СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДОЕМОВ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК C02F1/40 

Изобретение относится к охране окружающей среды от загрязнений водоемов нефтью и нефтепродуктами.

Розлив нефти и нефтепродуктов на поверхности природных водоемов и осадки нефтяных загрязнений на дне природных водоемов являются причиной гибели растений и животных, ухудшения среды обитания человека. Для устранения загрязнений на поверхности водоемов предложены механические, химические и биологические способы очистки поверхности водоемов. Например, для очистки загрязненных поверхностей воды от нефтепродуктов используют пенопласт, активированные угли, пемзу, перлит и другие сорбенты .

Недостатками известных способов являются их малая эффективность и ограниченность применения, большая трудоемкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ для борьбы с загрязнениями поверхности природных водоемов путем обработки поверхности водоемов живыми микроорганизмами .

Недостатками этого способа являются его низкая эффективность вследствие рассеяния активного вещества в объеме водоема, невозможность очистки от нефтепродуктов, находящихся в толщине воды и на дне водоема, низкая производительность.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки водоемов за счет одновременной очистки поверхности от нефти и нефтепродуктов, возможность их нейтрализации в толщине воды и на дне водоема и интенсификация процесса.

Это достигается тем, что очистку водоема производят путем обработки поверхности водоема полиакриламидом, содержащим 5-80% гель-фракции с иммобилизованными в нем аэробными морскими микроорганизмами, выбранными из группы Alteromonas Vibrio, Pseudomonas, Delia, Moraxella, Bacillius, Flovabacterium, Micrococcus, Micobacterium или их смесями.

Дополнительная интенсификация очистки водоема достигается также тем, что при использовании предлагаемого способа очистки воды в полиакриламидном геле дополнительно иммобилизован кофермент на основе производных хинона, которые являются акцепторами электронов, например убихинон или полимер производных хинона (полициклический хинон). Полимерный хинон должен хотя бы частично растворяться в воде. Пригодность полимерного хинона устанавливают по качественной реакции с белком в кислой или щелочной среде.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхность водоема, покрытую слоем нефтепродуктов, обрабатывают лиофилизированной композицией, содержащей иммобилизованные в полиакриламидном гидрогеле клетки аэробной микрофлоры и полимерные производные хинона.

В качестве микроорганизмов используются штаммы бактерий, выбранные из группы Alteromonas, Vibrio, Pseudomonas, Delia, Moraxella, Bacillius, Flovabacterium, Micrococcus, Micobacterium или их смесь. Эти микроорганизмы способны преобразовывать органический субстрат и совместимы друг с другом, хорошо работают при повышенной минерализации воды, например морской.

Для реализации данного способа необходимо иметь полиакриламид, содержащий 5-80% гель-фракции. Остальная часть полимера - растворимая золь-фракция. Необходимость иметь полиакриламид различного фракционного состава связана с различием в области действия каждой из фракции. Золь-фракция обладает флокулирующим действием и в начальный момент очистки работает в основном на поверхности водоема. По мере образования биомассы микроорганизмы оседают в составе флокул на дно и инициируют очистку дна водоема от загрязнений. Микроорганизмы, иммобилизованные в частицы геля полиакриламида, работают более эффективно, чем свободные клетки, и работают как на поверхности, так и после оседания гелевых частиц на дно.

Наибольший эффект способ имеет при использовании полиакриламида, содержащего 5-80% гель-фракции. Опытным путем установлено, что при содержании гель-фракции менее 5% снижается общая эффективность способа вследствие вымывания микробной массы с поверхности воды и снижения эффективности очистки дна из-за снижения концентраций микроорганизмов на дне. При количестве гель-фракции более 80% снижается эффективность очистки поверхности за счет снижения флокулирующего действия полимера.

Ускорение процесса очистки водоема достигается путем иммобилизации в гелевых частицах одновременно микробных клеток и кофермента к реакциям окислительно-восстановительного цикла.

После контакта с водой происходит активация микроорганизмов и начинается процесс переработки органического субстрата - нефтепродуктов. При этом композиция разделяется на две части. Часть, содержащая клетки, кофермент, гель-фракцию и частично гель-фракцию полиакриламида, остается на поверхности и производит переработку нефти на поверхности водоема. Другая часть, содержащая иммобилизованные в геле микроорганизмы и кофермент, оседает на дно водоема и начинает преобразование остатков донных нефтяных отложений.

Процесс преобразования поверхностных загрязнений происходит под действием связанных с микромолекулами золь-фракции и частично иммобилизованных в частицах геля микроорганизмов. Процесс преобразования субстрата ускоряется за счет увеличения локальной концентрации кофермента в гелевых частицах и макромолекулах. Золь-фракция полиакриламида обладает флокулирующим действием, что приводит к тому, что микроорганизмы включаются в флокулы, которые по-мере образования достаточной массы отрываются от поверхности и седиментируют на дно, где инициируют новый цикл преобразования органического субстрата уже на дне водоема. Процесс преобразования субстрата на дне водоема начинается после осаждения частиц полиакриламидного геля с иммобилизованными в нем микроорганизмами и клетками микрофлоры и кофермента. Этот процесс усиливается за счет процесса флокуляции микроорганизмов, образующихся на поверхности.

В дальнейшем образовавшаяся биоамасса - белок служит пищей для более крупных организмов. Таким образом предлагаемый способ не только не является вредным для окружающей среды, но и способствует интенсификации биологических процессов высших организмов.

Предложенный способ очистки водных сред от загрязнений позволит получить следующие преимущества:
ускорит процесс очистки поверхности природных водоемов от нефтяных загрязнений;
позволит нейтрализовать нефть, находящуюся не на поверхности, а в толщине воды и на дне;
вредный побочный эффект от применения данного способа отсутствует.

Заявляемый способ был испытан при очистке загрязненной поверхности и дна в лабораторных условиях.

П р и м е р 1. В качестве модели природного водоема использовали химический стакан объемом 1 л, заполненный 0,5 л морской воды. На поверхность воды вводили 3 г нефти и выдерживали до образования однородной пленки нефти на поверхности. Далее на поверхность нефти наносили 0,2 г полиакриламидного геля с иммобилизованной в нем смесью клеток аэробной морской микрофлоры. Всю систему помещали в термостат при температуре 30^оС. Степень очистки поверхности воды контролировали по величине отношения площади поверхности жидкости, освободившейся от нефти, ко всей поверхности.

Контроль за очисткой поверхности дна водоема проводили методом экспертных оценок по пятибалльной шкале. Поверхность дна, полностью зазгрязненная нефтью черного цвета, соответствует 0 баллов очистки. Высший балл соответствует незагрязненной поверхности.

Параллельно ставили аналогичный опыт, но без обработки загрязненной поверхности. В результате установлено, что при использовании предлагаемого метода степень очистки поверхности воды через 7 сут. составила 95%, а в контроле - 0%. Степень очистки дна составила 4 балла.

П р и м е р 2. Для проверки работоспособнности предлагаемого способа при очистке дна водоема от загрязнений собрана модель природного водоема, состоящая из цилиндрического стакана объемом 1 л. В стакан помещали 200 г речного песка и 5 г нефти. Систему перемешивали до однородной консистенции, после чего в стакан наливали 0,5 л воды. Далее на поверхность сыпали 0,3 г фрагментарный сухой сшитый полиакриламид с иммобилизованными в нем клетками микрофлоры. Частицы полиакриламида опускались на дно и набухали в течение 1 сут. Параллельно ставили контрольный опыт, в котором не применяли предлагаемый способ. Продолжительность опыта 7 сут, температура 30^оС.

В результате испытаний установлено, что после применения предлагаемого метода степень очистки дна от загрязнений достигла 4 баллов. Степень очистки дна в контрольном опыте 0 баллов.

На результатах испытаний предлагаемого способа, представленных в примерах 1 и 2, показаны работоспособность и высокая эффективность предлагаемого способа.

Кроме того, были поставлены аналогичные опыты с полиакриламидным гелем, содержащим различные количества гель-фракции и роды микроорганизмов. Результаты испытаний вместе с примерами 1 и 2 представлены в таблице.

Использование: нефтяная промышленность, охрана окружающей среды. Сущность изобретения: для очистки водоема от нефтяных загрязнений поверхность водоема обрабатывают полиакриламидом, содержащим 5 - 80% гель-фракции с иммобилизованными в нем морскими азробными микроорганизмами, выбранными из группы Alteromonas, Rseudomonas, Vibrio, Delia, Moraxella, Bacillis, Feovabacterium, Micrococcus, Mycobacterium. С целью ускорения процесса в полиакриламид с иммобилизованными клетками микроорганизмов дополнительно вводят производные хинона. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДОЕМОВ ОТ НЕФТЯНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ путем обработки поверхности водоема клетками аэробных микроорганизмов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа, водоем обрабатывают полиакриламидом, содержащим 5 - 80% гельфракции, с иммобилизованными в нем морскими аэробными микроорганизмами, выбранными из группы Alteromonas, Pseudomonas, Delia, Moraxella, Bacillus, Flovabacterium, Micrococcus, Mycobacterium, Vibrio, или смесью этих микроорганизмов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью ускорения очистки водоемов, в полиакриламид с иммобилизованными клетками микроорганизмов дополнительно вводят производные хинона.