СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ПОЧВЫ ОТ НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК В БУРОВОЙ РАСТВОР Российский патент 1997 года по МПК C02F3/34 B09C1/10 C12N1/20 C12N1/20 C12R1/01 C12R1/40 C12R1/125 B09C101/00 

Изобретение относится к способам очистки воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и бурового шлама, содержащего полимерные добавки в буровой раствор.

Выбуренный шлам благодаря разнообразию минерального состава, содержанию нефти, нефтепродуктов и сложных полимерных добавок: КМЦ (карбоксиметилцеллюлозы), ССБ (сульфитно-спиртовой барды), ПАА (полиакриламида) и других способен при контакте с природными комплексами, их влагой, атмосферными осадками, подземными и наземными водами оказывать неуправляемое негативное влияние на установившееся природное равновесие локальных био- и агроценозов с непредсказуемым поведением этих комплексов в последующем времени. Следовательно, проблема сбора, очистки и экологически безопасного хранения выбуренного шлама крайне актуальна.

Известен способ разложения нефти и нефтепродуктов с использованием грибов рода Actinomycor elegans, штамм ТС-405, АТСС 20613, Jeotrichum marlum, Thirumalachar sp. nov. АТСС 20614 (1,2).

Недостатками этих способов являются низкая скорость роста предлагаемых штаммов грибов и более сложная питательная среда, содержащая биостимуляторы роста грибов, более длительный период адаптации к нефтепродуктам, неспособность разлагать полимерные добавки в буровой раствор: КМЦ, ССБ, ПАА.

Известен способ очистки воды и почвы от нефтепродуктов (патент РФ N 2014286, C 15, C 02 F 3/34, E 02 B 15/04).

Способ основан на применении консорциума микроорганизмов: дрожжи, бактерии или бактерии в следующем видовом составе:
Candida tropicalis + Mycoccus lactis
Candida guilliermondii + Acinetobacter olovorum subs. paraphinicum.

Недостатком этого способа является низкая скорость роста предлагаемых ассоциаций в среде с нефтью и нефтепродуктами, неспособность биодекструировать полимерные добавки в буровой раствор: КМЦ, ССБ, ПАА.

Известны физический и химический способы очистки бурового шлама от нефтяных загрязнений и полимерных добавок: методами огневой обработки, термического прокаливания, добавками коагулянтов и другие (3).

Ближайшим аналогом, т. е. прототипом, является способ очистки почвы и воды от нефти, нефтепродуктов (5). Способ основан на использовании штамма Pseudomonas putida 36 и минерального удобрения нитроаммофоски.

Недостатком способа является низкая степень очистки почвы и воды от нефти, нефтепродуктов и неспособность деградировать полимерные добавки в буровой раствор: КМЦ, ССБ, ПАА.

Цель изобретения повышение степени очистки почвы и воды от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор.

Сущность метода (изобретения) заключается в том, что проводят очистку воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор посредством ассоциации бактерий: Rhodococcus erythropolis AC-1339D; Pseudomonas putida ВКМ-1301; Bacillus subtilis ВКМ-1742D.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Для оценки биодеградации нефти, нефтепродуктов посредством консорциума бактерий используют минеральную среду состава, г/л: NaNO₃ - 2,0; MnSO₄ 0,008; K₂HPO₄ 1,0; ZnSO₄ 0,002; MgSO₄•7H₂O 0,5; Fe₂(SO₄)₃ 0,01; дистиллированная вода, pH 7,0 7,2. В качестве единственного источника углерода в минеральную среду добавляют нефть (Туймазинского месторождения, Башкортостан), нефтепродукты (дизельное топливо, гесадекан или полимерные добавки: КМЦ, ССБ, ПАА из расчета 100 мг/л). В качестве биостимулятора роста бактерий добавляют дрожжевой автолизат 0,001 г/л.

Суспензию бактерий получают путем смыва с косячка небольшим количеством стерильной водопроводной воды и вводят ее в исследуемую среду из расчета 3 об. Ассоциацию бактерий: Rhodococcus erythropolis AC-1339D; Pseudomonas putida ВКМ-1301; Bacillus subtilis ВКМ-1742D (16) добавляют в соотношении 1:1: 1. Бактерии культивируют в качалочных колбах в термостатированной качалке в условиях интенсивной аэрации при 25 30^oC.

Определение содержания нефти, нефтепродуктов осуществляют по известной методике весовым методом (6).

Количественный анализ содержания КМЦ и ССБ основан на образовании окрашенного комплекса с фенолом в присутствии концентрированной серной кислоты, оптическую плотность которого определяли спекторофотометрическим методом на приборе "Specol" при длине волны 490 нм (7).

Количественное содержание полиакриламида определяли с помощью дитизона, который дает окрашенные комплексы с акриловыми полимерами, оптическую плотность которого измеряли спекторофотометрическим методом на приборе "Specol" при длине волны 480 ± 5 нм (8).

Количество бактерий оценивали чашечным методом Коха (9).

В табл. 1 приведены результаты роста микроорганизмов в среде с индивидуальными органическими соединениями: нефтью, гексадеканом, дизельным топливом, КМЦ, ССБ и ПАА.

Как видно из приведенных данных в табл. 1, количество клеток бактерий во всех средах, содержащих нефть, нефтепродукты и полимерные добавки, возрастает в среднем на два порядка.

Результаты биоочистки от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок показывают, что полная деструкция нефти, гексадекана, дизельного топлива наступает после 2 сут. культивирования, и биодеградация в среде КМЦ после 3 сут. составляет в среднем 80% ПАА 61% (табл. 2).

Результаты биоочистки от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок приведены в табл. 2.

Пример 2.

Биоочистка воды, содержащей в своем составе в суммарном количестве 1 г/л: нефти, гексадекана, дизельного топлива, КМЦ, ССБ, ПАА, взятых в равном соотношении, проводится на лабораторной установке, которая состоит из емкости для очищаемой сточной воды (объемом 10 л), аэротенка с мешалкой, отстойника, емкости для подготовки водной смеси (модельного стока) к биологической очистке.

В очищаемую воду добавляют соль для минеральной среды, г/л: K₂HPO₄ 0,5; MgSO₄•7H₂O 0,5; CaCl₂•6H₂O 0,05; KH₂PO₄ 1,0; MnSO₄•4H₂O 0,01; FeSO₄•7H₂O
0,05; дрожжевой автолизат 0,01; pH 7,0 7,2.

Контроль за ростом микроорганизмов ведут по приросту биомассы, которую определяли весовым методом, используя специальные фильтры (N1) для бактерий.

Содержание нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок определяли по вышеописанной методике.

Как видно из данных, приведенных в табл. 3, исследуемая ассоциация Rh. Erythropolis AC-1339D, Ps.putida 1301; B.subtilis BKM B-1742D (16) биодеградирует смесь нефти, нефтепродуктов, КМЦ, ССБ, ПАА. После 3 сут. культивирования степень очистки от нефти, нефтепродуктов, КМЦ, ССБ, ПАА составляет 96 98% а от ПАА 59%
Пример 3. В фарфоровые чашки объемом 0,2 л помещали по 100 г чернозема. Влажность почвы доводили до 60% полной влагоемкости. В первую серию чашек вносили из расчета 1% нефть + ССБ; нефть + КМЦ; нефть + ПАА и ассоциацию бактерий, взятых в равном соотношениии RH. erythropolis AC-1339D; Ps. putida BKM1301; B.subtilis BKM B-1742D (16) в количестве 3 об.

В качестве контроля служили аналогичные чашки, но без добавки бактерий. Культивирование бактерий проводили в термостате при 25^oC в течение 120 сут.

Анализы по содержанию нефти, ССБ, КМЦ, ПАА и общего количества бактерий, растущих на МПА, определяли в трех повторностях.

Результаты исследований приведены в табл. 4 и табл. 5. Как видно из данных табл. 4, во всех опытных образцах наблюдается прирост бактерий, растущих на МПА. Особенно существенный прирост в опытных образцах, содержащих нефть + ССБ на порядок, а в среде с нефтью + КМЦ в 2 раза. По-видимому, такой прирост возможен за счет биодеградации нефти и полимерных добавок.

О биодеградации нефти и полимерных добавок свидетельствуют данные, приведенные в табл. 5.

Пример 4. Биоочистку промышленного образца бурового шлама, отобранного в НГДУ "Южарланнефть" (Башкортостан), проводили по примеру 3.

Результаты биоочистки бурового шлама от нефти, полимерной добавки КМЦ представлены в табл. 6.

Предлагаемая ассоциация: Rhodococcus erythropolis AC-1339D; Pseudomonas putida ВКМ-1301; Bacillus subtilis ВКМ B-1742D может быть применена для очистки воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор в условиях Республики Башкортостан, НГДУ "Южарланнефть", НГДУ "Арланнефть", в условиях Урало-Поволожья, в Пермской области, а также в условиях Западной Сибири и других регионах.

Область применения охрана окружающей среды.

Способ основан на использовании ассоциации непатогенных бактерий: Rhodococcus erythropolis AC-1339D; Pseudomonas putida ВКМ-1301; Bacillus subtilis ВКМ B-1742D, активно разлагающих нефть, нефтепродукты и полимерные добавки в буровой раствор до экологически безвредных соединений.

Ассоциация обладает широким спектром окислительной активности, деструктирует легкие и тяжелые фракции нефти, ССБ, КМЦ, ПАА, разлагая их практически полностью.

Предлагаемая ассоциация способна очищать почву и воду от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор в буровом шламе при совместном присутствии вышеназванных загрязнителей.

Ассоциация устойчива к химическому загрязнению почвы и воды, например, пестицидами.

Ассоциация способна очищать воду с загрязненностью нефтепродуктами и полимерными добавками до 10 г/л и выше и почву 10 15 кг/м².

Источники информации
1. Патент США N 4415662, кл. C 12 N 11/14, 1/26, C10032/00.

2. Патент США N 4415661, кл. C 12 N 11/00, 11/26, 1/44, C1032/10.

3. Шеметов В.Ю. Ежов М.Ю. Предупреждение загрязнения почв отработанными буровыми растворами. Нефтяное хозяйство. М. ВНИИОЭНГ, 1989, N 2, с. 64 67.

4. Быков И.Ю. Гуменюк А.С. Цивилев Р.П. и др. Буровой шлам. М. ВНИИОЭНГ, 1993, 10 13 с. Экспресс-информация. "Серия защита от коррозии и охрана окружающей среды".

5. А.С. N 1428809, A14 E 02 B 15/04, C 02 F 3/34.

6. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. М. Химия, 1973, с. 75.

7. Под ред. д.х.н. С.Д. Варфоломеева. Методы изучения и свойства целлюлолитических ферментов. М. ВИНИТИ, 1993. Итоги науки и техники. "Серия биотехнология", т. 25.

8. Шарипов А. У. Долганская С.И. Инструкция по количественному анализу акриловых полимеров в водных растворах. Тюмень, 1987.

9. Теппер Е.З. Мельникова В.К. Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М. Колос, 1979, 289 с.

Использование: относится к способам очистки воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор. Сущность изобретения: заключается в том, что проводят очистку воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор посредством ассоциации бактерий: Phodococcus erythropolis ВКМ Ас - 1339Д, Pseudomonas putida ВКМ - 1301, Bacillus subtilis ВКМ В-1742 Д (16). Ассоциация способна очищать воду с загрязненностью нефтепродуктами и полимерными добавками до 10 г/л и выше и почву - 10 - 15 кг/м². 1 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ очистки воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровом растворе, включающий внесение микроорганизмов, отличающийся тем, что из микроорганизмов используют ассоциацию штаммов бактерий Rhodococcus erythropolis ВКМ Ас-1339D, Bacillus subtilis ВКМ В-1742D и Pseudomonas putida ВКМ 1301. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что штаммы бактерий находятся в соотношении 1 1 1.