Способ очистки воды от этилированного бензина Советский патент 1992 года по МПК C02F3/34 

Изобретение относится к очистке сточных вод и грунта, а именно к способам удаления этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец, из сточных вод и грунтов, и может быть использовано для очистки от этилированного бензина промышленных сточных вод, технологических резервуаров, сточных вод танкеров, морских и речных судов, загрязненной земли, полотна железной дороги, территории нефтебаз и складов, осуществляющих хранение и распределение этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец.

Тетраэтилсвинец {C2Hs 4 Рв-высокоток- сичное металлоорганическое соединение, которое служит добавкой в виде этиловой жидкости к некоторым сортам бензинов для повышения их октанового числа.

, В связи с высокой токсичностью тетра- этилсвинца для сточных вод, содержащих этилированный бензин, предусмотрены локальные способы очистки.

Известен способ очистки сточных вод от этилированного бензина путем экстракции тетраэтилсвинца неэтилированным бензином. После трехступенной экстракции остаточная концентрация тетразтилсвин- ца в сточной воде не снижается менее 0,4- 4,0мг/л 1.

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки от этилированного бензина и длительность процесса, обусловленная тем, что тетраэтилсвинец при контактировании с водой содержится в сточной воде в эмульгированном и растворенном состоянии, в связи с чем эмульгироXI

сл о XI

ю со

ванная часть экстрагируется, а растворенная остается в воде.

Известен способ очистки сточных вод от этилированного бензина путем окисления тетраэтилсвинца озоном в присутствии ка- тализатора-силикагеля. Остаточная концентрация после очистки не ниже 0,3 мг/л 2.

К недостаткам метода относится невысокая степень очистки от тетраэтилсвинца, находящегося в этилированном бензине. Следует отметить, что только первые порции очищенной воды 1-2% от всего объема очищаемой воды не содержат тетраэтилсвинца, так как он в начале процесса сорбируется на силикагеле. Затем поры силикагеля заполняются водой, в результате чего силикагель набухает в воде и процесс очистки осуществляется только за счет окисления тетраэтилсвинца озоном.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сточных вод от этилированного бензина путем окисления тетраэтилсвинца озоном 3.

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки-концентра- ция тетраэтилсвинца не ниже 0,3 мг/л при исходной 5-25 мг/л и длительность процесса, так как при окислении тетраэтилсвинца озоном образуются токсичные побочные продукты, что вызывает необходимость до- очистки воды путем окисления в прудах дополнительного отстаивания в течение 3- 5 мес.

К недостаткам известного способа относится также отсутствие возможности очистки грунта от этилированного бензина.

Цель изобретения - повышение степени очистки сточных вод.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве агента используют адаптированный штамм бактерий PSEUDOMONAS PUTIDA 46 N ЦМПМ В-2443, при этом культуру бактерий вводят в очищаемый субстрат в количестве 3-5 млрд. кл/мл субстрата.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом показал, что известный способ очистки основан на окислении металлорганического соединения - тетраэтилсвинца путем насыщения воды озоном, подаваемогоозонаторной установкой с последующим отстаиванием в прудах дополнительного отстоя.

В процессе окисления озоном диполь- ные молекулы озона фиксируются на заряженных частицах тетраэтилсвинца с разрывом двойных связей озона и образованием окисленных форм без минерализации свинца.

Предлагаемый способ очистки основан на деструкции металлоорганического соединения, сопровождающейся минерализацией свинца.

Процесс очистки сточных вод от этилированного бензина предварительно адапти- рованным штаммом PSEUDOMONAS PUTIDA 36 осуществляется следующим образом.

0Штамм PSEUDOMONAS PUTIDA 36

предварительно адаптируют. Для адаптации штамм в количестве 1,5 млн. кл/мл вносят в колбу емкостью 250 мл. Туда же вносят 50 мл питательной среды, содержащей

5 13 г/л фосфора, 0,7 г/л азота и этилированный бензин и нефть при соотношении тетра- этилсвинец к нефти (1:6)-(3:10) соответственно.

Выделение адаптированных микроор0 ганизмов-деструкторов тетраэтилсвинца в процессе адаптации проводят методом накопительных культур с последующим высевом на плотную синтетическую среду, содержащую этилированный бензин в каче5 стве единственного источника углерода и энергии.

Посевы инкубируют при 30°С через 48- 72 ч в течение 10 дней. Чашки с выросшими колониями обрабатывают реагентом Дра0 гендорфа, через 10 мин промывают водой, подсушивают при комнатной температуре и просматривают в проходящем свете. При этом вокруг колоний адаптированных микроорганизмов, способных деструктировать

5 тетраэтилсвинец, выявляют светлые зоны на общем фоне среды, диаметр этих зон пропорционален степени деструкции внесенного в среду тетраэтилсвинца.

Идентификацию адаптированных мик0 роорганизмов проводят по схеме идентификации неферментирующих грамотрица- тельных бактерий.

Очистку сточных вод и грунта от этилированного бензина, концентрация тетраэ5 тилсвинца в котором составляет 5-30 мг/л, осуществляют в колбах, емкостью 250 мл, куда вносят питательную среду, содержащую 13 мг/л фосфора, 0, 7 мг/л азота и предварительно адаптированный штамм в

0 количестве 3-5 млрд. кл/мл субстрата. Колбы помещают на аппарат АВУ-бс для перемешивания смеси, находящейся в колбах, путем встряхивания в течение 10 дней при комнатной температуре (20-30°С).

Степень очистки сточных вод или грунта

5 определяют путем сравнения концентрации тетраэтилсвинца в исходной и очищенной воде или грунте.

Длительность процесса определяют с момента внесения предварительно адаптированного штамма в сточную воду или грунт до момента, когда остаточная концентрация тетраэтилсвинца перестает изменяться.

Пример 1. Для предварительной адаптации штамм PSEUDOMONAS PUTIDA 36 в количестве 1,5 млн. кл/мл вносят в колбу емкостью 250 мл. Туда же вносят питательную среду, содержащую 13 г/л фосфора, 0,7 г/л азота, этилированный бензин и нефть при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 0,9-5,0 соответственно и адаптируют при встряхивании в течение 10 дней при комнатной температуре.

Затем адаптированный штамм в количестве 2 млрд. кл/мл вместе с минеральной средой вносят в сточную воду.

Концентрация тетраэтилсвинца снижается с 11 до 1,8 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 2. Процесс очистки сточных вод осуществляется аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм вносят при соотношении тетраэтилсвинец к нефтепродуктам 1:6 соответственно, количество штамма 3 млрд. кл/мл.

Концентрация тетраэтилсвинца снижается с 11 до 0,8 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 3. Процесс очистки сточных вод осуществляют аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм вносят при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 2. В соответственно в количестве

4млрд. кл./мл.

Концентрация тетраэтилсвинца в сточной воде снижается с 11 до 0,009 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 4. Процесс очистки сточных вод осуществляют аналогично примеру 1, вносят предварительно адаптированный штамм при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 3:10 соответственно в количестве

5млрд.кл/мл.

Концентрация тетраэтилсвинца снижается с 11 до 0,9 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 5. Процесс очистки сточных вод осуществляют аналогично примеру 1, вносят предварительно адаптированный штамм при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 4:11 соответственно в количестве

6млрд.кл./мл.

Концентрация тетраэтилсвинца снижается с 11 до 1,75 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 6. Процесс очистки грунта осуществляют аналогично примеру 1. Предварительно адаптированный штамм в количестве 2 млрд. кл./мл при соотношении

тетраэтилсвинец к нефти 0,9:5,0 соответственно вносят в грунт,

Концентрация тетраэтилсвинца в грунте снижается с 15,7 до 2,1 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 7. Процесс очистки грунта осуществляют аналогично примеру 1,. предварительно адаптированный штамм в количестве 3 млрд.кл./мл при соотношении

0 тетраэтилсвинец к нефти 1:6 соответственно вносят в грунт.

Концентрация тетразтилсвинца снижается с 15.7 до 0,2 мг/л. Длительность процесса 10 су г.

5 Примзрв. Процесс очистки грунта осуществляют аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм в количестве 4 млрд.кл./мл при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 2:8 соответствен0 но вносят в грунт.

Концентрация тетраэтилсвинца снижается с 15,7 до 0,01 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Пример 9. Процесс очистки грунта

5 осуществляют аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм з количестве 5 млрд.кл./мл при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 3:10 соответственно вносят в грунт.

0Концентрация тетраэтилсвинца в грунте снижается с 15,7 до 0,02 мг/л. Длительность процесса 10 суг.

Пример 10. Процесс очистки осуществляют аналогично примеру 1, предвари5 тельно адаптированный штамм в количестве 6 млрд.кл./мл при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 4:11 соответственно вносят в грунт.

Концентрация тетраэтилсвинца снижа0 ется с 15,7 до 2,2 мг/л. Длительность процесса 10 сут.

Данные, свидетельствующие о влиянии выбранных соотношений тетраэтилсвинца к нефти при адаптации штамма и количества

5 клеток адаптированного штамма на повышение степени очистки сточных вод и грунта, а также сокращение длительности процесса приведены в таблице.

Из таблицы следует, что наиболее высо0 кая степень очистки сточных вод или грунта от этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец, и наименьшая длительность процесса соответствует оптимальному соотношению тетраэтилсвинец к нефти

5 при адаптации штамма 1-3:6-10 соответственно в количестве 3-5 млрд.кл./мл.

При соотношении тетраэтилсвинец к нефти 1:6 соответственно в количестве 3 млрд.кл./мл концентрация тетраэтилсвинца снижается в зависимости от исходной

концентрации следующим образом; с 5,3 до 0,12 мг/л вместо 0,3 мг/л по сравнению с известным, с 11,0 до 0,8 мг/л по сравнению с 1,7 мг/л в известном и с 27,0 до 2,5 мг/л по сравнению с 4,3 мг/л в известном. Длительность процесса составляет 10-30 сут по сравнению с 1-3 мес в известном.

После введения предварительно адаптированного штамма при соотношении тет- раэтилсвинец к нефти 2:8 соответственно в количестве 4 млрд.кл./мл, концентрация тетраэтилсвинца снижается; с 5,3 до 0,005 мг/л по сравнению с 0,3 мг/л в известном и с 11,0 до 0,009 мг/л по сравнению с 1,7 мг/л в известном и с 27,0 до 0,025 мг/л по сравнению с 4,3 мг/л в известном.

Длительность процесса очистки составляет 10-30 сут по сравнению с 1-3 мес в известном.

После введения предварительно адаптированного штамма при соотношении тет- раэтилсвинец к нефти 3:10 соответственно в количестве 4 млрд.кл,/мл концентрация тетраэтилсвинца снижается; с 5,3 до 0,01 мг/л по сравнению с 0,3 мг/л в известном, с 11,0 до 0,9 мг/л по сравнению с 1,7 мг/л в известном и с 27,0 до 2,3 мг/л по сравнению с 4,3 мг/л в известном.

Длительность процесса 10-30 сут по сравнению с 1-3 мес в известном.

Из та блицы также следует, что уменьшение соотношения тетраэтилсвинец к нефти до 0,9:5,0 и количества клеток до 2 млрд.кл./мл снижает степень очистки из-за недостатка необходимого субстрата.

При этом концентрация тетраэтилсвинца повышается до 0,34 мг/л при исходной 5,3 мг/л по сравнению с 0,3 мг/л в известном и до 1,8 мг/л по сравнению с 1,7 мг/л в известном при исходной 11,0 мг/л и до 4,7 мг/л по сравнению 4,3 мг/л в известном при исходной 27,0 мг/л.

Из таблицы также следует, что увеличение соотношения тетраэтилсвинец к нефти до 4:11 и количества клеток до 6 млрд.кл./мл также снижает степень очистки из-за токсичности тетраэтилсвинца. При этом остаточная концентрация в зависимости от исходной повышается до 0,33 мг/л по сравнению с 0,3 мг/л в известном при исходной 5,3 мг/л, до 1,75 мг/л по сравнению с 1,7 мг/л в известном при исходной 11,0 мг/л и до 4,5 мг/л по сравнению с 4,3 мг/л в известном при исходной концентрации 27,0 мг/л.

Из таблицы также следует, что при использовании штамма PSEUDOMONAS PUTIDA 36 для деструкции тетраэтилсвинца без адаптации не получаются положительные результаты.

Анализ очищенной воды показал, что при очистке сточных вод от этилированного бензина методом озонирования остаточная концентрация окисленного тетраэтилсвинца представлена в виде органически связанного свинца, а в предлагаемом способе при оптимальных условиях-в виде минерализованного свинца (таблица).

Следует отметить, что в результате

предварительных исследований не обнаружено штаммов-деструкторов тетраэтилсвинца и установлено отсутствие активных культур в большинстве природных биоценозов и сточных вод предприятий. Использование штамма PSEUDOMONAS PUTIDA 36 для очистки сточных вод и грунта от этилированного бензина без предварительной адаптации не позволило получить положительных результатов, так как микроорганизмы, внесенные в среду этилированного бензина, не размножаются.

Благодаря адаптации штамм PSEUDOMONAS PUTIDA 36 приобретает способность к конкурентному выживанию в

токсичной среде этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец, что позволило использовать культуру для очистки сточных вод и грунта от этилированного бензина.

Таким образом, использование предлагаемого способа при совокупности заявляемых признаков - использование в качестве адаптированного штамма бактерий PSEUDOMONAS PUTIDA 36 N LJMHM B2443, при введении культуры в очищаемый субстрат в количестве 3-5 млрд.кл./мл субстрата позволило повысить степень очистки сточных вод от этилированного бензина, использовать способ для очистки грунта и

сократить длительность процесса очистки.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет исключить дорогостоящие установки с дефицитным оборудованием для получения озона, связанные с необходимостью содержания высококвалифицированного обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Сп.особ очистки воды от этилированного бензина, предусматривающий обработку очищаемого субстрата окисляющим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки и расширения области использования, в качестве агента используют адаптированный штамм Pseudomonas putida 36 N ЦМПМ В-2443, при этом культуру бактерий вводят в очищаемый субстрат в количестве 3-5 млрд. кл./мл субстрата.

Изобретение относится к очистке сточных вод и грунта, к способам удаления этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец. Сущность способа заключается в следующем. Штамм Pseudomonas putida 36 предварительно адаптируют. Затем адаптированный штамм в количестве 3-5 млрд. кл/мл вместе с минеральной средой вносят в сточную воду. 1 табл. (Л С