Пермские ученые разработали эффективные технологии очистки грунтовых вод и рек

Технология пермских ученых позволяет очистить грунтовые воды от нефти и нефтепродуктов / ЕНИ ПГНИУ

Николай Георгиевич, в каких разработках ученых сегодня в большей степени заинтересованы добывающие и перерабатывающие компании, работающие на территории Пермского края?

Николай Максимович:В Прикамье добыча полезных ископаемых ведется более 300 лет. В частности, это месторождения калийных солей, нефти, угля, хромитов, золота, алмазов и некоторых других. И деятельность добывающих предприятий оказывает существенное техногенное влияние на окружающую среду. Однако до середины XX века на экологические проблемы, вызванные активным освоением недр, внимания практически не обращали. Сегодня природоохранное законодательство обязывает предприятия соблюдать определенные нормы, поэтому они обращаются за помощью к ученым и используют разработанные ими технологии для ликвидации ущерба, нанесенного окружающей среде, или его предупреждения.

Значительный вред наносят добыча, переработка, транспортировка нефти и нефтепродуктов. С загрязнением почвы, грунтов и поверхностных вод нефтепродуктами научились достаточно успешно бороться, но очистка становится затруднительной, когда они достигают уровня грунтовых вод. Оттуда нефтепродукты попадают в ближайшие водные объекты и загрязняют их. Существующие технологии очистки дорогостоящие и не обладают высокой эффективностью. С их помощью грунтовые воды откачивают на поверхность, очищают и закачивают обратно.

Мы предложили менее дорогой и более действенный метод, который предусматривает закачку с помощью специальных устройств кислорода и культур аборигенных микроорганизмов в грунтовые воды. Микроорганизмы разлагают нефтепродукты на кислород и углекислый газ. Совместно с нашими коллегами из компании "Лаборатория неразрушающего контроля" на основе этого метода мы разработали и запатентовали комплекс очистки грунтовых вод, загрязненных растворенными нефтепродуктами, и способ очистки грунтовых вод, загрязненных растворенными нефтепродуктами. Натурные испытания показали его высокую эффективность. Сейчас совместно с конструкторским бюро ПГНИУ ОКБ "Маяк" в рамках гранта министерства образования и науки Пермского края начинаются работы по разработке серийного производства таких устройств, а также ферментера для наращивания биомассы аборигенных микроорганизмов.

Николай Максимович: Среди потенциальных потребителей как крупные нефтедобывающие и нефтеперерабатывающие предприятия, так и сравнительно небольшие нефтехранилища и даже автомобильные заправки. Дело в том, что практически на любом предприятии, где используются нефтепродукты, периодически происходят утечки. Они могут быть большими или не очень, но с годами на глубине нескольких метров под производственными мощностями появляется так называемая линза - слой углеводородов на поверхности грунтовых вод. В случае ее попадания в водные объекты предприятию придется заплатить крупный штраф за загрязнение окружающей среды. Наша технология позволяет этого избежать. С помощью сети скважин мы устанавливаем своеобразный барьер на пути нефтепродуктов, переносимых грунтовыми водами. Процесс очистки происходит достаточно быстро, автономно и не требует подключения к электрическим сетям.

Разрабатывают ли ученые ПГНИУ технологии очистки промышленных сточных вод?

Николай Максимович: Конечно, ведь они очень актуальны для крупных промышленных предприятий края. Так, группа ученых Пермского классического университета совместно с коллегами из ПНИПУ разработали новую технологию очистки промышленных стоков от соединений азота. В ее основе - специальный реагент, проходя через него загрязненная вода постепенно очищается от примесей.

Технология уже прошла тестирование на отстойнике одного из предприятий Корпангского железорудного месторождения в Карелии. Для проведения испытаний был построен водоем глубиной 15 метров и объемом 250 кубических метров, оборудованный противофильтрационным экраном. Из резервуара сточные воды самотеком поступают в систему очистки, она состоит из модулей, наполненных смесью реагентов, среди которых песок, железные опилки и уголь, и постепенно очищается от примесей. В результате нитрат-ионы восстанавливаются до азота, он улетучивается, а ионы металлов оседают на геохимическом барьере. После трех стадий фильтрации карьерную воду ожидает еще одно препятствие - торфяная траншея, там вода окончательно очищается.

Тестирование показало хорошие результаты: уже после первой стадии очистки новым фильтром концентрация нитратов снизилась до 5-10 миллиграммов на литр. При этом предельно допустимая концентрация нитратов в природной воде составляет 40 миллиграммов на литр.

Николай Максимович: Одно из наших исследований посвящено проблемам загрязнения рек Кизеловского угольного бассейна изливами кислых вод из ликвидированных в начале 2000-х годов шахт, а также стоками с породных отвалов. Изливы кислых шахтных вод и стоки с отвалов содержат большое количество компонентов, значительно превышающих предельно допустимые концентрации (железо, магний, марганец, бериллий, цинк, свинец и другие). Все они негативно влияют на окружающую среду. Проще говоря, речки в зоне загрязнения, особенно Кизел, Северная Вильва, Косьва, Усьва, стали рыжего (ржавого) цвета. Ученые Естественнонаучного института ПГНИУ разработали и запатентовали новую технологию предотвращения образования кислых стоков с отвалов горнорудной промышленности. В частности, предложили использовать реагент-раскислитель - побочный продукт содового производства, состоящий из частиц кальцита, который можно наносить на поверхность отвала.

Еще одна технология, предполагающая использование недорого реагента-раскислителя для очистки изливов кислых шахтных вод, уже прошла испытания и показала свою эффективность. В дальнейшем она может быть применена на всей территории Кизеловского угольного бассейна.

Как можно предотвратить экологические проблемы, которые могут возникнуть в результате освоения недр?

Николай Максимович: Чтобы избежать проблем подобного рода, необходимо проводить мониторинг окружающей среды на территориях, где в обозримом будущем предполагается добыча полезных ископаемых и постройка промышленных объектов. Сейчас мы осуществляем такой мониторинг на Верхнекамском месторождении калийных солей по заказу компании "ЕвроХим - Усольский калийный комбинат". Совместная работа ученых и представителей бизнеса показала, что экологические проблемы можно предотвратить еще на этапе проектирования крупного производственного комплекса.