (ауа: сорбент қатынасы 1:0.05-тен 1:0.2-ге дейін). Ауа
көпіршіктерімен микросфералардың қатар жүзіп шығуы микросфералардың үлкен
көтергіш күшінің арқасында көтеріліп келе жатқан су ағынының жылдамдығын
үлкейтеді. Құралып жатқан су-мұнай эмульсиясы бұзылып, мұнай
микросфералардың айналасына жиналады. Бетте пайда болатын гель тектес масса
механикалық әдіспен жиналынады. Сорбенттер формальдигитті смоладан,
мочевиноформальдегитті смоладан бола алады.
Мұнай мен мұнай өнімдерін пайдаланудың микробиологиялық әдістері
көмірсутекті тотықтырғыш микроорганизмдерді консорциумға енгізу немесе
тоғанның аборигенді микрофлорасын қоректі заттарды (N, P, K, глюкоза)
енгізу арқылы белсендетуге негізделуі мүмкін. Қатты тасымалдағыштардағы
(бентонит, силикагель, көмір, пенопласт) бактериалды препараттар кеңінен
қолданылады [3].
Суды тазартуда микробиологиялық әдісі өзінің экологиялылығының
арқасында ең перспективті әдіс болып саналады.
1.4 Микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін деградациялаудағы
ролі
Шикі мұнайдың және мұнай өнімдерінің микробиологиялық деградациялануы
ластанған теңіздер мен топырақты тазарту проблемасы пайда болғаннан соң
қазіргі кезде үлкен мәнге ие. Мұнайдың биодеградациясы өте көп
микроорганизмдер қатысында жүреді.
Мұнайдың ыдырауына қатысты микроорганизмдер популяциясына химиялық
және физикалық факторларының әсерін зерттеген жұмыстар жүргізілген. Ыдырау
процесі оттегі қатысында, температураны 25°С дейін көтергенде және азот пен
фосфор көзі бар қосылыстарды қосқанда өседі.
Топырақтан бөлініп алынған бактериялар әртүрлі қасиетке ие мұнайда
өсуге қабілетті. Шикі мұнай құрамына жүргізілген анализдер бактериялар өсуі
үшін шикі мұнайдың қаныққан көмірсутектерін пайдаланатыны дәлелденді.
Жоғары белсенділікпен Mycobacterium lacticolum var. Alphaticum,
Mycobacterium ceroformas және кейбір Mycobacterium sp. Түрлер культуралары
ерекшеленеді.
Кейбір микробактериялар мұнайда өсіп, оның құрамын өзгерту қабілетіне
ие екені бекітілген. (Бисько,1974). Көмірсутекті тотықтырғыш
микроорганизмдер Bacillus, Bacterium, Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina,
Planosarcina тұқымына жатады. Олар сыртқы көріністерімен ғана
ерекшеленбей, сонымен қатар қорек көзі ретінде тек көміртекті пайдалануымен
де ерекше.
Көптеген ластанған су қоймаларда мұнай және мұнай өнімдерін қорек
ретінде пайдаланатын микроорганизмдер табылды. Бұл судың бактерия арқылы
өзіндік тазару мүмкіндігін көрсетеді.
Қазіргі таңда мұнай және мұнай өнімдерін белсенді ыдырататын
микроорганизмдерді анықтау жұмыстары жан-жақты зерттелуде.
Шикі мұнай мен жанар май түрлерін әртүрлі жағдайда балдырлармен
биодеградациясын және осы процестің бактериялық культуралар қолданып
салыстырылған. Зертеуге құрамында аз мөлшерде алкандар (9%) және көп
мөлшерде ароматикалық көмірсутектер (35%) мен 39% циклоалкандар бар жанар
май алынған. Шикі мұнай құрамында 17% алкандар, 28% ароматикалық
көмірсутектер мен циклоалкандар бар.
Балдырлар мен бактериялардың мұнайды деградациялау сипаты әртүрлі.
Мысалы, жанар майды деградациялаған кезде бактериялар қаныққан
көмірсутектерге қарағанда ароматикалық көмірсутектерді көбірек ыдыратқан.
Ал шикі мұнайдың құрамындағы қаныққан көмірсутектер көбірек
деградацияланған. Шикі мұнайды қолданған кезде шайырлар мен асфальтендер
биодеградацияға ұшырайды, ал жанар май құрамындағы бұл заттар жиналады.
Бактерияларға қарағанда балдырлар циклоалкандардың төменгі гомологтарын
және ароматикалық көмірсутектерді аз пайдаланған [17].
Көптеген ғылыми жұмыстарда микробактериялар мен тектес
микроорганизмдер тұзды су қоймалары мен топырақтағы мұнай және мұнай
өнімдерін ыдыратуда маңызды роль атқаратыны көрсетілген. (Фомиченков,
2000). Сонымен бірге теңіз суларына түскен мұнайдың ыдырауына
микроорганизмдердің белсенді қатысуына қатысты жұмыстар бар.
Мұнайды деградациялайтын микроорганизмдер популяциясының құрамы
мұнайдың құрамы мен температураға байланысты. 300С температурада
микроорганизмдерге жетімді изопреноидтар, фитан мен пристан 40С
температурада жетімді, сондықтан бактериялық өсу ароматикалық көмірсутектер
есебінен жүреді.
Келесі мұнай фракциялары мұнайдың микроорганизмдерге жетімділігін
анықтайды: Н-алкандар, асфальтендер, күкірт, азот және оттегісі бар
фракциялар.
Әртүрлі микроорганизмдердің мұнай компоненттерін энергиялық және
иілімді алмасуда қолдану мүмкіндігі генетикалық ыңғайымен шартталған
ферменттік алмасу ерекшеліктеріне негізделген.
Ең бірінші тасымалдағыш микроорганизмдер – салыстырмалы жай ортада
өсуге қабілетті сапрофиттер мен зат алмасу қарқындылығымен ерекшеленетін
гетеретрофтар туралы айту керек.
Бірақ микробиологиялық трансформация реакциясына қабілетті микробтар
саны өте көп. Олардың қатарына саңырауқұлақтар (аскомицетттер,
фикомицеттер, базидиомицеттер), актиномицеттер және сол тектес организмдер
– көптеген микробалдырлар тұқымдастары жатады.
Гетероциклды негіздерді және олардың туындыларына өзгертетін
микроорганизмдер өте көп. Мысалы, трансферазды реакцияны (рибозидтер мен
нуклеотидтерді фосфорлау) таксономикалық қатынаста бір-бірінен алшақ
тұрған, әртүрлі физиологиялық типті микроорганизмдер жүргізе алады:
Achromobacter, Aerobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus,
Brevibacterium, Corynebacterium, Echerichia, Flavobacterium,
Microbacterium, Micrococcus, Proteu, Pseudomonas, Saccharomyces,
Salmonella, Sarcina, Serratia, Staphylococcus.
Н-парафиндердің ассимиляциясы Arthrobacter и Corynebacterium түлерінен
микробактериялардың туындыларын алуға себебін тигізеді. (Звягинцев, 1976).
Мұнайдың әртүрлі компоненттерінің трансформациясына қатысатын
Arthrobacter, Brevibacterium и Corynebacterium микроорганизмдер топтары
әдебиеттерде көп кездеседі. Олардың негізгі ерекшелігі
полифункционалдығында. Олар көп қосылыстарды қорек ретінде
ассимиляциялайды. Оның ішінде басқа организмдерге қиын жетімді заттарды,
мысалы, әртүрлі циклдық қосылыстарды да ассимиляциялауға қабілетті.
Бұл микроорганизмдер үшін әртүрлі метоболиттерді – көмірсулар, амин
қышқылдары, дәрумендер, нуклеотидтер және т.б. ассимиляциялау тән.
Соңында, бұл микроорганизмдердің маңызды физиологиялық келбетінің
ерекшелгі – олардың экологиялық иілімділігі, ферменттік жүйеге үндестігі
және қоршаған орта жағдайына тұрақсыз реакциясы.
Сірке қышқылдық бактериялардың, коринеформ, псевдомоналдың тасымалдау
белсенділігі ферменттік жүйені тұрақтандыру ерекшелігімен түсіндіріледі.
Мысалы, көптеген микроорганизмдер көміртек көзі ретінде нафталинді
пайдаланады. Бірақ тек Pseudomonas тұқымдас микроорганизмдер оның ыдырау
өнімі салицил қышқылын ортада жинау қасиетіне ие [18].
Сонымен бірге, микробиологиялық трансформацияның жұлдыздары әртүрлі
айналуларға себепші ерекше түрлер мен штамдар бар. Бұл жерде көмірсутектер
ондаған айналуларға дейін жасайтын Pseudomonas aeruginosa, және
Acetobacter suboxydans микроорганизмдері [19].
1.5 Судың мұнай және мұнай өнімімен ластануында сорбенттердің
қасиеттері
Соңғы кездері, мұнай және мұнай өнімдерінің төгілуі кезінде
ликвидациялаудың физико-химиялық әдіс ішінен сорбциялық әдіс кең қолданылып
жүр.
Сорбция арқылы мұнаймен ластануды су бетінен жинауға болады. Ол апат
жағдайында мұнайды жинаудың ең тиімді және қолданбалы әдісі болады, бұл
агломераттың мұнаймен байланысы кезінде сорбция үрдісі арқасында түзілетін,
әр түрлі сорбенттерді қолдануы [20].
Мұнайды жинауының техникалық шарттарының талдауы және сорбцияның
физико-химиялық заңдылықтары су бетінен мұнай және мұнай өнімдерін жинау
үшін тиімді сорбентке негізгі шарттарды қалыптастырады. Мұндай шарттар
болып: сорбенттің жоғары сорбциялық сыйымдылығы; алынатын затқа қатысты
жоғары селективтілігі; бөлінетін қоспа құраушысына қатысты сорбенттің
химиялық инерттілігі; жоғары механикалық беріктігі; регенерацияға
қабілеттілігі; төмен баға; утилизацияның жеңілдігі мен зарарсыздығы
табылады [21].
Мұнай ластануларын жою кезінде пайдаланатын сорбенттер және оның
жіктелуі келетін болсақ,зерттелген сорбенттердің барлығы үш класқа
бөлінеді: жабық құрылымды сорбенттер, ашық құрылымды сорбенттер және
талшықты құрылымды сорбенттер. Жабық құрылымды сорғыштарға мұнайды
сорғыштық түйіршіктері мен глобулалары арасына оның олеофильділігі есебінен
енгізу қабілеті тән. Бұл кезде жұтылған мұнай сорғыштың кеңістіктік құрылым
элементтеріне жабысып қалады. Талшықты құрылымды сорғыштар түрінде сияқты,
ашық глобулярлы сорғыштарға да сорбент қабатының гравитациялық күштер
әсерінен сұйықтыққа малыну қабілеті тән. Одан басқа, оларға мұнайды
соққаннан кейінгі сорбенттің кеңістіктік құрылымын қалпына келтіру үшін
уақыт қажет. Бұл кезеңде сорбент көлемі минималдық мәнінен максималды
деңгейге дейін жетеді (сорбентті сыққанда).
Қазіргі таңда әлемде мұнай төгіліп қалған жағдайларда, оны 200-ге жуық
сорбенттерді пайдалану арқылы тазартуға болады. Бұл сорбенттерді
дисперстілік, бастапқы шикізат, құрылымның уақ тесікті болуы сияқты бірнеше
белгілерге қарап жіктеуге болады.
Дисперстілігі бойынша жіктелуді жеке құрастырайық. Дисперсті
сорбенттер ұсақ-дисперсті (ұнтақтар) және ірі дисперсті (қоқыс,
түйіршіктер) болып екі топқа бөлінеді. Олардың артықшылығы мен
кемшіліктерін нақты мысалдарда қарастырайық.
Ұсақ дисперсті (ұнтақтар) сорбенттер.Ұнтақ тәрізді түрінде цемент шаңы
сияқты бейорганикалық сорбенттер мен езілмеген әк пен жануардың техникалық
май қоспасынан тұратын сорбент сияқты органикалық сорбенттер түрлері
пайдаланады.
Органикалық ұнтақ тәрізді сорбенттерді езілмеген әк пен жануардың
техникалық май қоспасынан құралатын сорбент мысалында қарастырайық.
Сорбентті дайындағанда, езілмеген әкті ұнтақтап, кейін ұнтақ тәрізді
әкқа 0,4-3% жануар техникалық майын беткейлік белсенді зат есебінде қосып,
мұқият араластырады. Осы сорбентті ластандырғыштармен араластырғанда,
сілтілі металл оксиді сумен реакцияға түсіп, гидрооксид түзіледі. Осы
үрдістің нәтижесінде мұнай және мұнай өнімдері біртекті адсорбцияланып,
ұсақ түйіршіктерден тұратын ұнтақ тәрізді зат алынады. Алынған зияны жоқ
өнімдер гидрофобты болып келеді, олардың жоғары тығыздығы мен біртекті
құрамдары болады. Бұл қалдықтарды жерге көмбей, керісінше, асфальтбетонды
қоспаға минералды тыңайтқыш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді [21].
Ірі дисперсті сорбенттер. Түйіршіктер, қоқым түрінде жасалған ірі
дисперсті сорбенттер де кең таралған. Оларға ағаш қалдықтары, қабығы,
сабан, қамыс сияқты өсімдік тектес негізден және пермит пен керамзит сияқты
минералды негізден дайындалуы мүмкін [22].
Бұл заттар арзан, алайда олардың жұту қабілеттері жоғары емес. Мұнай
сорбенттері есебінде полистирол, поливинилхлорид, полипропилен сияқты
синтетикалық материалдар мен табиғи және синтетикалық каучук пен резеңкені
пайдаланады [20].
Түйіршіктелген полистиролдың бірқатар спецификалық қасиеттері болады.
Оның түйіршіктерінен мұнай өте алмайды, сондықтан түйіршіктер арасынан оны
тек мұнай қабығының бетінде біртекті бөлістіріп қана орналастыруға болады.
Қабық жеткілікті дәрежеде қалың болса, мұнай сорбент түйіршіктерінің
саңылауларына нәтижелі өтеді. Пенопласт түйіршіктері арасындағы сұйықтық
капиллярлы күштер көмегімен ұсталып тұрады, сондықтан егер мұнай – топырақ
тазарту жүйесінің беткі қабатынан жиналған сорғыш қабатын тұндырғышқа
орналастырсақ, онда гравитациялық күштер әсерінен мұнай сорбент
түйіршіктерінен тамшылап ағып шығады. Бір тәулік ішінде сорғыш қабатынан
мұнайдың 90,9% ағып кетеді, сондықтан сорбент регенерациясы үшін тұндыру
үрдісін пайдалануға болады [21].
Су бетінен мұнай өнімдерін жұтуға арналған сорбенттер есебінде сондай-
ақ резеңке қалдықтарын ұнтақтау нәтижесінде алынатын ұсақ үгінділерді
пайдаланады. Осындай сорбенттердің ішінен дөңгелектер резеңкесінің
қалдықтарын жоғары температура көмегімен ұнтақтау әдісі арқылы дайындалған
белсенді ірі дисперстті материалдар ерекше орын алады. Бұл сорбенттердің
ерекше қасиетіне олардың суға жоғары тұрақтылығы жатады. Сорбенттердің
мұнаймен тең салмақты тоюы 3-30 мин ішінде өтеді. Пайдаланып болған сорбент
отын немесе асфальтбетонға қоспа ретінде қолданылуы мүмкін. Жоғары бағасы
мен сорғыштың жоғары олеофильділігіне байланысты жинаған мұнайды сығу
әдісімен утилизациялауға мүмкіндігінің болмауы бұл сорбенттің
кемшіліктеріне жатады [22].
Қазіргі уақытта көптеген сорбенттер пішінделген сорбенттер түрінде
өндіріледі, оларға талшықты пресстелген (сирек қолданылады) және
комбинирленген түрлер жатады.
Талшықты сорбенттер. Ластанған суды мұнай және мұнай өнімдерімен
тазарту саласында тоқымалы емес талшықты материалдар неғұрлым перспективті
болып есептеледі. Олар жасанды және синтетикалық талшықтан жасалып, яғни
техникалық мақта, синтетикалық мата және талшықтар – тоқыма өнеркәсібінің
қалдықтары болып табылады [21]. Талшықты сорбцияланған материалдың
нәтижелілігін арттыру мақсатымен арнаулы өңдеуді пайдаланады.
Гидрофобизация – материалдар бетіне суды итермелеуші заттардың жұқа қабығын
салу гидрофобизатор есебінде жоғары молекулалы май қышқылды, май қышқылының
оксиэтил спирттерін, көпатомды спирттердің алкилирленген эфирлерін және
басқа беткейлік белсенді заттарды пайдаланады. Осындай қабатпен қапталған
сорбент, гидрофобты қасиеттерге ие болады.
Жоғары өрт қаупіне байланысты берілген технологиялық үрдісте
сорбенттердің өндірілуі тоқыма өнеркәсіп кәсіпорындарында ұйымдастырулуына
рұқсат берілмейді. Сорбентті тек қана оқ дәрімен айналысатын зауыттарда
шығаруға болады.
Мұнай және мұнай өнімдері сіңіп кеткен талшықты сорбенттерді теңіз
кемелерінде немесе жердегі жылулық қондырғыларда отын есебінде пайдалануға
болады [22]. Сондай-ақ басқа да полимерлерді қолдануға болады: полиэфирлер,
поливинилдік спирт және нейлон.
Осы сорбенттердің кемшіліктеріне тоқталатын болсақ, олардың мұнай
сыйымдылықтары төмен (10-15гг), теріс температураларда сынғыш болып
келеді, мұнайды әр бір рет сыққан сайын сорбенттің мұнай сыйымдылығы шұғыл
төмендейді.
Егер сорбциялық материалды полимерлі тоқылмаған жабын түрінде жасаса,
ондай кемшіліктердің болмауы да мүмкін. Бұл жабын кез-келген гидрофобты
полимерлі, өзара бекітілген, тығыздығы 0,01 – 0,06гсм3 аспайтын
талшықтардан орындалуы тиіс. Соның есебінен регенерация кезінде жоғары
нәтижелілік байқалады. Талшықтар біріккен жерлер гидрофобты қабықпен
жабылғандықтан, сорбциялық материалдың механикалық беріктігі қамтамасыз
етіледі. Жабын құрамында оңай балқитын полиолефинолды талшықтар 10%-ға
жетсе, оларды 120-160°С температурада термиялық өңдеу жолымен бір-біріне
жалғайды. Мұнай адсорбенттерден полимерлі қабық көмегімен оңай сығылады, ол
қатып қалғаннан кейін мықты бекініп кетеді. Осы шарттарды орындап отырып,
өзінің физико-химиялық қасиеттерінен айырылмаған сорбциялаушы материалдарды
өндіруге болады [20].
Полимерлі жабын түріндегі сорбциялаушы материалдың су бетінен мұнайды
сору үрдісін қарастырайық. Сорғышты суға қондырып, гидрофобты талшықтарды
мұнайға батырады, сол кезде талшықаралық қуыстар мұнаймен толтырылып, ол
капиллярлы әсер нәтижесінде жоғарыға қарай көтеріледі. Онымен бірге
мұнайдың жаңа порциялары бірге кетіріледі. Алайда сорбент сыйымдылығының
негізгі бөлігін талшық материалы мен мұнайдың бір-бірінен туыстығына
негізделген сорбция нәтижесі қамтамасыз етеді ( Ван–дер–Вальс күштері).
Комбинирленген сорбенттер. Осы жіктелуде қарастырылатын сорбенттердің
соңғы түрі – комбинирленген сорбенттер. Олар пакеттер немесе өткізбелі
қабықшадан дайындалған маттардан өндірілуі мүмкін.
Мысалы, үш қабатты сорбент құрамында келтірілген және ұнтақталған
целлюлозалы өсімдік тектес қалдықтардан құралатын ішкі қабат және мақта
қалдықтарынан жасалған сыртқы қабаттары болады ( мақта қалдықтары - 40-70%
, целлюлозалық қалдықтар - 30-60%).
Целлюлозалық сорбент есебінде сабанды немесе қамысты тор және құрылымы
капиллярлы арналар шоғы түріндегі ағаш қалдықтары сияқты ауыл шаруашылық
қалдықтар пайдаланылған.
Үшқабаттың сорбенттің іс жүзіндегі мұнай сыйымдылығы мақта немесе
целлюлозалық сорбенттерді және пайдаланғанға қарағанда 10-20% жоғары болып
келеді. Сорбенттің сыртқы қабаттарында орналасқан гидрофобтылығына
байланысты мұнай селективті түрде сіңіп, кейіннен пакеттің орталық
қабатында орналасқан екінші неғұрлым арзан сорбентпен сорбцияланады.
Мақта және целлюлозалық қалдықтар негізінде дайындалған үш қабатты
сорбенттерді пайдалану келесі мүмкіндіктерді береді:
- мақта сорбентінің сыртқы қабаттарымен сорбцияланатын мұнайды
қосымша ұстап тұру үшін қолайлы жағдайларды жасау арқылы, мұнай сыйымдылығы
төмен целлюлозалық сорбенттердің (ауыл шаруашылығындағы көптоннажды
қалдықтар) нәтижелілігін арттыру;
- мұнай және мұнай өнімдерін төгілуі жөніндегі ликвидациялық,
табиғатты қорғау шараларын өткізуге арналған шығындарды төмендету.
Табиғи сорбенттер. Соңғы кездегі өнеркәсіпте табиғи сорбенттер де кең
қолданыс тапқан. Оларды адсорбенттер, кептіргіштер, толтырғыштар,
катализаторлар, т.б. есебінде пайдаланады. Табиғи сорбенттерге қатысты
қызығушылық кездейсоқ емес. Ол табиғатта кең таралып, арзан тұрады әрі
сорбциялық қасиеттері жоғары болғанымен де, өндіру технологиясы өте
қарапайым .
Табиғи сорбенттердің маңызды ерекшелігі – оларды өңдеудің түрлі
әдістерінің көмегімен (термиялық, қышқылдық, тұзды, т.б.) модификациялау
мүмкіндігі. Қышқылдық, сілтілі және тұзды өңдеудің бағыты сорбент
микроқұрылымын өзгертуіне, оның уақ тесіктілігін мен үлесті беткі қабатының
ұлғаюына негізделген. Басқа жағынан, алмастырушы катиондар құрамының
өзгеруі есебінен оның ион алмастырушы қасиеттері жоғарылайды. Термиялық
өңдеу кезінде адсорбциялық сыйымдылығының ұлғаюы адсорбциялық су мен кейбір
басқа да компоненттерді алып тастау есебінен жүреді. Керамзитті қиыршық
тасты алу мақсатымен саз балшықты қазбаларда күйдіргенде , су алынудың
жарылыс сипаты байқалады, бұл уақ тесіктілігінің көлемінің өсуіне әкеліп
соғады. Бұл алынған өнімдерді түрлі сорбциялық – сүзгіш материалдар,
толтырғыштар есебінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Физико-химиялық қасиеттерін өзгертіп, адсорбциялық сыйымдылығын
өзгерту қазіргі уақытта тиімді бағыттардың бірі болып табылады. Бұл табиғи
сорбенттерді пайдалану диапозоны кеңейтуге мүмкіндік береді. Су, ауа және
топырақты техногенді ластаушылардан тазартудың нәтижелі арзан
технологияларын құрастыру мәселесі тұрғанда, табиғи сорбенттің
артықшылықтары ерекше білінді [22].
Кейбір табиғи сорбенттердің қасиеттері. Құм және құмдақтар – жер
қабығының ең кең таралған кен- қазблардың бірі. Олар жердің көлемінің
шамамен 15 бөлігін құрайды. Құм құрамына кіретін минералдарға қарай оларды
кварцты, қалақшалы, бланк мүйізді деп бөлінеді.
Құм – борпылдақ, цементтелмеген дәнді материал болып табылады. Құм
дәндері өзара тек бірнеше нүктелерде түйіседі, сол себептен олардың
арасында ашық құйылысқан көлемді қуыстар жүйесі сақталған. Осыған
байланысты құм ұсақ тесікті болып келеді [23]. Барлық құм түрлерінің ішінен
кварц құмы кең таралған. Онсыз ешбір өнеркәсіптік, адамзаттық немесе жол
құрылысы және бетон, цемент, шикізат кірпіші, сондай–ақ сүзгіш материалдар
мен сорбенттердің өндірісі өтпейді.
Мүктер – жер бетінде немесе тұщы суда өсетін, мүк тәрізді бөліміне
біріктірілетін автотрофты өсімдіктер. Оларды үш классқа жіктейді:
антроцетті, бауыр үсті және жапырақты немесе жапырақ-сабақты.Олар табиғатта
кеңінен таралған. Теңіздер, сортаңды топырақ пен эрозияға қатты ұшырап
қалған жерлерден басқа, барлық жерде өсе береді. Антроцетті және бауыр үсті
мүктер, негізінен, ылғалды климатты тропикалық елдерде таралған, кейбірлері
ғана құрғақ жерлерде өсуге бейімделген. Жапырақты мүктер барлық жерде өседі
, әсіресе ылғалы мол орман, тоғайларда дамудың жоғары шегіне жетеді;
батпақты жерлерде мүктер көмір кендерін түзуге қабілетті.
Жапырақты мүктер мүк тәрізділердің басқа класстарынан ерекшеленеді
(Musli). Олардың денелері жапырақ пен сабақтан құралады, соның көмегімен
мүктер суды сіңіреді. Бұл класс үш класс асты түрден тұрады: сфагналық
мүктер, андреев және бриев мүктері. Солардың ішінен сфагналық мүктер үлкен
қызығушылық тудырады (Sphagnidae). Ол көпжылдық өсімдік; ол жапырақтары
бар сабақтан тұрады. Бұл мүктің сабақтары әдетте жұмсақ әрі сынғыш келеді,
борпылдақ болып келетіндіктен тін өсе береді [24].
Сфагнум мүгінің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Жаратылыстану ғылымдар факультеті
Биология және биотехнология кафедрасы
Мамандық 050701-Биотехнология
Қорғауға жіберілсін
Кафедра меңгерушісі
__________Р.Омаров
___ _________ 2010
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Тақырыбы: Мұнаймен ластанған суды мұнай тотықтыратын микроорганизмдер
көмегімен тазалау.
Орындаған: Бт - 41 - 2 тоб. студенті
Секерова
А. О.
Ғылыми жетекші: б.ғ.к.
Жаманғара А. К.
Норма бақылаушы:
Қаз Е.Қ.
Астана 2010
МАЗМҰНЫ
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... 3
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
I. Әдеби шолу
1.1. Қазіргі таңда мұнаймен ластану
мәселесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.2. Мұнай, оның құрамы және
қасиетті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.3. Мұнайды су бетінен жою
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
1.4. Микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін
деградациялаудағы
ролі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... .13
1.5. Судың мұнай және мұнай өнімімен ластануында сорбенттердің
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
1.6. Биологиялық материалдардың
иммобилизациясы ... ... ... ... ... ... ... ...23
II. Зерттеу нысандары мен әдістері
2.1. Зерттеу
нысандары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... .27
2.2. Қолданылған әдістер
2.2.1. Модельдік
тәжірибе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... .29
2.2.2. Судың химиялық қасиетін және оның құрамындағы мұнай
өнімдерін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..32
2.2.3. Судағы микроорганизмдердің физиологиялық топтарының
санын
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .33
2.2.4. Көмірсутегі тотықтырғыш микроорганизмдерді анықтау ... ... ... ...33
2.2.5. Мұнай сорбентін таңдау және қолдану
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... 35
2.2.6. Тығыз қоректену ортасына (Кохтың табақшалық әдісі)
егілетін жасушалар мөлшерін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..37
2.2.7. Мұнай сорбенттерінде штамм
деструкторларының иммобилизация
әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...38
2.2.8. Судағы мұнай мөлшерін гравиметриялық әдіспен анықтау ... ... ... 39
III. Нәтижелер және оларды талдау
3.1. Көмірсутек тотықтыратын микроорганизмдерді бөлу, олардың
хлорид натрияның әр түрлі концентрациясында, орта
қышқылдығында және температуралық режимде өсімталдығын
және олардың эмульгирлеуші белсенділігінің
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... .40
3.2. Әр түрлі мұнай биодеградациясын микроорганизмдер
культуралары арқылы зерттеу
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...44
3.3. ИК-спектроскопия әдісімен көмірсутегі
қышқылдандырушы микроорганизмдерді зерттеу
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ..4 6
3.4. Судың химиялық қасиетін және оның құрамындағы мұнай
өнімдерін анықтау анализінің
нәтижесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...47
3.5. Мұнай сорбентін таңдау және қолдану
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... ... ..51
3.6. Модельдік тәжірибе
нәтежесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..53
IV.
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...55
Қолданылған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... 56
Қосымшалар ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .59
ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР ТІЗІМІ
РММ - Республикалық мемлекеттік мекеме
ҚР БҒМ - Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі
ОБҚ - оттектің биологиялық қажетлігі
ОХҚ - оттектің химиялық қажетлігі
ПММА - полиметилметакрилат
ДНҚ - дезоксирибонуклейн қышқылы
ШҰК - шек-ұғарынды концентрация
СЛИ - судың ластану индексі
ҚҚА - құрғақ қоректік агар
ЕС – Есіл Суы
В-Д – Ворошилова-Дианова
ЕПА – ет - пептонды агар
ПАК – полициклдық ароматтық көмірсутек
ОТ - оптическалық тығыздық
КТБ - колония түзуші бактериялар
ИК - инфрақызыл спектроскопия
КТМ - көмірсутекті тотықтықтырғыш микроорганизмдер
КТ - көмірсутекті тотықтықтырғыш
мл; гл; мгл; г; мин; см; атм; %; 0С; ЛД50; МПа; КОЕг; КОЕсм2;нм; Па;
мкм; м; кг; км; едкг; мгкг; гкг; гсм3; клг; клмл; - СИ жүйесі бойынша
өлшем шамалары.
Кіріспе
Әлемдік қоғамдастықта Қазақстан мұнай державасы болып табылады. Мұнай
қорларын зерттеу бойынша Қазақстан әлем бойынша 13-орында, ал көмірсутекті
шикізатты өндіру бойынша 18-орында тұр. Қазақстандағы мұнай мен газ
өндіретін қолайлы аудандар аумағы 1 млн. 700 мың км2-ды құрайды, яғни ол
аймақ Қазақстандағы жердің 62%-ын құрайды. Европа мен Евразия елдері ішінде
мұнай қорларын шығарып өндіру деңгейі бойынша Қазақстан Ресей, Ұлыбритания
мен Норвегия елдерінен кейінгі төртінші орында тұр. Мұнай мен газ
конденсаталарын зерттеп шығару аумағы 4,6 млрд. тоннаны құрайды. Болашақта
мұнай қорларын көбінесе теңіз кен орнындағы шикізатымен байытатын болады.
Қазіргі уақытта Қазақстан жерінде 208 санынан асатын мұнай кен
орындары табылған. Республика бойынша кен орындар жиынтықтарының басым
бөлігі Атырау облысына келеді, оның территориясында мұнай өндіріс орындары
жақсы дамыған орта болып Каспий жағалауы саналады. Мұнай мен мұнай
өнімдерімен топырақ пен судың ластануы Қазақстан үшін қазіргі кезде ірі
және өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Жер қойнауынан мұнайды
шығарып өндіру, тазарту мен оны тасымалдау техникалық жағынан алғанда
күрделі болумен қатар, зиянды және қауіпті болып табылады, себебі кен
орындардан мұнайды алғанда бастапқы экологиялық жағдайларды өз күйінде
қалдыру мүмкін емес. Мұнай өндірудің әр қадамында мұнайдың сыртқа ағып
кетуі байқалады, сондықтан да ондай ағып кетулер болашақта үлкен
экологиялық апаттардың себебі болуы мүмкін. Тоғандардың мұнаймен ластану
процесі суда еріген оттегі қорының азюына әкеледі, ал оттегі қоры
органикалық заттардың тотығу процедурасында қолданылады. Егер де судың
бетінде мұнай қабықшасы болатын болса, онда ол қабықша тоғанның өз-өзін
тазарту процесін тежейді, себебі ол қабықша атмосферадан оттегі енуіне
кедергі жасайды. Бұл жағдайда тоғанда анаэробты шарттар пайда болады, ал
бұл шарттар судағы зиянды заттардың көбеюіне қолайлы жағдайлар туғызады.
Мұнай мен мұнай өнімдерімен ластанған су қолдануға жарамсыз болып қалады,
оны қайта бастапқы күйін тек оны толық өндіру процесінен өткізгеннен кейін
ғана келтіруге болады.
Әлемдік практикада жиі кездесіп жүрген су бетінен мұнай компоненттерін
жою технологиялары – механикалық, физико-химиялық және биологиялық.
Табиғи ортада кездесіп жүрген мұнай көмірсутектерін биологиялық
жағынан жою әдістерінің ең қолайлысы болып қазіргі таңда табиғи ортаға
мұнайды белсенді тотықтыратын микроорганизмдерді енгізу әдісі саналады.
Ластанған суға микроорганизмдер жиынтығын интродукциялау мұнаймен ластанған
экожүйелердің тазарту процесін тездетеді және биологиялық ыдырау процесінің
тұрақтылығын реттейді. Микроорганизмдер алифатикалық, иісті және т.б
көмірсутектер түрлерін тотықтыра алады.
Айтып кететін жағдай, қазіргі кезде мұнайды тотықтыратын
микроорганизмдер түрлері жайлы басылымдар саны жоғары деңгейде.
Мұнай құрамының құлдырау процесіне әкелетін микроорганизмдер әр қилы
түрлерге жатады, олардың жиі қолданылатын ерекше белгісі – төмен деңгейде
ластанған суда мұнай мен мұнай өнімдерінің құрылысын бұзу болып табылса, ал
сирек қолданылатын белгісі – орта деңгейде ластанған топырақта мұнай
құрылысын бұзу болып табылады. Микроорганизмдердің ластанған суды тазарта
алу қабілетін зерттеуші ғалымдар практикада қолданбайды, ал бірақ та
микроорганизмдердің ондай қабілеті көптеген экологиялық мәселелерді шешер
еді. Сонымен қатар жоғары дәрежеде ластанған суды төменгі деңгейде
ластанған суға тасымалдау қабілеті де мәселенің шешуіне әкелуі мүмкін,
мысалы төменгі немесе жоғарғы дәрежеде ластанған суға мұнайды тотықтыратын
негізгі белгілі микроорганизмдерді енгізу арқылы жүргізуге болады немесе
тойғандарға рекультивационды іс-әрекеттер жасау арқылы да, ол тоғандарды
тазартуға болады.
Сондықтан да жоғары дәрежеде ластанған судың биологиялық қайта келу
процесін реттеу үшін қолданылатын әдіс-тәсілдерді ойлап табу Қазақстан үшін
өзекті мәселе болып табылады.
Зерттеу процессі кезінде менің дипломдық жұмысымның мақсаты анықталды
– мұнай өнімдерімен ластанған су қоймаларды иммобиалды микроорганизмдердің
көмегімен тазарту арқылы қоршаған ортаға түсірілген экологиялық қауіпті
азайту және осы процестерді жүргізу үшін оның методологиялық және
технологиялық негіздерін құру болып табылады.
Ғылыми жаңашылдығы.
- мұнай және мұнай өнімімен ластанған суды тазалауда қолданылатын
табиғи сорбенттердің сорбциялық қасиеті зерттелді.
- судың мұнай көмірсутегімен ластануын тазарту және қалпына келтіру
үшін қолданылатын микроағзалар қасиеті мен мүмкіндіктері жүйеленген.
- суды мұнай мен мұнай өнімдерінен тазалаудың сорбциялық және
микробиологиялық әдісінің жүйелі қолдану тәсілі ұсынылды.
Жұмыстың практикалық мәні. Дайындалған тәсіл суы тазарту мен қалпына
келтірудің жылдам және тиімді жүйелі өлшемін анықтауға мүмкіндік береді.
Табиғи сорбенттердің сорбциялық қасиеті туралы мәлімет, және микроағзаларды
қолданудың ерекшеліктері ластанған суды тазарту үрдісінде рационалды және
тиімді қолдануға мүмкіндік береді. Осы жұмыстың нәтижелері анықтамалық
мәлімет ретінде қолдануға болады.
Жұмыс ҚР БҒМ ғылыми комитетінің РММ Қазақстан Республикасының
Халықаралық Биотехнология Орталығында экологиялық биотехнология
зертханасында жүргізілді.
I ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Қазіргі таңда мұнаймен ластану мәселесі
Мұнай өнеркәсібі бүгін - бұл ірі халық шаруашылық кешені болумен
қатар, ол шаруашылық өз заңдылықтары бойынша даму үстінде. Шикі мұнай – бұл
әлем бойынша ең сатылатын шикізаттардың бірі болып табылады. Қазақстанда
көмірсутекті шикізаттың ресурстарын интенсивті түрде игеру әлі де
жалғасуда. Енді мұнай мен газды өндіру мен тасымалдаумен қатар, мұнайдың
химиялық өндірісі даму жолына алынды. Қазақстанда мұнай мен мұнайдың
химиялық өндірісі дамыған орталық болып Батыс Қазақстан жері саналады.
Ауқымды жобалар мен көмірсутекті өндіру шаралары Қазақстан Республикасының
Ақтөбе, Атырау, Батыс Қазақстан, Манғыстау мен Қызылорда жерлерінде
жүргізіледі [1].
Мемлекеттің халық шаруашылығы үшін мұнай деген не?
Мұнай химия саласында синтетикалық каучук, спирт, полиэтилен,
полипропилен, пластмассаның көптеген түрлері мен одан жасалған бұйымдар,
жасанды ұлпалар үшін шикізат ретінде; моторлы отындар (жанармай, керосин,
дизельді және реактивті отын), майлар, бу қазанды-пешті отындары (мазут),
құрылыс материалдары (битумдар, гудрондар, асфальт) үшін жасалу негізі;
ақуыз препараттарын алу үшін пайдаланатын шикізат (қосымша - 1) [2].
Мұнай әлемдік отынды-энергетикалық балансында елеулі орын алады: жалпы
энергетикалық ресурстар қорын пайдалану бойынша ол 48% үлесіне тиесілі.
Әлемде химиялық және мұнай химиясысының өнеркісібінің тез дамуына
байланысты, мұнайға деген қажеттілік жылдан-жылда өсуде.
Қазіргі таңда отын мәселесі ең өзекті мәселелердің біріне айналған
сияқты: ол адамның даму эволюциясында әр түрлі жаңа ресурстарды ойлап
табылуына қарамастан (атомды және геотермальді энергия, күн энергиясы, тасу
мен су қайту әрекеттерінің гидроэнергиясы, жел және басқа да дәстүрлі
энергияларға жатпайтын энергиялар түрлерінің негіздері) әлі қарастырылуда
және де экономиканың қай саласын алмасақ та, оның энергиясының көзі боп
отын ресурсы - мұнай болып саналады. Осыған байланысты қазіргі ғылыми –
техникалық революция шарттары бойынша өндіру күштерінің дамуы соншалық, ол
өндіру процесіне бүкіл биосфера компоненттерін қоса алады. Бірақ өндірудің
бұл қабілетін пайдалану арқылы индустриалды дамыған елдер тағы да басқа
кедергілерге тап болды – ол қоршаған орта күйінің нашарлауы, табиғи
ресурстардың таусылу жағдайы.
Әлемдік қоғамдастық XX жүзжылдықты қорытқанда, мынадай нәтижеге келді:
адамның өміріне ең қауіпті апат – атомды қауіп емес, катастрофиялық
жағдайдағы экологиялық жағдай болып табылады. Ең үлкен қауіпшілікті
тудыратын жағдай: ішуге жарамды судың тапшылығы, оның сапалық жағынан
өзгерісі, санитарлы – гигиеналық талаптарға сәйкес келмеуі, сапасыз ішуге
жарамды суды қолданудың тұрғындар денсаулығына әсер берген салдары.
Ғалымдардың санауы бойынша, Жер бетіндегі тұзды судың аумағының 97.5%
үлесі теңіздер мен көлдер үлесіне тиесілі. Басқаша айтқанда, әлемдік су
қорларының аумағының тек 2.5% үлесі ғана тұщы суға тиесілі.
Сонымен қатар осы тұщы судың 75%-ы тау мұздықтары мен полярлы
бөріктерде қатып тұрған жағдайында болса, ал 24%-ы жер астында топырақ
сулары ретінде таралатын болса, 0.5%-ы жер қойнауының ылғалы ретінде
таралған болса, онда ең арзан және де қолайлы сулар – өзендер, көлдер мен
басқа да жер үсті тоғандарына қалған тұщы судың аумағы әлемдік су қорының
0.01%-на сәйкес келеді. Біздің білуімізше, адамның өмірі және Жердегі
барлық тірі ағзалар үшін судың мәнін қарастыратын болсақ, бұл келтірілген
сандар судың әлемдегі ең құнды қазынаның бірі екенін куәландырады.
Әлемдегі судың бетін ластағыш заттар болып ең көп таралған
спецификалық заттар қалдықтары: мұнай өнімдері, фенолдар, жеңіл тотығатын
органикалық заттар, металл қоспалары, аммоний және нитрит азоттары.
Көптеген тоғандарда спецификалық ластағыш заттар концентрациясы кездеседі:
лигнин, ксантогенат, формальдегид және т.б. Су бетін ластайтын заттардың
құрамына екінші қайтара процестер үлкен әсер беріп, экологияға жағдайына
үлкен зардаптар әкеледі және фито мен агроценоздарға зардап тигізеді.
Көптеген кәсіпорындар, мұнай өндіруші болсын, мұнайдың химиялық саласы
бойынша тұрақталған кәсіпорындар болсын немесе өндірістің басқа салалары да
бойынша тұрақталған кәсіпорындар түрлері болсын, органикалық ластағыштары
бар ағынсыз сулардың басым бөлігін және тоғандарға үлкен қауіп төндіретін
қиын тотығатын мұнай өнімдерді жасап шығарады [3].
Қазіргі кезде тоғандар беттерінің мұнай көмірсутектерімен ластану
процесі мұнайдың апаттық төгілуінен ғана емес, әр түрлі регламенттік
жұмыстар нәтижесінде де туындауы мүмкін. Сондықтан да мұндай пайда болу
себептері экожүйеге түсірілген техногенді жүктемені ұлғайтады. Қазіргі
таңда мұнайдың су экожүйелеріне түсіретін әсердің бес типі анықталған:
1) нәтижесі летальді болатын тірі жануарларды уландыру;
2) гидробионттардың физиологиялық белсенділігінің бұзылуы;
3) тірі организмнің мұнай өнімдерімен толығымен қапталуы;
4) организмге көмірсутектердің енуі нәтижесінде, тірі организмнің
ауруға шалдығуы;
5) тіршілік ету ортасының негативті өзгерістері [3-8].
Сулы ортаның қозғалысы оның ластануын топырақ пен жерге қарағанда
жылдамдатып, оған қолайлы жағдайлар туғызады. Бір жағынан, ол ластану
жерінің қиын қолжетімділігіне байланысты (әсіресе батпақты жерлерде), яғни
ағын арқылы ластанудың бір аймақтан басқа аймаққа тасымалдану мүмкіндігі,
ал екінші жағынан, ол судың бетінде жіңішке қабықша болып таралған мұнай
дағының өзгеру процестеріне байланысты, мұнай өнімдерін жинау қиындығы
болып табылады (қосымша-2) [8].
Судың бетіндегі мұнайдың түрлену процесін шартты түрде мына кезеңдерге
бөлуге болады: 1 – мұнай мен мұнай өнімдерінің жеңіл қайнайтын
компоненттердің булануы; 2 – кейбір компоненттердің еруі; 3 – келесідегі
трансформациямен гидробионттардың жұтылуы; 4 – түбінде бактериальді тотығу
процесі (анаэробты); 5 – түбіне тұндыру; 6 – топырақта шоғырлану және
сулы көкжиекте судың кездесуі; 7 – мұнайдың эмульгирлену процесі; 8 –
жағалауды ластайтын сулы-мұнайлы қара майлы түйіршіктердің пайда болуы; 9 –
алдыңғы түйіршектер сияқты, бірақ та енді түйіршіктер судың тасу мен қайту
әрекеттерінің нәтижесінде судың беткі қабықшасынан пайда болуы; 10 –
жағалаудағы суларда кездесетін мұнай компоненттерінің фотототығу процесі;
11 – судың бетіндегі бактериальді тотығу процесі (аэробты) [8].
Мұнаймен ластануда үш экологиялық фактор топтары бірлесіп әрекет
ететіні баяғыдан белгілі: 1) тұрақты өзгеріс процесінде болатын мұнай
құрамының күрделігі; 2) әрдайым өзгеріс пен дамуда болатын экожүйе құрамы
мен құрылысының гетерогендік қасиетінің күрделігі; 3) экожүйеге
(температура, ылғалдылық, қысым және т.б.) әсер ететін сыртқы факторлардың
әр алуандылығы мен құбылмалығы. Сондықтан да экожүйенің мұнаймен ластану
процесінің зардаптарын бағалау мен осы зардаптардың жолдарын қарау да осы
үш факторларды қарастыру арқылы жүзеге асырылады [3].
Мұнай мен мұнай өнімдерінің апатты түрде төгіліп кету зардаптарын жою
әдетте үш қадамда жүргізіледі:
- Төгіліп кетуді оқшаулау процесі;
- Су бетінен мұнай немесе мұнай өнімін алу немесе толығымен жою
процесі;
- жиналған өнімнің утилизациясы немесе қайта өндіру процесі.
Сондықтан да экожүйенің қалыпты күйі үшін су бетінен мұнай өнімдерін
толығымен оперативті түрде жою процесі үлкен маңыздылыққа ие [8].
Су бетінде жүзіп жүрген мұнайды тазартудың әйгілі тәсілдеріне
механикалық жою, глобулдау тәсілі, сорбция, химиялық және микробиологиялық
ыдырау және т.б. [3] түрде тазартуды жүргізу өз үлесін қосуда. Олардың
ішінде қазіргі таңда қоршаған ортаны тазарту үшін қолданылатын әдістердің
ең қолайлысы болып микроорганизмдер енгізу әдісі болып табылады. Ол
микроорганизмдер биологиялық экожүйелерді тазарту үшін органикалық
ластағыштарды көміртектің негізі ретінде пайдаланып, токсикалық мұнай
өнімдерін көмірқышқыл газы мен суға дейін трансформациялағанша экожүйені
тазартып реттейд [9,10,11].
Батыс Қазақстан жеріндегі судың мұнай мен мұнай өнімдерімен ластануы
су экожүйесінің толығымен қирауына және де су экожүйесінің қайта қалпының
келмеуіне әкеледі. Сондықтан да мұнай өндіріс шығындарын қайта өндіру
процесі үлкен мағынаға ие. Қазіргі кезде ол шығындарды азайтудың әдістер
саны көп, бірақ та оларды практикада қолдану мүмкін емес. Микробиологиялық
әдісінің артықшылығы оның мұнай концентрациясын (5% жоғары) нәтижелі түрде
төмендету және қоршаған ортаның қайта ластануын болдырмау болып табылады.
Және де сонымен қатар бұл әдіс күрделі технологияларды қажет етпейді [12].
Қазіргі кезде мұнайды тотықтыратын микроорганизмдер негізінде жасалған
препараттар ойлап табылуда. Ластанған ортаға мұнай көмірсутектерін
тотықтыра алатын таза микроорганизмдер түрлерін енгізу арқылы біз ол
экожүейлердің тазарту процесін тездетеміз. Биологиялық деградация
процесінің ұзақтығын қысқарту арқылы спецификалық субстраттарды
микроорганизмдер көмегімен суды тазарту деградация процесінің тұрақтылығын
реттейді [13,14,15]. Сонда бұл процесті қарастырғанда, біз ластанған
ортаның аборигендік микрофлорасын белсенді қалыпқа келтірумен қатар,
белсенді биодеструкторлар штаммдарына ие биопрепараттарды енгізуді да
қарастырамыз. Микробиологиялық әдісті қолдану бізге мұнайды ластанған
жерлерден оңай жолмен және көп күш қолданбай жоюға мүмкіндік береді [16].
Сондықтан да деградациялық белсенділігі басым және мұнай көмірсутектерінің
жоғары концентрацияларына төтеп бере алу қабілеті бар микроорганизмдерді
интродукциялау процесі болашақта жаңа микробиологиялық технологияларды
дамытуға және мұнаймен ластанған территорияларды қайта қалпына келтіруге
көптеген мүмкіншіліктер береді. Ол микроорганизмдер мұнай мен мұнай
өнімдерінің кез келген түрінде өсіп дами алады.
Қазіргі кезде мұнайдың биохимиялық ыдырау процесі үшін таза және
тиімді мұнай сорбенттері мен препараттары жоқ, бірақ та мұнай
сорбенттерінің орнына қазіргі кезде көбінесе гидрофобты перлит, вермикулит
және басқа да заттар қолданылады.
Перспективті бағыт болып бір заттың ішіне мұнайдың физико-химиялық
сорбциясы мен мұнайдың қоршаған ортаға түсіретін микробиологиялық фактордың
әсерінен болатын биодекструция құбылыстарының қосарланып келуі қолданылады.
Мұнайдың көмірсутектерін сорбция процесіне жіберетін заттарға
қойылатын талаптардың бірі – гидрофобты бетке ие жоғары дамыған саңылаулы
құрылымның болуы.
1.2 Мұнай, оның құрамы және қасиетті
Әлемнің барлық кен орындарының мұнайлары бір жағынан, олардың алуан
түрлерімен, екінші жағынан олардың құрамы мен құрылысында біртекті
элементтерінің болуымен және кейбір параметрлері бойынша ұқсастықтарының
болуымен ерекшеленеді. Мұнайдың әр қилы түрлерінің қарапайым құрамы әрбір
элемент бойынша 3...4% бойынша өзгереді [3-6].
Басты мұнай жасаушы элементтері, %: көміртегі - 83...87, сутегі - 12...14,
азот, күкірт, оттегі - 1...2, процент бүтіндері алуан микроэлементтерді
құрайды.
Жеңіл фракцияның басым бөлігін С5-С11 көміртегі атомдары бар метан
көмірсутектер (алкандар)құрайды. Қалыпты алкандар бұл фракцияда 50...70%
үлесіне ие болады.
Қысқа көміртегі тізбегі бар қалыпты алкандар тірі организмдерге
наркотикалық және токсикалық әсер береді. Бұл көмірсутектер организмдер
клеткаларына мембраналары арқылы жеңіл түрде енеді де, цитоплазмалық
органоидтарын дезорганизация құбылысына әкеледі.
Құрамындағы жеңіл фракцияның болуы мұнайдың басқа сипаттамаларын
корреляцияға жібереді: көмірсутекті құрам, асфальтендер мен қара майдың
жалпы саны. Мұнайдағы жеңіл фракцияның құрамын азайту оның токсикалық
қасиетін азайтады, бірақ та оның хош иісті байланыстардың токсикалық
қасиеті өседі, сонымен қатар олардың салыстырмалы құрамы да өседі. Жеңіл
фракцияның басым бөлігі әдетте топырақтың жоғарғы бетінде ыдырайды немесе
ұшып кетеді және су ағындарымен шайылып кетеді.
С12-С17 жоғары молекулы көмірсутектер мұнайдың 15...20% үлесіне тиесілі.
Қатты парафин тірі организмдер үшін токсикалық емес, бірақ та жер бетінің
шарттары бойынша қатудың жоғарғы температурасында (+18( жоғары) ол қатты
күйге келіп, мұнайдың қозғалысына кедергі туғызады. Мұнайдың циклдік
көмірсутектеріне нафтенді (циклоалкандар) және хош иістілер (арендер)
жатады.
Мұнайда нафтенді көмірсутектердің жалпы құрамы 35-дан 65%-ға өзгереді.
Нафтенді молекулалар сақиналары 5 немесе 6 мүшелі болуы мүмкін. Бір немесе
екі сақинасы бар әрбір молекулаға 50...60% нафтендердің жалпы үлесі келеді.
Нафтендердің токсикалық қасиеті жайлы мағлұматтар қазіргі кезде өте
аз. Қанған байланыстары бар нафтенді көмірсутектер өте қиын тотығады.
Қара май мен асфальтендер мұнайдың жоғары молекулы көмірсутекті емес
қоспаларға жатады. Мұнайдың құрамында олар маңызды орын алады, себебі
көбінесе олар мұнайдың физикалық қасиеттерін және химиялық белсенділігін
анықтайды. Қара май мен асфальтендер құрамына гетероатомды құрылыммен
байланысқан, құрамында ондаған сақиналары бар полициклдық хош иісті
құрылымдар жатады, олардың құрамында күкірт, оттегі және азот болады. Қара
май – тұтқыр майлы заттар, ал асфальтендер – төмен молекулярлы
ерітінділерде ерімейтін қатты заттар. Қара майдың молекулярлы массалары
500...1200 болса, ал асфальтендерде - 1200...1300 болады. Қара май мен
асфальтендер құрамының басым бөлігін микроэлементтер құрайды. Экологиялық
жағынан алғанда мұнай микроэлементтерін екі топқа бөлуге болады: токсикалық
емес (Si, Fe, Al, Ca, Mg, P және т.б.) және токсикалық (V, Ni, Co, Pb, Cu,
Ag, Hg, Mo және т.б.). Ванадий мен никель порфированды кешендер құрамына
жатады және олардың құрамының 40%-ы күлге түрленеді (0,04%-ы мұнай үшін ).
Ауыр металдар тірі организмдерге у сияқты әсер етеді. Қара майлы-
асфальтенді байланыстардың топыраққа түсіретін зиянды экологиялық әсері
оның химиялық токсикалық қасиетіне емес, топырақтың сулы-физикалық
қасиетінің өзгерісіне байланысты. Әдетте қара майлы-асфальтенді
компоненттер жоғарғы гумусты көкжиекте сорбцияланады. Гидрофобты қара
майлы-асфальтенді компоненттер өсімдіктер тамырларын толығымен қаптап алып,
оған ылғалдың өтуіне кедергі жасайды, соның нәтижесінде өсімдіктер құрғап
өліп қалады. Топырақ құрамына мұнайдың енуі оның құрамының өзгерісін
(топырақ бөлшектерінің жабысып қалуы), топырақты-ауалы режимнің бұзылуын,
қатты тотықтыну, биохимиялық белсенділіктің ингибирлеу процестерін
туғызады. Математикалық модельдеу тәсілінің қорытындысы бойынша: табиғи
жағдайларда топырақтың мұнаймен ластануы 10%-ға жетсе, онда биоценоз өзінің
бастапқы күйіне 10 жыл уақыт мерзімінде келеді, ал егер оның ластануы
жоғары деңгейге жетсе, онда биоценоздың қалыпқа келу мерзімі бірнеше
ондаған жылдарға дейін ұлғаяды.
Ауада қара майлы мұнай шапшаң түрде қоюланады, қозғалғыштық қасиетін
жоғалтады, себебі ауаның оттегі молекуласымен қосылып, қара майдың жаңа
түрленуі болады. Бұл байланыстар микроорганизмдер үшін қолжетімсіз,
сондықтан олардың биодеструкция процесі өте баяу өтеді.
Күкіртті қоспалар ішінде ең көп кездесетіндер: күкіртті сутек,
меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер, тиофендер, тиофандар және бос
күкірт. Мұнай құрамындағы азотты қоспалар – бұл көбінесе пиридин,
гидропиридин және гидрохинологиндер гомологтары [6].
Сулы ортаның қозғалысы оның ластануын топырақ пен жерге қарағанда
жылдамдатып, оған қолайлы жағдайлар туғызады. Бір жағынан, ол ластану
жерінің қиын қолжетімділігіне байланысты (әсіресе батпақты жерлерде), яғни
ағын арқылы ластанудың бір аймақтан басқа аймаққа тасымалдану мүмкіндігі,
ал екінші жағынан, ол судың бетінде жіңішке қабықша болып таралған мұнай
өнімдерін жинау қиындығы болып табылады. Судың бетіндегі қабықшаның
қалыңдығы әр түрлі болуы мүмкін.
Мұнай қабықшасы спектрдің құрамын және жарықтың суға ену қарқындылығын
өзгертеді. Шикі мұнайдың жұқа қабықшаларынан жарықты өткізу 1-10 % (280 нм)
және 60-70 % (400 нм)-ді құрайды. Қалыңдығы 30-40 мкм болатын қабықша
инфрақызыл сәулеленуді толығымен жұтып алады.
Мұнаймен ластануда үш экологиялық фактор топтары бірлесіп әрекет
ететіні баяғыдан белгілі: 1) тұрақты өзгеріс процесінде болатын мұнай
құрамының күрделігі; 2) әрдайым өзгеріс пен дамуда болатын экожүйе құрамы
мен құрылысының гетерогендік қасиетінің күрделігі; 3) экожүйеге
(температура, ылғалдылық, қысым және т.б.) әсер ететін сыртқы факторлардың
әр алуандылығы мен құбылмалығы. Сондықтан да экожүйенің мұнаймен ластану
процесінің зардаптарын бағалау мен осы зардаптардың жолдарын қарау да осы
үш факторларды қарастыру арқылы жүзеге асырылады. Мұнайдың негізгі
экологилық-геохимиялық сипаттамасы ретінде жеңіл фракцияның құрамын,
циклдық көмірсутектерді, қара май мен асфальтендер, күкіртті қоспаларды
алуға болады.
Көптеген сулы объектілердің жоғары деңгейде ластануына байланысты
мұнай өндіретін зауыттар үшін ластағыш заттардың сыртқа шығаруының шекті
түрде рұқсат етілген шығындардың жалпы нормаларын жасағанда, сулы
объектілерге шығарылатын мұнай қалдықтарының жалпы концентрациясы сол судың
өздік концентрациясымен анықталады. Балық кәсіпшілігі дамыған тоғандар үшін
шекті түрде рұқсат етілген шығындардың жалпы көлемі мына санды құрайды,
мгл: ОХҚ 15-30; ОБҚ толығымен. 3; мұнай өнімдері 0,05.
1.3 Мұнайды су бетінен жою әдістері
Теңіздер, өзен мен көлдерге мұнай мен мұнай өнімдерінің ұзақ мерзімді
төгілуінен келетін зардаптардың өзара маңызды айырмашылықтары бар олардан
мұнайды жинау және жою үшін қолданылатын әдістер де әр түрлі.
Мұнай төгілуден келетін зардаптарды жою әдістері әрекет ету
механизміне байланысты механикалық, физико-химиялық және биологиялық,
әрекет ету принципі бойынша жасанды тазарту және тазалаудың табиғи
үрдістерін интенсивтендіру (қарқындату, үдету) болып бөлінеді.
Мұнай мен мұнай өнімдерінің апаттық төгілунен келетін зардаптарды жою
үрдісі шартты түрде үш сатыдын тұрады:
- төгілу аймағын оқшаулау;
- су бетінен мұнай мен мұнай өнімдерін жинау және жою
- жиналған өнімді қайта өндеу және кері пайдаға асыру
Су бетінде мұнай таралуын тоқтату мақсатында төгілген мұнайды оқшаулау
үшін мынадай әдістер қолданылады:
1. Бондық бөгеттер. Олар өзара икемді байланыспен біріктірілетін, бөлек
құбырлы элементтер түрінде синтетикалық материалдардан жасалады. Жүзу үшін
бұл элементтер ауамен үріледі және жеңіл толтырғышпен толтырылады. Кейбір
бөгеттер ұзын тілме қабат түрінде нейлоннан, брезенттен немесе басқа
материалдан жасалады және олар жүзу күйін жүзу құралдары көмегімен
сақтайды.
Бұл құралдардың кемшілігі ретінде кеме қозғалысы қарқынды жерлерде
(порттар, кемежай) оларды қолдану кезінде бөгеттерді жинап алып, оны кері
қою қажеттілігінің туатынын айтуға болады.
2. Пневматикалық бөгеттер. Олар келесі принциптер бойынша жұмыс істейді:
жоғарғы бөлігінде саңылаулары бар ауа қысымын компрессор көмегімен
ұлғайтатын құбыр су түбіне салынады. Нәтижесінде ауа көпіршіктері мен
жоғары көтерілуші су ағынынан су бетінде горизонтальды орналасқан қабат
пайда болады. Бұл беттік ағын мұнайдың таралуына бөгет болады, себебі оның
таралу жылдамдығы қарсы келе жатқан су ағыны жылдамдығынан аз. Тынық
суларда бұндай пневматикалық бөгет қалыңдығы 5 см-дей болатын мұнай “дағын”
ұстап тұруы мүмкін. Әдіс кемшілігі ретінде су ағының жылдамдығы 0.5 мс-тан
көп болғанда ауа көпіршіктерінің жүзіп шығу кезінде тарап кетіп су бетінде
қабат құрмауы саналады. Одан басқа ауа көпіршіктері құрған қабат судан қою
салмақты күйінде пневаматикалық бөгетті басып өтіп, оның шекарасынан тыс
жерлерге тарала алтын төгілген мұнайдың эмульденуіне мүмкіндік береді.
Ағын болған жағдайда пневматикалық бөгеттің сенімділігін арттыру үшін
енетін ауа ағынына микроскопиялық сорбенттің белгілі мөлшерін енгізу
ұсынылады. (ауа: сорбент қатынасы 1:0.05-тен 1:0.2-ге дейін). Ауа
көпіршіктерімен микросфералардың қатар жүзіп шығуы микросфералардың үлкен
көтергіш күшінің арқасында көтеріліп келе жатқан су ағынының жылдамдығын
үлкейтеді. Құралып жатқан су-мұнай эмульсиясы бұзылып, мұнай
микросфералардың айналасына жиналады. Бетте пайда болатын гель тектес масса
механикалық әдіспен жиналынады. Сорбенттер формальдигитті смоладан,
мочевиноформальдегитті смоладан бола алады.
Мұнай мен мұнай өнімдерін пайдаланудың микробиологиялық әдістері
көмірсутекті тотықтырғыш микроорганизмдерді консорциумға енгізу немесе
тоғанның аборигенді микрофлорасын қоректі заттарды (N, P, K, глюкоза)
енгізу арқылы белсендетуге негізделуі мүмкін. Қатты тасымалдағыштардағы
(бентонит, силикагель, көмір, пенопласт) бактериалды препараттар кеңінен
қолданылады [3].
Суды тазартуда микробиологиялық әдісі өзінің экологиялылығының
арқасында ең перспективті әдіс болып саналады.
1.4 Микроорганизмдердің мұнай және мұнай өнімдерін деградациялаудағы
ролі
Шикі мұнайдың және мұнай өнімдерінің микробиологиялық деградациялануы
ластанған теңіздер мен топырақты тазарту проблемасы пайда болғаннан соң
қазіргі кезде үлкен мәнге ие. Мұнайдың биодеградациясы өте көп
микроорганизмдер қатысында жүреді.
Мұнайдың ыдырауына қатысты микроорганизмдер популяциясына химиялық
және физикалық факторларының әсерін зерттеген жұмыстар жүргізілген. Ыдырау
процесі оттегі қатысында, температураны 25°С дейін көтергенде және азот пен
фосфор көзі бар қосылыстарды қосқанда өседі.
Топырақтан бөлініп алынған бактериялар әртүрлі қасиетке ие мұнайда
өсуге қабілетті. Шикі мұнай құрамына жүргізілген анализдер бактериялар өсуі
үшін шикі мұнайдың қаныққан көмірсутектерін пайдаланатыны дәлелденді.
Жоғары белсенділікпен Mycobacterium lacticolum var. Alphaticum,
Mycobacterium ceroformas және кейбір Mycobacterium sp. Түрлер культуралары
ерекшеленеді.
Кейбір микробактериялар мұнайда өсіп, оның құрамын өзгерту қабілетіне
ие екені бекітілген. (Бисько,1974). Көмірсутекті тотықтырғыш
микроорганизмдер Bacillus, Bacterium, Pseudomonas, Micrococcus, Sarcina,
Planosarcina тұқымына жатады. Олар сыртқы көріністерімен ғана
ерекшеленбей, сонымен қатар қорек көзі ретінде тек көміртекті пайдалануымен
де ерекше.
Көптеген ластанған су қоймаларда мұнай және мұнай өнімдерін қорек
ретінде пайдаланатын микроорганизмдер табылды. Бұл судың бактерия арқылы
өзіндік тазару мүмкіндігін көрсетеді.
Қазіргі таңда мұнай және мұнай өнімдерін белсенді ыдырататын
микроорганизмдерді анықтау жұмыстары жан-жақты зерттелуде.
Шикі мұнай мен жанар май түрлерін әртүрлі жағдайда балдырлармен
биодеградациясын және осы процестің бактериялық культуралар қолданып
салыстырылған. Зертеуге құрамында аз мөлшерде алкандар (9%) және көп
мөлшерде ароматикалық көмірсутектер (35%) мен 39% циклоалкандар бар жанар
май алынған. Шикі мұнай құрамында 17% алкандар, 28% ароматикалық
көмірсутектер мен циклоалкандар бар.
Балдырлар мен бактериялардың мұнайды деградациялау сипаты әртүрлі.
Мысалы, жанар майды деградациялаған кезде бактериялар қаныққан
көмірсутектерге қарағанда ароматикалық көмірсутектерді көбірек ыдыратқан.
Ал шикі мұнайдың құрамындағы қаныққан көмірсутектер көбірек
деградацияланған. Шикі мұнайды қолданған кезде шайырлар мен асфальтендер
биодеградацияға ұшырайды, ал жанар май құрамындағы бұл заттар жиналады.
Бактерияларға қарағанда балдырлар циклоалкандардың төменгі гомологтарын
және ароматикалық көмірсутектерді аз пайдаланған [17].
Көптеген ғылыми жұмыстарда микробактериялар мен тектес
микроорганизмдер тұзды су қоймалары мен топырақтағы мұнай және мұнай
өнімдерін ыдыратуда маңызды роль атқаратыны көрсетілген. (Фомиченков,
2000). Сонымен бірге теңіз суларына түскен мұнайдың ыдырауына
микроорганизмдердің белсенді қатысуына қатысты жұмыстар бар.
Мұнайды деградациялайтын микроорганизмдер популяциясының құрамы
мұнайдың құрамы мен температураға байланысты. 300С температурада
микроорганизмдерге жетімді изопреноидтар, фитан мен пристан 40С
температурада жетімді, сондықтан бактериялық өсу ароматикалық көмірсутектер
есебінен жүреді.
Келесі мұнай фракциялары мұнайдың микроорганизмдерге жетімділігін
анықтайды: Н-алкандар, асфальтендер, күкірт, азот және оттегісі бар
фракциялар.
Әртүрлі микроорганизмдердің мұнай компоненттерін энергиялық және
иілімді алмасуда қолдану мүмкіндігі генетикалық ыңғайымен шартталған
ферменттік алмасу ерекшеліктеріне негізделген.
Ең бірінші тасымалдағыш микроорганизмдер – салыстырмалы жай ортада
өсуге қабілетті сапрофиттер мен зат алмасу қарқындылығымен ерекшеленетін
гетеретрофтар туралы айту керек.
Бірақ микробиологиялық трансформация реакциясына қабілетті микробтар
саны өте көп. Олардың қатарына саңырауқұлақтар (аскомицетттер,
фикомицеттер, базидиомицеттер), актиномицеттер және сол тектес организмдер
– көптеген микробалдырлар тұқымдастары жатады.
Гетероциклды негіздерді және олардың туындыларына өзгертетін
микроорганизмдер өте көп. Мысалы, трансферазды реакцияны (рибозидтер мен
нуклеотидтерді фосфорлау) таксономикалық қатынаста бір-бірінен алшақ
тұрған, әртүрлі физиологиялық типті микроорганизмдер жүргізе алады:
Achromobacter, Aerobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus,
Brevibacterium, Corynebacterium, Echerichia, Flavobacterium,
Microbacterium, Micrococcus, Proteu, Pseudomonas, Saccharomyces,
Salmonella, Sarcina, Serratia, Staphylococcus.
Н-парафиндердің ассимиляциясы Arthrobacter и Corynebacterium түлерінен
микробактериялардың туындыларын алуға себебін тигізеді. (Звягинцев, 1976).
Мұнайдың әртүрлі компоненттерінің трансформациясына қатысатын
Arthrobacter, Brevibacterium и Corynebacterium микроорганизмдер топтары
әдебиеттерде көп кездеседі. Олардың негізгі ерекшелігі
полифункционалдығында. Олар көп қосылыстарды қорек ретінде
ассимиляциялайды. Оның ішінде басқа организмдерге қиын жетімді заттарды,
мысалы, әртүрлі циклдық қосылыстарды да ассимиляциялауға қабілетті.
Бұл микроорганизмдер үшін әртүрлі метоболиттерді – көмірсулар, амин
қышқылдары, дәрумендер, нуклеотидтер және т.б. ассимиляциялау тән.
Соңында, бұл микроорганизмдердің маңызды физиологиялық келбетінің
ерекшелгі – олардың экологиялық иілімділігі, ферменттік жүйеге үндестігі
және қоршаған орта жағдайына тұрақсыз реакциясы.
Сірке қышқылдық бактериялардың, коринеформ, псевдомоналдың тасымалдау
белсенділігі ферменттік жүйені тұрақтандыру ерекшелігімен түсіндіріледі.
Мысалы, көптеген микроорганизмдер көміртек көзі ретінде нафталинді
пайдаланады. Бірақ тек Pseudomonas тұқымдас микроорганизмдер оның ыдырау
өнімі салицил қышқылын ортада жинау қасиетіне ие [18].
Сонымен бірге, микробиологиялық трансформацияның жұлдыздары әртүрлі
айналуларға себепші ерекше түрлер мен штамдар бар. Бұл жерде көмірсутектер
ондаған айналуларға дейін жасайтын Pseudomonas aeruginosa, және
Acetobacter suboxydans микроорганизмдері [19].
1.5 Судың мұнай және мұнай өнімімен ластануында сорбенттердің
қасиеттері
Соңғы кездері, мұнай және мұнай өнімдерінің төгілуі кезінде
ликвидациялаудың физико-химиялық әдіс ішінен сорбциялық әдіс кең қолданылып
жүр.
Сорбция арқылы мұнаймен ластануды су бетінен жинауға болады. Ол апат
жағдайында мұнайды жинаудың ең тиімді және қолданбалы әдісі болады, бұл
агломераттың мұнаймен байланысы кезінде сорбция үрдісі арқасында түзілетін,
әр түрлі сорбенттерді қолдануы [20].
Мұнайды жинауының техникалық шарттарының талдауы және сорбцияның
физико-химиялық заңдылықтары су бетінен мұнай және мұнай өнімдерін жинау
үшін тиімді сорбентке негізгі шарттарды қалыптастырады. Мұндай шарттар
болып: сорбенттің жоғары сорбциялық сыйымдылығы; алынатын затқа қатысты
жоғары селективтілігі; бөлінетін қоспа құраушысына қатысты сорбенттің
химиялық инерттілігі; жоғары механикалық беріктігі; регенерацияға
қабілеттілігі; төмен баға; утилизацияның жеңілдігі мен зарарсыздығы
табылады [21].
Мұнай ластануларын жою кезінде пайдаланатын сорбенттер және оның
жіктелуі келетін болсақ,зерттелген сорбенттердің барлығы үш класқа
бөлінеді: жабық құрылымды сорбенттер, ашық құрылымды сорбенттер және
талшықты құрылымды сорбенттер. Жабық құрылымды сорғыштарға мұнайды
сорғыштық түйіршіктері мен глобулалары арасына оның олеофильділігі есебінен
енгізу қабілеті тән. Бұл кезде жұтылған мұнай сорғыштың кеңістіктік құрылым
элементтеріне жабысып қалады. Талшықты құрылымды сорғыштар түрінде сияқты,
ашық глобулярлы сорғыштарға да сорбент қабатының гравитациялық күштер
әсерінен сұйықтыққа малыну қабілеті тән. Одан басқа, оларға мұнайды
соққаннан кейінгі сорбенттің кеңістіктік құрылымын қалпына келтіру үшін
уақыт қажет. Бұл кезеңде сорбент көлемі минималдық мәнінен максималды
деңгейге дейін жетеді (сорбентті сыққанда).
Қазіргі таңда әлемде мұнай төгіліп қалған жағдайларда, оны 200-ге жуық
сорбенттерді пайдалану арқылы тазартуға болады. Бұл сорбенттерді
дисперстілік, бастапқы шикізат, құрылымның уақ тесікті болуы сияқты бірнеше
белгілерге қарап жіктеуге болады.
Дисперстілігі бойынша жіктелуді жеке құрастырайық. Дисперсті
сорбенттер ұсақ-дисперсті (ұнтақтар) және ірі дисперсті (қоқыс,
түйіршіктер) болып екі топқа бөлінеді. Олардың артықшылығы мен
кемшіліктерін нақты мысалдарда қарастырайық.
Ұсақ дисперсті (ұнтақтар) сорбенттер.Ұнтақ тәрізді түрінде цемент шаңы
сияқты бейорганикалық сорбенттер мен езілмеген әк пен жануардың техникалық
май қоспасынан тұратын сорбент сияқты органикалық сорбенттер түрлері
пайдаланады.
Органикалық ұнтақ тәрізді сорбенттерді езілмеген әк пен жануардың
техникалық май қоспасынан құралатын сорбент мысалында қарастырайық.
Сорбентті дайындағанда, езілмеген әкті ұнтақтап, кейін ұнтақ тәрізді
әкқа 0,4-3% жануар техникалық майын беткейлік белсенді зат есебінде қосып,
мұқият араластырады. Осы сорбентті ластандырғыштармен араластырғанда,
сілтілі металл оксиді сумен реакцияға түсіп, гидрооксид түзіледі. Осы
үрдістің нәтижесінде мұнай және мұнай өнімдері біртекті адсорбцияланып,
ұсақ түйіршіктерден тұратын ұнтақ тәрізді зат алынады. Алынған зияны жоқ
өнімдер гидрофобты болып келеді, олардың жоғары тығыздығы мен біртекті
құрамдары болады. Бұл қалдықтарды жерге көмбей, керісінше, асфальтбетонды
қоспаға минералды тыңайтқыш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді [21].
Ірі дисперсті сорбенттер. Түйіршіктер, қоқым түрінде жасалған ірі
дисперсті сорбенттер де кең таралған. Оларға ағаш қалдықтары, қабығы,
сабан, қамыс сияқты өсімдік тектес негізден және пермит пен керамзит сияқты
минералды негізден дайындалуы мүмкін [22].
Бұл заттар арзан, алайда олардың жұту қабілеттері жоғары емес. Мұнай
сорбенттері есебінде полистирол, поливинилхлорид, полипропилен сияқты
синтетикалық материалдар мен табиғи және синтетикалық каучук пен резеңкені
пайдаланады [20].
Түйіршіктелген полистиролдың бірқатар спецификалық қасиеттері болады.
Оның түйіршіктерінен мұнай өте алмайды, сондықтан түйіршіктер арасынан оны
тек мұнай қабығының бетінде біртекті бөлістіріп қана орналастыруға болады.
Қабық жеткілікті дәрежеде қалың болса, мұнай сорбент түйіршіктерінің
саңылауларына нәтижелі өтеді. Пенопласт түйіршіктері арасындағы сұйықтық
капиллярлы күштер көмегімен ұсталып тұрады, сондықтан егер мұнай – топырақ
тазарту жүйесінің беткі қабатынан жиналған сорғыш қабатын тұндырғышқа
орналастырсақ, онда гравитациялық күштер әсерінен мұнай сорбент
түйіршіктерінен тамшылап ағып шығады. Бір тәулік ішінде сорғыш қабатынан
мұнайдың 90,9% ағып кетеді, сондықтан сорбент регенерациясы үшін тұндыру
үрдісін пайдалануға болады [21].
Су бетінен мұнай өнімдерін жұтуға арналған сорбенттер есебінде сондай-
ақ резеңке қалдықтарын ұнтақтау нәтижесінде алынатын ұсақ үгінділерді
пайдаланады. Осындай сорбенттердің ішінен дөңгелектер резеңкесінің
қалдықтарын жоғары температура көмегімен ұнтақтау әдісі арқылы дайындалған
белсенді ірі дисперстті материалдар ерекше орын алады. Бұл сорбенттердің
ерекше қасиетіне олардың суға жоғары тұрақтылығы жатады. Сорбенттердің
мұнаймен тең салмақты тоюы 3-30 мин ішінде өтеді. Пайдаланып болған сорбент
отын немесе асфальтбетонға қоспа ретінде қолданылуы мүмкін. Жоғары бағасы
мен сорғыштың жоғары олеофильділігіне байланысты жинаған мұнайды сығу
әдісімен утилизациялауға мүмкіндігінің болмауы бұл сорбенттің
кемшіліктеріне жатады [22].
Қазіргі уақытта көптеген сорбенттер пішінделген сорбенттер түрінде
өндіріледі, оларға талшықты пресстелген (сирек қолданылады) және
комбинирленген түрлер жатады.
Талшықты сорбенттер. Ластанған суды мұнай және мұнай өнімдерімен
тазарту саласында тоқымалы емес талшықты материалдар неғұрлым перспективті
болып есептеледі. Олар жасанды және синтетикалық талшықтан жасалып, яғни
техникалық мақта, синтетикалық мата және талшықтар – тоқыма өнеркәсібінің
қалдықтары болып табылады [21]. Талшықты сорбцияланған материалдың
нәтижелілігін арттыру мақсатымен арнаулы өңдеуді пайдаланады.
Гидрофобизация – материалдар бетіне суды итермелеуші заттардың жұқа қабығын
салу гидрофобизатор есебінде жоғары молекулалы май қышқылды, май қышқылының
оксиэтил спирттерін, көпатомды спирттердің алкилирленген эфирлерін және
басқа беткейлік белсенді заттарды пайдаланады. Осындай қабатпен қапталған
сорбент, гидрофобты қасиеттерге ие болады.
Жоғары өрт қаупіне байланысты берілген технологиялық үрдісте
сорбенттердің өндірілуі тоқыма өнеркәсіп кәсіпорындарында ұйымдастырулуына
рұқсат берілмейді. Сорбентті тек қана оқ дәрімен айналысатын зауыттарда
шығаруға болады.
Мұнай және мұнай өнімдері сіңіп кеткен талшықты сорбенттерді теңіз
кемелерінде немесе жердегі жылулық қондырғыларда отын есебінде пайдалануға
болады [22]. Сондай-ақ басқа да полимерлерді қолдануға болады: полиэфирлер,
поливинилдік спирт және нейлон.
Осы сорбенттердің кемшіліктеріне тоқталатын болсақ, олардың мұнай
сыйымдылықтары төмен (10-15гг), теріс температураларда сынғыш болып
келеді, мұнайды әр бір рет сыққан сайын сорбенттің мұнай сыйымдылығы шұғыл
төмендейді.
Егер сорбциялық материалды полимерлі тоқылмаған жабын түрінде жасаса,
ондай кемшіліктердің болмауы да мүмкін. Бұл жабын кез-келген гидрофобты
полимерлі, өзара бекітілген, тығыздығы 0,01 – 0,06гсм3 аспайтын
талшықтардан орындалуы тиіс. Соның есебінен регенерация кезінде жоғары
нәтижелілік байқалады. Талшықтар біріккен жерлер гидрофобты қабықпен
жабылғандықтан, сорбциялық материалдың механикалық беріктігі қамтамасыз
етіледі. Жабын құрамында оңай балқитын полиолефинолды талшықтар 10%-ға
жетсе, оларды 120-160°С температурада термиялық өңдеу жолымен бір-біріне
жалғайды. Мұнай адсорбенттерден полимерлі қабық көмегімен оңай сығылады, ол
қатып қалғаннан кейін мықты бекініп кетеді. Осы шарттарды орындап отырып,
өзінің физико-химиялық қасиеттерінен айырылмаған сорбциялаушы материалдарды
өндіруге болады [20].
Полимерлі жабын түріндегі сорбциялаушы материалдың су бетінен мұнайды
сору үрдісін қарастырайық. Сорғышты суға қондырып, гидрофобты талшықтарды
мұнайға батырады, сол кезде талшықаралық қуыстар мұнаймен толтырылып, ол
капиллярлы әсер нәтижесінде жоғарыға қарай көтеріледі. Онымен бірге
мұнайдың жаңа порциялары бірге кетіріледі. Алайда сорбент сыйымдылығының
негізгі бөлігін талшық материалы мен мұнайдың бір-бірінен туыстығына
негізделген сорбция нәтижесі қамтамасыз етеді ( Ван–дер–Вальс күштері).
Комбинирленген сорбенттер. Осы жіктелуде қарастырылатын сорбенттердің
соңғы түрі – комбинирленген сорбенттер. Олар пакеттер немесе өткізбелі
қабықшадан дайындалған маттардан өндірілуі мүмкін.
Мысалы, үш қабатты сорбент құрамында келтірілген және ұнтақталған
целлюлозалы өсімдік тектес қалдықтардан құралатын ішкі қабат және мақта
қалдықтарынан жасалған сыртқы қабаттары болады ( мақта қалдықтары - 40-70%
, целлюлозалық қалдықтар - 30-60%).
Целлюлозалық сорбент есебінде сабанды немесе қамысты тор және құрылымы
капиллярлы арналар шоғы түріндегі ағаш қалдықтары сияқты ауыл шаруашылық
қалдықтар пайдаланылған.
Үшқабаттың сорбенттің іс жүзіндегі мұнай сыйымдылығы мақта немесе
целлюлозалық сорбенттерді және пайдаланғанға қарағанда 10-20% жоғары болып
келеді. Сорбенттің сыртқы қабаттарында орналасқан гидрофобтылығына
байланысты мұнай селективті түрде сіңіп, кейіннен пакеттің орталық
қабатында орналасқан екінші неғұрлым арзан сорбентпен сорбцияланады.
Мақта және целлюлозалық қалдықтар негізінде дайындалған үш қабатты
сорбенттерді пайдалану келесі мүмкіндіктерді береді:
- мақта сорбентінің сыртқы қабаттарымен сорбцияланатын мұнайды
қосымша ұстап тұру үшін қолайлы жағдайларды жасау арқылы, мұнай сыйымдылығы
төмен целлюлозалық сорбенттердің (ауыл шаруашылығындағы көптоннажды
қалдықтар) нәтижелілігін арттыру;
- мұнай және мұнай өнімдерін төгілуі жөніндегі ликвидациялық,
табиғатты қорғау шараларын өткізуге арналған шығындарды төмендету.
Табиғи сорбенттер. Соңғы кездегі өнеркәсіпте табиғи сорбенттер де кең
қолданыс тапқан. Оларды адсорбенттер, кептіргіштер, толтырғыштар,
катализаторлар, т.б. есебінде пайдаланады. Табиғи сорбенттерге қатысты
қызығушылық кездейсоқ емес. Ол табиғатта кең таралып, арзан тұрады әрі
сорбциялық қасиеттері жоғары болғанымен де, өндіру технологиясы өте
қарапайым .
Табиғи сорбенттердің маңызды ерекшелігі – оларды өңдеудің түрлі
әдістерінің көмегімен (термиялық, қышқылдық, тұзды, т.б.) модификациялау
мүмкіндігі. Қышқылдық, сілтілі және тұзды өңдеудің бағыты сорбент
микроқұрылымын өзгертуіне, оның уақ тесіктілігін мен үлесті беткі қабатының
ұлғаюына негізделген. Басқа жағынан, алмастырушы катиондар құрамының
өзгеруі есебінен оның ион алмастырушы қасиеттері жоғарылайды. Термиялық
өңдеу кезінде адсорбциялық сыйымдылығының ұлғаюы адсорбциялық су мен кейбір
басқа да компоненттерді алып тастау есебінен жүреді. Керамзитті қиыршық
тасты алу мақсатымен саз балшықты қазбаларда күйдіргенде , су алынудың
жарылыс сипаты байқалады, бұл уақ тесіктілігінің көлемінің өсуіне әкеліп
соғады. Бұл алынған өнімдерді түрлі сорбциялық – сүзгіш материалдар,
толтырғыштар есебінде пайдалануға мүмкіндік береді.
Физико-химиялық қасиеттерін өзгертіп, адсорбциялық сыйымдылығын
өзгерту қазіргі уақытта тиімді бағыттардың бірі болып табылады. Бұл табиғи
сорбенттерді пайдалану диапозоны кеңейтуге мүмкіндік береді. Су, ауа және
топырақты техногенді ластаушылардан тазартудың нәтижелі арзан
технологияларын құрастыру мәселесі тұрғанда, табиғи сорбенттің
артықшылықтары ерекше білінді [22].
Кейбір табиғи сорбенттердің қасиеттері. Құм және құмдақтар – жер
қабығының ең кең таралған кен- қазблардың бірі. Олар жердің көлемінің
шамамен 15 бөлігін құрайды. Құм құрамына кіретін минералдарға қарай оларды
кварцты, қалақшалы, бланк мүйізді деп бөлінеді.
Құм – борпылдақ, цементтелмеген дәнді материал болып табылады. Құм
дәндері өзара тек бірнеше нүктелерде түйіседі, сол себептен олардың
арасында ашық құйылысқан көлемді қуыстар жүйесі сақталған. Осыған
байланысты құм ұсақ тесікті болып келеді [23]. Барлық құм түрлерінің ішінен
кварц құмы кең таралған. Онсыз ешбір өнеркәсіптік, адамзаттық немесе жол
құрылысы және бетон, цемент, шикізат кірпіші, сондай–ақ сүзгіш материалдар
мен сорбенттердің өндірісі өтпейді.
Мүктер – жер бетінде немесе тұщы суда өсетін, мүк тәрізді бөліміне
біріктірілетін автотрофты өсімдіктер. Оларды үш классқа жіктейді:
антроцетті, бауыр үсті және жапырақты немесе жапырақ-сабақты.Олар табиғатта
кеңінен таралған. Теңіздер, сортаңды топырақ пен эрозияға қатты ұшырап
қалған жерлерден басқа, барлық жерде өсе береді. Антроцетті және бауыр үсті
мүктер, негізінен, ылғалды климатты тропикалық елдерде таралған, кейбірлері
ғана құрғақ жерлерде өсуге бейімделген. Жапырақты мүктер барлық жерде өседі
, әсіресе ылғалы мол орман, тоғайларда дамудың жоғары шегіне жетеді;
батпақты жерлерде мүктер көмір кендерін түзуге қабілетті.
Жапырақты мүктер мүк тәрізділердің басқа класстарынан ерекшеленеді
(Musli). Олардың денелері жапырақ пен сабақтан құралады, соның көмегімен
мүктер суды сіңіреді. Бұл класс үш класс асты түрден тұрады: сфагналық
мүктер, андреев және бриев мүктері. Солардың ішінен сфагналық мүктер үлкен
қызығушылық тудырады (Sphagnidae). Ол көпжылдық өсімдік; ол жапырақтары
бар сабақтан тұрады. Бұл мүктің сабақтары әдетте жұмсақ әрі сынғыш келеді,
борпылдақ болып келетіндіктен тін өсе береді [24].
Сфагнум мүгінің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz