СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ПОЧВЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1994 года по МПК C02F3/34 E02B15/04 

Изобретение относится к биологической очистке воды и почвы от нефтепродуктов, к охране окружающей среды и может быть использовано в нефтехимической, нефтеперерабатывающей, микробиологической, фармацевтической промышленности с целью очистки от нефтепродуктов; отработанных сточных вод, содержащих промежуточные продукты их окисления, различных емкостей, почв, водных поверхностей рек, озер.

Известна способность микроорганизмов усваивать углеводороды жидких и газообразных нефтепродуктов и широко используется в настоящее время в биотехнологии с целью получения белка, различных физиологически активных веществ и т.д. С другой стороны окисление различных нефтепродуктов микроорганизмами в настоящее время стало причиной возникновения существенных проблем в сфере нефтехимии, нефтепереработки, а также при эксплуатации и хранении их на колхозных и совхозных нефтекомплексах, так как такие нефтепродукты как моторные масла, дизельное топливо, образуют осадки, осмоляются, что приводит к усиленному отложению нагара на клапанах, поршнях, в резервуарах хранения и т. д., тем самым приводят к ухудшению режима работы двигателя, либо полному выходу его из строя, загрязнению резервуаров, цистерн и почвы нефтепродуктами.

Известны способы утилизации и очистки трудноокисляемых углеводородов, промежуточных продуктов окисления н-алканов бактериями, дрожжами, грибами с целью увеличения выхода от сырья, снижения загрязнений на очистные сооружения (авт.св. СССР N 944335, кл. С 12 N 1/26, N 1156354, кл. С 02 F 33/34). Известны микроорганизмы, окисляющие различные нефтепродукты на конструктивный обмен для получения белково-витаминных концентратов с одной стороны и снижения загрязнений на очистные сооружения с другой стороны, например н-алканы С₁₀-С₄₀ (см. авт.св. СССР N 525751, кл. С 12 K 3/00, N 558535, кл. С 12 К 1/00);
- дизельное топливо (см. авт.св. СССР N 772226 кл. С 12 11/08, N 925114 кл. С 12 N 1/00, N 538566, С 12 К 3/00;
- кубовый остаток (см.авт.св. СССР N 501581, кл. С 12 К 3/00; N 558535, кл. С 12 К 1/00; N 843468 кл. С 12 N 1/26;
- сырую нефть (см.авт.св. СССР N 803482, кл. С 12 N 15/00; N 558535, кл. С 12 К 1/00).

Известен способ разложения нефти и нефтепродуктов с использованием грибов рода Aсtinomucor elegans (E. oliam) штамм N ТС-405, АТСС 20613, Gcotrichum marium, Thirumalachar sp. nov АТСС 20614 патенты США N 4415662, кл. C 12 N 11/14, 1/26, C 10 O 32/00, N 4415661, кл. С 12 N 11/00, 11/26, 1/14 C 10 32/10.

Недостатком этих способов является низкая скорость роста предлагаемых штаммов грибов и более сложная питательная среда, содержащая биостимуляторы роста грибов, более длительный период адаптации к нефтепродуктам.

Известен способ очистки нефтяного дистиллята, полученного микробиологической депарафинизацией нефти, от продуктов метаболизма реагентной обработкой. В качестве реагентов используют ионообменные высокомолекулярные соединения, а перемешивание осуществляют в псевдоожиженном слое ферромагнитной насадки воздействием неоднородного вращающегося электромагнитного поля (см. авт.св. СССР N 1474099, кл. С 02 F 1/48).

Недостатком данного способа очистки нефтяного дистиллята является применение дорогостоящих ионообменных соединений, а также сложного оборудования.

Известен способ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов для очистки токсических веществ, например, анилино-формальдегидных смол, содержащих 2,4% фенола, 3,6% метанола и 2,3% формальдегида, бензол, крезол, ароматические амины в том числе анилин, в процессе периодического и непрерывного культивирования микроорганизмов на носителе (см.авт. св. СССР N 1409657, кл. С 12 N 15/00, C 02 F 3/34).

Недостатком способа является срок адаптации 2 мес и неспособность окислять нефть.

Известен химический способ очистки резервуаров от смолистых веществ, остатков нефтепродуктов с помощью моющего средства Лабомид-203 при температуре 75-80^о и концентрации его до 40 г/л и напоре струи моющего раствора Р - 4 Кгс/см³ (см. диссертацию Логинова В.А. Разработка и исследование показателей и технических средств в целях совершенствования системы обслуживания на нефтекомплексах колхозов и совхозов).

Наиболее близким к предложенному является способ применения микроорганизмов в комбинации с ПАВ для синергического диспергирования пролитой на воду нефти, с целью диспергировать в морской воде слой углеводородного масла - сырой нефти - его обрабатывают химическим диспергатором, который содержит (в мас.%) моноолеата сорбитана-9; водного диоктилсульфосукцината натрия-15; аддукта моноолеата сорбитана с окисью этилена-15; изопарафинового растворителя-61 в комбинации с микроорганизмами микрококкус церификанс. Массовое отношение диспергатор: культура микроорганизма : нефть- 1:1:100.

Недостатком известного способа является дороговизна диспергаторов и их отсутствие для промышленных условий применения (см.патент США N 4146470, кл. С 12 В 1/00).

Целью изобретения является упрощение способа, а также охрана окружающей среды.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе очистки воды и почвы от нефтепродуктов, включающем культивирование микроорганизмов на минеральной питательной среде, содержащей в качестве источника углерода различные нефтепродукты, согласно изобретению осуществляют культивированием ассоциативных культур. В качестве ассоциативных микроорганизмов использованы Candida tropicalis ВСБ-637 и Mycococcus lactis ВСБ-Д-5, ВСБ-574, Acinetobacter oleovorum subsp. paraphinicum ВСБ-576 и Candida guilliermonolii ВСБ-638. Наиболее активные подобранные ассоциативные культуры утилизируют депарафинизаты дизельного топлива, моторные масла, нефтепродукты с осмоленными осадками. Степень утилизации при оптимальных условиях для каждой подобранной ассоциации выражена в % от исходного сырья.

П р и м е р 1. Ассоциативные штаммы бактерий Mycococcus lactis ВСБ-Д-5 и дрожжей Candida tropicalis ВСБ-637 (авт.св. СССР N 538566 и N 525761) выращивали в периодических условиях при температуре 30-34^о, рН среды 5,5-6,0 на минеральной среде N 9, где на 1 л воды используется 10 г аммония фосфорнокислого однозамещенного, 10 г калия фосфорнокислого двузамещенного, 0,7 г магния сернокислого, по 12,5 мг микроэлементов сернокислых солей: железа, цинка, марганца и 3 мг меди. В качестве источника углерода использовали такие вещества, как моторное масло, нефтепродукт с осмоленным осадком в концентрации 0,5 об.%, депарафинизат дизельного топлива в концентрации 10 об. % . Засевной односуточный материал выращивали на сусло-агаре дрожжи и бактерии на МПА, смывали стерильной водой и задавали в качалочные колбы по 0,1 г сухого вещества на 1 л минеральной среды или по оптической плотности 0,1 единиц для дрожжей и 0,05 единиц для бактерий.

В результате ферментации получили концентрацию биомассы за трое суток культивирования соответственно 1,7-3,7-5,6 г АСВ/л, что равно утилизации нефтепродуктов на 34, 74 и 70%. Соотношение дрожжей и бактерий в колбах определяли подсчетом выросших колоний %, посев производили по 0,1 мл на твердые среды: сусло-агар со стрептомицином 400 мкг/мл, чтобы подавить рост бактерий и на МПА с нистатином 50 мкг/мл, чтобы подавить рост дрожжей. Соотношение в периодическом режиме культивирования составило 40% дрожжей и 60% бактерий. Увеличение выхода составило на 18,4% по сравнению с монокультурой. Это позволило слить культуральную жидкость практически без масляной эмульсии, что предопределяет в практическом плане очистку различных емкостей и водной поверхности от нефтепродуктов, а также окисление их в почве.

П р и м е р 2. Термотолерантные ассоциативные штаммы бактерий одного рода Mycococcus lactis ВСБ-574 и ВСБ-Д-5 (см.авт.свид. СССР N 511742 и N 558535) выращивали в течение двух суток периодическим способом при 40-42^о, рН среды 6,8-7,0, на минеральной среде N 9, описанной в примере 1. Засевной односуточный материал выращивали на МПА и смывали стерильной водой, засев производился по 0,1 г сухого вещества на 1 л среды или по оптической плотности 0,05 единиц. В качестве единственного источника углерода использовали те же вещества, описанные в примере 1. Соотношение ассоциативных культур бактерий определяли высевом на МПА с различными концентрациями антибиотиков (см. таблицу).

В результате культивирования получили концентрацию биомассы соответственно 1.0-3,7-5,0 г АСВ/л, утилизация при этом составила 25, 74, 62,5%. Это также позволило слить культуральную жидкость без нефтяной эмульсии и данная ассоциация может быть применена для очистки водной поверхности и емкостей от нефтепродуктов, а также сточных вод, содержащих нефтепродукты.

П р и м е р 3. Ассоциативные культуры Candida guilliermonolii subsp. paraphinicum ВСБ-638 и Acinetobacter oleovorum subsp. paraphinicum ВСБ-567 выращивали периодическим способом в течение 72 ч на минеральной среде и источниках углерода, описанных в примере 1, при температуре культивирования 34-36^о, рН среды 5,5-6,0. Засевной материал односуточный выращивали на сусло-агаре и на МПА, смывали стерильной водой, засев производился по 0,1 г сухого вещества на 1 л среды или по оптической плотности 0,1-0,05 единиц. В качестве единственного источника углерода использовали те же вещества, описанные в примере 1. В результате ферментации получили концентрацию биомассы соответственно 1,4-3.9 и 8,4 г АСВ/л, выход от заданного сырья составил 28, 78, 93%. Соотношение дрожжей и бактерий в колбах определяли подсчетом выросших колоний в %, а также высевом на МПА с различными антибиотиками для учета бактерий и сусло-агар для дрожжей. Соотношение в периодическом режиме культивирования составило 50% дрожжей и 50% бактерий. Увеличение концентрации биомассы у смешанных культур составляет 12%. Отработанная жидкость не содержала масляной и нефтяной эмульсии, что позволяет предложить данную ассоциацию использовать в практических целях для очистки от нефтепродуктов водных и почвенных поверхностей.

П р и м е р 4. Ассоциативные штаммы бактерий рода Acinetobacter oleovorum ВСБ-567, Mycococcus lactis ВСБ-574 и ВСБ-Д-5 выращивали в периодических условиях при температуре 40-42^о, рН среды 6,8-7,0, на минеральной среде N 9, указанной в примере 1. Засевной односуточный материал выращивали на МПА, смывали стерильной водой и засевали в колбы по 0,1 г сухого вещества на 1 л или по оптической плотности 0,05 единиц. В качестве единственного источника углерода использовали те же вещества, описанные в примере 1. В результате ферментации получили концентрацию биомассы соответственно 1,7-3,7-7,4 г АСВ/л от заданного сырья выход составил 34, 74, 82%. Соотношение ассоциативных культур определяли высевом на МПА с различными антибиотиками (см. таблицу). Это также позволило слить жидкость без нефтяной эмульсии.

П р и м е р 5. Ассоциативные штаммы бактерий рода Acinetobacter oleovorum subsp. paraphinicum ВСБ-567, Mycococcus lactis ВСБ-574, ВСБ-Д-5, и штамм дрожжей С. tropicalis ВСБ-637 выpащивали на минеральной среде N 9, указанной в примере 1 при температуре культивирования 38-40^о, рН среды 6,0-6,5. Засевной материал выращивали на МПА бактерии и на сусло-агаре дрожжи, задавали в колбы в концентрации 0,1 г сухого вещества или по оптической плотности 0,05 единиц бактерии и 0,1 единиц дрожжи. В качестве единственного источника углерода использовали те же вещества, описанные в примере 1. Соотношение ассоциативных культур определяли высевом на МПА с различными концентрациями антибиотиков (см. таблицу) и для дрожжей использовали сусло-агар со стрептомицином в концентрации 400 мкг/мл.

В результате культивирования получили концентрацию биомассы соответственно 1,7-4,8-8,5 г АСВ/л, утилизация при этом составила 34, 98, 94%. Это также позволило слить культуральную жидкость без нефтяной эмульсии и данная ассоциация может быть применена для очистки водной поверхности и емкостей от нефтепродуктов.

П р и м е р 6. Ассоциативные штаммы дрожжей С.tropicalis ВСБ-637. С.guilliermonolii ВСБ-638 и бактерий ВСБ-567, ВСБ-574, ВСБ-Д-5, Acinetobacter oleovorum subsp. paraphinicum, Mycococcus lactis, Mycococcus lactis выращивали в периодических условиях при температуре 38-40^о, рН среды 6,0-6,5. Засевной материал выращивали сутки на МПА бактерии и на сусло-агаре дрожжи, смывали стерильной водой и засевали в колбы по 0,1 г сухого вещества на 1 л среды, или по оптической плотности 0,05 ед. для бактерий и 0,1 ед. для дрожжей. В качестве единственного источника углерода использовали те же вещества, описанные в примере 1. В результате ферментации получили концентрацию биомассы соответственно 2,0-5,0-9,1 г АСВ/л, выход от заданного сырья составил 50, 99, 99%. Соотношение ассоциативных культур определяли высевом на МПА с антибиотиками для разделения бактерий и на сусло-агар со стрептомицином 400 мкг/мл для дрожжей. Для определения соотношения дрожжей вида Сandida tropicalis и C. guilliermonolii в присутствии бактерий использовали сусло-агар с трифенилтетрозолием хлористым (ТТХ) 25-50 мкг/мл плюс стрептомицин 400 мкг/мл для подавления роста бактерий, при этом дрожжи С. tropicalis окрашиваются в малиновый цвет, а дрожжи С.guilliermonolii не окрашиваются или имеют светло-розовый цвет (см.авт.св. СССР N 1381993, кл. С 12 N 1/16). Данная ассоциация может быть применена для очистки водной поверхности и емкостей от нефтепродуктов.

Таким образом, для решения важнейшей проблемы защиты окружающей среды обитания любого живого организма и возвращения в народное хозяйство водных, земельных и металлоемких ресурсов использование предлагаемого способа позволит окислить различные продукты нефтяного происхождения, продуктов их окисления в широком диапазоне температур культивирования и рН среды.

Предлагаемый способ экономически более рентабелен, не требует дорогостоящих сорбентов, оборудования, не требует длительного периода адаптации в отличие от ранее предложенных способов очистки.

Использование: очистка воды и почвы от нефтепродуктов. Сущность: в загрязненную среду вносят консорциумы микроорганизмов дрожжи: бактерии, бактерии: бактерии при следующем их видовом составе: Candida tropicalis - Mycococcus lactis или Mycococcus lactis - Mycococcus lactis, или Candida guillermondii - Acinetobacter oleovorum subsp. paraphinicum.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ПОЧВЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ, предусматривающий внесение в очищаемую среду микроорганизмов с питательной средой, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления способа, в качестве микроорганизмов используют консорциумы дрожжи: бактерии или бактерии: бактерии при следующем их видовом составе: Candida tropicalis и Mycococcus lactis, или Mycococcus lactis и Myccoccus lactis, или Candida guillermondii и Acinetobacter oleovorum subsp. paraphinicum.