Способ очистки подсланцевых сточных вод от нефтепродуктов Советский патент 1989 года по МПК C12N1/20 C02F3/34 C12N1/20 C12R1/01 C12R1/27 C02F3/34 C02F101/32 C02F103/06 

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа биохимической очистки воды, содержащей нефтепродукты, и может быть использован на станциях биологической очистки сточных вод.

Цель изобретения - повьппение качества очистки воды от. нефтепродуктов за счет введения в сооружения с активным илом культур микроорганизмов, обладающих высокой нефтеокисляющей активностью, хорошей физиологической совместимостью как между отдельньми культурами, так и со спонтанной микрофлорой активного

ила.

Способ очистки воды от нефтепродуктов заключается в том, что в аппарате для аэробного культивирования происходит окисление нефтепродуктов активным илом с добавлением углево- дородокисляюпщх микроорганизмов.

Согласно изобретению, углеводород- окисляющие микроорганизмы вводятся в культуральную жидкость в виде ассоциации, состоящей из культур Rhodococcus erychropolis, Rhodococcus luteus и Micrococcus flavus, которые вводят в количестве не менее 10 млн клеток на 1 г абсолютно сухих веществ активного или при соотношении культур (О,5-1,5):(О,5-1,5):(О,5-1,5).

В качестве составных ассоциаций используют чистые культуры Rhodococcus erythropolis ИМИ 36а-1, R.lufeus ИМВ 25 и Micrococcus flavus ИМВ 53,

i;0

CAd

cn o:

О)

и задепониропанные соотпетственно под номерами: В KIIM В-307 8, В-3077, В-3079.

Культуры-деструкторы вьу1елены из нефтесодержащих (подсланевых) сточных вод речных судов,

Кажль1Й иг штаммов получен методом накопительной культуры, т.е. многократных пассажей на минеральной ере- де Мюнца с нефтепродуктами подсланце вых вод в качестве единственного источника углерода. Выращивание проводили в колбах на качалках при 220 об/мин,объем среды - 100 мл, кон центрация нефтепродуктов - 1%.

Полученные штаммы имеют следующие свойства. Rhodococcus lufeus шт.25. Грамположительные аэробные палочки, неподвижные, чясто образуют мицели- альные формы,каталаэоположительные, некислотоустойчивые. В мазках 16- часовой культуры, выросшей на мясо- пептониом агаре (МПА) и сусло-агаре (СЛ) клетки палочковидные (0,6-1,6х хЗ,0-6,0 мкм)прямые или слегка изогнутые, расположенные под углом или палисадовидно. С возра том они распадаются на кокковые клетки. На МПА и СА рост обильный, маслянистый или слизистый, интенсивно желтого цвета Hit мчнерг.г1Ы1ой среде, с нефтепро- ;о ггами - грязно-желтого цвета

подкисляет среды с ара- бииозой, глюкозой, маннозой, фрукто той, сахарозой, млннитом, сорбитом, глицерином. Усваивают натриевые сол лимонной, молочной, уксусной, пиро- вимог11адно11 J1 янтарной кислот. Не использует цсл.побиозу дульцит, ино зит, лактс;зу, мальтозу, )инoзy, ,)амночу, о6-М1 тил-Д-глюкозид, ca:iH- цин. Хорошо растет в присутствии З/ -ной NaCl. Гастет npfi. рН 6,0-8,0, onT/ifivM - 7,0. Не обладает нитрат- рО .укта- оГ; и п-нмтрофенолоксидазой. Растет в температурных пределах 4-30°С, оптимальная температура - 23-2Ь С. Скорость генерации около 8

lu 1амм хранится на огаризоианных средах Мюица или Бушнелл-Хааса следующего состава: среда Мюнца (г/л подоироподной воды):

,U; MgSO - 0,1;

Nn,llFO - 0,6;

KHjPCi., - О, Ui; NaCl - 1,0.

5

0 5 0

0

0

5

Среда Бушнелл-Хааса (г/л водопроводной воды):

- 1,0; - t,0; - 1,0; MgSO - 0,2; CaCl - 0,002.

В качестве источника углеводорода вносится 1% нефтепродуктов под- слакевых иод. Пересев - два раза в год. Размножение производится на этих же жидких средах.

Rhodococcus erythropolis шт.36а-1. Граммположительные палочки, расположенные единично, иногда палисадовидно, часто V-образно, с возрастом распадающиеся на кокковидные элементы, неподвижные, некислотоустойчивые. На MIFa и СА колонии гладкие, блестящие с ровными краями или слизистые, стекающие, телесной или кремовой окраски. При культивировании на различных средах наряду со слизистыми могут образовываться гладки блестящие или матовые, а также сухие, слегка складчатые колонии. Размер клеток 3-5 мкм.

Культура подкисляет среды с глюкозой, маннозой, фруктозой, сахарозой, сорбитом или глицерином. Усваивают Na-соли лимонной, молочной, уксусной, янтарной и пировиноградной кислот. Не гидропизует ксантин, крахмал, казеин и желатин, образует уреа- зу, каталазу, п-нитрофенолоксидазу, восстанавливает нитраты в нитриты. Усваивает бензойную кислоту. Выдерживает содержание в среде NaCl до 7%. В факторах роста не нуткдается. Оптимальная температура , содержание Г -f Ц в ДНК -61-67 мол.%. Условия хранения, оптимальные среды для хранения, получения производственного и посевного культур такие же, как для Rhodococcus luteus щт.25.

Micrococcus flavus шт.53. Клетки Шаровидные, 08-1,0 мкм, одиночные и соединены в пары, по три-четыре в ряд или неправильные бесформенные комплексы. Неподвижные, граммположи- TCJibHbie. Культура окрашена в желтый цвет, колонки выпуклые, гладкие, блестящие. Хемоорганотрофы. Метаболизм строго дыхательный. Растет на средах хорошо, усваивает минерпль- иый азот и аминокислоты как источник лпотного питания. Желатину разжижает

быстро, молоко свертывает и пепто- низирует: индол не продуцирует, нитраты не восстанавливает. Метаболируе глюкозу и лактозу с образованием кислоты, не усваивает сахарозу, глицерин и маннит, крахмал не гидролизует Растет при концентрации NaCl до 5%. Температурный оптимум 25°С. Содержание r-t-Ц в ДНК 68 мол.%. Условия получения и хранения аналогичны предыдущим.

Чувствительность к антибиотикам изучена с использованием бумажных дисков, содержащих стандартные концентрации пенициллина, тетрациклина, левомицетина, полимиксина, мономици- на, олеандомицина, эритромицина, ампициллина, метициллина, стрептомицина, данные представлены в табл.1.

Получение инокулянта осуществляется путем смещения отдельно выращенных ассоциантов. Конкретно процесс получения инокулянта для производственных нуткд заключается в следующем. Культура, хранящаяся на косяке, высевается на жидкую минеральную среду Мюнца с 1% нефтепродуктов подсланце- вых вод и выращивается в условиях периодического культивирования на качалках. Затем культура засевается в ферментер на ту же среду с 0,3% нефтепродуктов подсланевых вод. Смещение отдельных накопительных культур ассоциантов осуществляли непосредственно перед внесением в аэро- тенк с соответствующим контролем плотности бактериальной суспензии. В производственных условиях в течение 3 месяцев наблюдения высеваемост культур из производственной культуры активного ила практически не менялас что свидетельствует об устойчивости их к спонтанной микрофлоре.

Максимальная деструктивная активность по нефтепродуктам подсланевых вод для каждого штамма приведена в табл.2 - периодическое культивирование, концентрация нефтепродуктов 1,0 г/л, продолжительность опыта 4-5 сут.

Исследования на натуральных сточных водах представлены в табл.3.

Периодическое культивирование, исходная концентрация нефтепродуктов, - 0,72 г/л, продолжительность

опыта - 3 сут.

I

Таким образом, за смет использования ассоциации селекционированных

5

0

5

м 1кроорганизмов с активным илом при , прочих равных условиях достигается Новый положительный эффект - более глубокое окисление нефтепродуктов, т.е. более глубокая очистка.

Результаты испытаний способа очистки приведены в табл.3-5.

Очистку воды осуществляют при Q различной плотности инокулянта клеток чистых культур по отношению к активному илу,различных соотношениях культур в предлагаемой ассоциации. Активный ил, используемый в опытах, 5 отбирают из аэротенков, поддерживают его концентрацию в культиваторах 1,5 г/л t 10%.

На очистку подают натуральные подсланцевые воды после отстаивания, 0 основным загрязняющим компонентом которых являются нефтепродукты, применяемые на судах (дизельное топливо, масла, смазки и др.) в количестве 80-100 мг/л. Культивирование осу- 5 ществляют в проточном режиме с коэффициентом разбавления 0,08 . Концентрация растворенного кислорода в культиваторах поддерживается в пределах 0,5-1,5 мг/л, температура очища- Q емой жидкости 20-22 С, рН 6,8-8,5.

Пример 1. При соблюдении приведенных выше общих условиях опыта культивирование осуществляют при разной плотности инокулянта чистых культур (5,10,15,20 млн клеток на 1 г АСВ активного ила) и количественном соотношении культур в ассоциации 1:1:1. Из данных табл.3 видно, что при концентрации клеток 5 млн на 1 г АСВ ила показатели очистки при внесении ассоциации близки к полученным с использованием только активного ила. При концентрации клеток 10,15,20 млн на 1 г АСВ ила достигнуты примерно одинаковые результаты по глубине очистки воды от нефтепродуктов. I

Приме р 2. При общих условиях

культивирования, приведенных вьше, 0 очистку осуществляют при концентрации инокулянта 10 млн клеток на 1 г АСВ ила и различных соотношениях культур в ассоциации.

Из табл.4 видно, что наилучшие 5 показатели очистки воды от нефтепродуктов достигаются при соотношениях культур в ассоциации в пределах 0,5- 1,5. Увеличение диапазона колебания соотношения культур лссоципции не

дает существенного положительного :1ффекта уг лубления очистки воды от нефтепродуктов по сравнению с контролем-процессом, осуществляемым по известной технологии. В соотношении культур, лежащем в пределах (0,5- 1,5):(О,5-1,5):(О,5-1,5), результаты очистки следует считать оптимальными с

ИримерЗ. В аэротенке опытно- промьп11.гтенной установки по очистке судовых нефтесодержащих (подсланце- вых) вод станции объемом 12 м осуществляется очистка натуральных заг- ряэненных вод судов. Подача воды осуществляется с коэффициентом разбавления 0,126 и 0,167 ч концентрация нефтепродуктов в поступающей воде 80-100 мг/л, концентрация активного ила 1,5 г АСВ/л, аэрация пневматическая с расходом воздуха 30 м /м обрабатываемой воды, температура культивирования 18-20°С, рН 6,8-8,5.

В табл.5 приведены усредненные результаты очистки известным способом полученные в течение 5 сут наблюдения работы станции в штатном режиме очистки подсланцевых вод и обобщенные на 1,5 мес данные, полученные

после введения в аэротенк предлагаемой ассоциации в соотношении 1:0,5: :1,5 и концентрацией Ю млн клеток на 1 г АСЕ активного ила. Отбор проб очищенной воды на анализ осуществляли на вторые сутки после введения ассоциации культур нефтеокисляющих микроорганизмов.

Из даиньпс табл.6 видно, что применение способа позволяет увеличить глубину очистки воды от нефтепродуктов в условиях реального производств

Формула изобретени

Способ очистки подсланцевых сточных вод от нефтепродуктов путем окисления активным илом в присутствии ассоциации углеводородсодержащих микроорганизмов, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества очистки, в качестве ассоциации микроорганизмов, используют штаммы бактерий Rhodococcus erythro- polis ВКПМ В-3078, Rhodococcus lu- feus ВКПМ В-3077 Micrococcus fla- vus BKIIM B-3079 при следующем их co- отнощении: (0,5-1,5):(0,5-1,5):(0,5- 1,5)„

Таблица 1

Изобретение относится к биотехнологии, касается способов биохимической очистки воды, содержащей нефтепродукты, и может быть использовано на станциях биологической очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение качества очистки воды от нефтепродуктов за счет введения в сооружения с активным илом культур микроорганизмов, обладающих высокой нефтеокисляющей активностью, хорошей физиологической совместимостью. Способ заключается в том, что в качестве ассоциации используют смесь специально селекционированных штаммов бактерий RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS ВКПМ В-3078 (36а-1), RHODOCOCCUS LUTEUS ВКПМ В-3077 (25) и MICROCOCCUS FLAVUS ВКПМ В-3079 (53) при следующем соотношении культур: (0,5-1,5):(0,5-1,5):(0,5-1,5). 6 табл.

Зоны чувствительности втаино к антнбиотикам, м

Деструкция ияфтн ияохулятом, состолшм нэ салакционироваяных штаммов в различных сочетаниях

(X от исхолного количаства, среднее иа трех проб)

Таблица

I Т л б jt и ц а 3

Окисление нефтепродуктов в сточных водах при инокуляции их илом, ассоциацией бактерий и их смесью

Илокулят

Остаточные нефтепродукты, г/л

0,2A3440,U1 U,22UA+0,U1 0,092У±0,01

Таблица 4

нцентрация введенного инокулята на чистки воды активным илом

ИсходноеКонцентрация

содержаниеостаточных

нефтепродук-нефтепродуктов, мг/лтов, мг/л

1

80-1005,7-6,1

80-1000,9-1,4

80-1001,0-1,5

80-1001,0-1,4

80-1007,3-9,4

I Т а б л и ц а 5

ИсходноеКонцентрация

содержа-остаточных

нке нефте-нефтепродукпродуктов,тов, мг/л

мг/л

0,5-1:1,5

1:0,5:1,5

0,5:1:0,5

1,5:1:0,5

0,3:1:1,5

1,6:0,3:1,6

Известный способ

Окисленные нефтепродукты, %

Скорость окисления мг/г, ч

0,4766+0,01 66,2+6,156,6

0,А9Ь16±0,01 69,4+3,526,9

0,6271+0,0187,1+5,028,8

1,2-1,4 1,1-1,4 1,0-1,4 0,9-1,3 4,9-6,1 5,4-6,1 6,8-8,9

Таблицаб I I Проверка предлагаемого способа в

производственных условиях

Известный Иредпагаемый

80-100 80-100

7,3 1.0

12,6 1.5