БИОПРЕПАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ И ВОДЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 1996 года по МПК C02F3/34 C09K3/32 B09C1/10 B09C101/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, сельскому хозяйству и экологии и может быть использовано для биологической очистки почв и поверхностных вод от нефтезагрязнений.

Нефтезагрязнение почвы и воды в результате аварий при транспортировке, неудачных эксплуатационных приемов добычи нефти и других причин наносит значительный ущерб экологии, рыбному и сельскому хозяйству. Восстановление нефтезагрязненных земель и очистка поверхностных вод представляет собой широкий комплекс мероприятий. Во всем мире ведутся интенсивные исследования в части изучения действия нефти на живую природу, разрабатываются способы ускорения деградации нефти в почве или на поверхности воды. Установлено, что микроорганизмы выступают в роли основных катализаторов разложения нефти. Абиотические факторы непосредственно не оказывают существенного влияния на этот процесс: действие этих факторов приобретает существенную роль, исключительно влияя на жизнедеятельность нефтеокисляющих микроорганизмов (температура, влага и т. п. ). Практическое использование соответствующих микроорганизмов осуществляется путем внесения их в почву в форме различных препаратов. При этом используются различные роды, виды и штаммы микроорганизмов в качестве единственного средства окисления нефти в почве или воде бактерии: Micrococcus, Mycobacterium, Paracoccus, Spirillum или грибы: Penicillum, Verticillum (Коронелли Т.В. Степанова Л.Н. Исследования парафинокисляющих штаммов Pseudomonas, Микробиология, 1968, т. 37, вып. 3, с. 460-465. Davies J. S. Westlake D.W.S. Crude oil utilization by fungy. Canad. J. Microbiol. 1970, v. 25, N 2, р. 146-156). В соответствующих литературных источниках указаны и другие микроорганизмы, в той или иной мере способные ассимилировать нефть. Они выделены в различных местах земного шара из природных источников. Нефтеокисляющая деятельность бактерий протекает в аэробных условиях.

Микроорганизмы (бактерии), имеющиеся в коллекции авторов, характеризуются показателями окисления нефтяных углеводородов (данные приводятся для "лучших" штаммов), приведенными в табл. 1.

Известен бактериальный препарат "Путидойл", предназначенный для ускорения разложения нефти [1] Хотя авторы указывают на его эффективность, но тем не менее ему присущи существенные недостатки:
Технология изготовления препарата предусматривает распылительную сушку живой культуры бактерий, что вызывает травмирование бактерий и, как следствие, их гибель или потерю необходимой активности. Для восстановления их жизнедеятельности авторы применяют сложный комплекс мер подогрев большого количества воды (5 м³) до 18-28^оС, перемешивание, аэрирование и все это в течение длительного времени (16-24 ч), что в полевых условиях выполнить довольно сложно.

Препарат "Путидойл" оказывает угнетающее действие на естественный микробный ценоз (Новиков Ю.В. и Комзолова Н.В. Исследования бактериального препарата Путидойл, предназначенного для очистки водоемов от нефти Водное хозяйство, 1992, N 2, с. 121-123).

В естественных условиях препарат оказался малоэффективным.

Целью предлагаемого изобретения является создание высокоэффективного бактериального препарата (предполагаемое название "Нафтокс"), лишенного указанных недостатков и способного активизировать процесс окисления нефти и нефтепродуктов, создавая таким образом предпосылки для рекультивации нефтезагрязненных почв, очистки поверхностных вод и улучшения экологической обстановки.

Поставленная цель достигается использованием бактериального препарата, состоящего из одного или нескольких штаммов нефтеокисляющих бактерий, выращенных в жидкой питательной среде с заданными свойствами.

С целью увеличения численности бактерий и индуцирования их окислительной активности по отношению к нефти, в препарат дополнительно вносят нормальные парафины ряда С₁₂-С₁₈ и аммоний щавелевокислый (см.табл. 2).

В исследованиях, посвященных выбору оптимальных концентраций ШКА и нормальных парафинов в жидком препарате, было показано, что для Mycobacterium pley концентрация ШКА 0,1% С₁₂-С₁₈ 1,0% для Pseudomonas aeruginosa и Rodococcus sp 0,1; 1,5% 0,05; 1,5% соответственно.

Необходимое содержание живых активных углеводородокисляющих бактерий при очистке земель и водных экосистем рассчитывается в зависимости от степени загрязненности (см. табл. 3).

П р и м е р 1.

Для приготовления 1 л биопрепарата в соответствующее количество воды добавляется 10 мл ферментационной жидкости, содержащей Mycobacterium phley при концентрации 5,1 · 10⁹ кл/мл, 1 г ШКА и 10 г парафинов ряда С₁₂-С₁₈. Конечная концентрация указанных бактерий в препарате составляет 5 · 10⁷ кл/мл.

Аналогичным способом приготовляют жидкие препараты на основе других штаммов, доводя конечную концентрацию бактерий для Pseudomonas aeruginosa до 6х10⁷ кл/мл, для Rodococcus sp 7 · 10⁷ кл/мл.

Приготовленный таким образом биопрепарат наносят (путем опрыскивания) на поверхность загрязненной почвы или воды.

Нанесенный на поверхность почвы препарат запахивают на глубину 20-25 см с последующим 3-4-кратным культивированием в течение летне-осеннего сезона. При необходимости в почву вносят минеральные удобрения и известкую до рН 6,8-7,0.

Очистка поверхности водоемов наиболее эффективным образом осуществляется в теплое время года при температуре воды не ниже 12^оС (оптимальная температура в поверхностном слое воды не ниже 20^оС). Препарат действует более эффективно при спокойной воде и отсутствии сноса препарата. В случае очистки неглубоких водоемов, бассейнов, очистных прудов и т.д. для ускорения процесса рекомендуется вносить в воду удобрения: нитроаммофоску или аммофоску.

Производство жидкого препарата по сравнению с производством его на твердом субстрате-носителе обходится дешевле и с меньшими затратами труда.

Использование: изобретение относится к нефтяной промышленности, сельскому хозяйству и экологии и может быть использовано для биологической очистки почв и поверхностных вод от нефтезагрязнений. Сущность применения: предложен биопрепарат (коммерческое название "Нафтокс"), состоящий из высокоактивных живых аэробных нефтеокисляющих бактерий (Mycobacterium, Pseudomonas и др. ), выращенных в жидкой питательной среде с титрами 2,5 • 10⁷ кл/мл в зависимости от рода и вида используемых бактерий. С целью индуцирования нефтеокисляющей активности и получения высоких титров в жидкий препарат дополнительно вводят 0,05 - 1,0% аммония щавелевокислого и 1,0 - 1,5% нормальных парафинов. Биопрепарат непатогенен, не загрязняет окружающую среду, срок хранения при температуре 6 - 12^o до 1 месяца. Производство жидкой формы препарата "Нафтокс" по сравнению с твердофазной его модификацией отличается более простой и дешевой технологией изготовления. Жидкая форма препарата оказалась весьма удобной в процессе практического применения и показала высокую эффективность при очистке загрязненных земель и поверхности водоемов, так степень утилизации дизельного топлива в почвах составила 73 - 94%, а на поверхности вод - 100%. 3 табл.

1. БИОПРЕПАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОЧВЫ И ВОДЫ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ, включающий аэробные нефтеокисляющие бактерии и наполнитель, отличающийся тем, что в него дополнительно вводят нормальные парафины С_1 2 - С_1 8 и щавелевокислый аммоний, а в качестве наполнителя используют воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нормальные парафины С_1 2 - С_1 8 - 1,0 - 1,5
Щавелевокислый аммоний - 0,05 - 0,1
Вода - 98,95 - 98,40
Аэробные нефтеокисляющие бактерии, кл/мм - В эффективном количестве
2. Биопрепарат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аэробных нефтеокисляющих бактерий он содержит бактерии Micobacterium phlei в конечной концентрации не ниже 2,5 • 10⁷ клеток/мл препарата. 3. Биопрепарат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аэробных нефтеокисляющих бактерий он содержит бактерии Pseudomonas aeruginosa в конечной концентрации не ниже 6 • 10⁷ клеток/мл препарата. 4. Биопрепарат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аэробных нефтеокисляющих бактерий от содержит бактерии Rodococcus species в конечной концентрации не ниже 7 • 10⁷ клеток/мл препарата.