способ очистки воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ И ПОЧВЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ, предусматривающий внесение в загрязненную среду водной суспензии клеток дрожжей Candida guillermondii ВКПМ У-241, содержащей минеральные добавки, фосфор в фосфатной форме и азот в аммонийной форме, при рН загрязненной среды 3,5 - 6,0 отличающийся тем, что содержание азота в аммонийной форме варьируют в суспензии от 15 до 2500 мг/л, а фосфора в фосфатной форме - от 10 до 1500 мг/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки воды, почвы и поверхностей от загрязнений и может быть использовано для очистки от разливов нефти и загрязнений нефтепродуктами.

Известен селекционированный в длительном непрерывном процессе природный штамм углеводородокисляющих дрожжей Candida guilliermondii ВСБ-569 (депонирован в ЦМПМ ВНИИсинтезбелок, 1976), активно развивающийся при рН среды 3,5 - 6,0 и окисляющий комплексообразующие соединения нефтяного дистиллята Мангышлакской нефти, развивающийся на сырой Мангышлакской нефти (паранино-нафтенового типа) и кубовом остатке.

Штамм непатогенен и нетоксичен.

В лабораторных экспериментах определена эффективность очистки воды этим штаммом от загрязнений нижневартовской товарной нефтью (1% об. нефти в водопроводной воде) при температуре 30^о, без добавки питательных солей.

На четвертые сутки глубина утилизации углеводородов составила около 42% , а по ароматическим углеводородам около 35% .

Известен способ очистки воды, почвы от нефтяных загрязнений, состоящий во введении в зону загрязнений бактериальной культуры Pseudomonas putida - 36 в смеси с комплексным минеральным удобрением аммофоской, содержащим азот в нитратной и аммонийной форме, фосфор и калий.

Добавка комплексного удобрения, позволяет увеличить степень очистки загрязненных нефтью воды и почвы.

Недостатком способа является использование в качестве активного компонента штамма Pseudomonas putida - 36, обладающего гемолитической и желатиназной активностью и нитратных форм азота, существенно снижающих самоочистительную способность водоемов.

Существенным недостатком известного способа, значительно ограничивающим область его применения, является потеря активности культуры Pseudomonas putida при снижении рН среды ниже 6,0.

Целью предлагаемого способа является увеличение эффективности очистки, улучшение экологической и гигиенической безопасности на объектах с рН среды 3,5 - 6,0.

Выдвигаемая цель достигается тем, что в способе очистки воды, почвы и поверхностей от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, включающими введение водного раствора природного штамма микроорганизмов в смеси с минеральными добавками, содержащими азот и фосфор, очистка проводится в интервале рН = 3,5 - 6,0 селекционированным штаммом дрожжей Candida guilliermondii ВСБ-569, а минеральные добавки содержат азот в аммонийной форме с концентрацией элемента в растворе 15 - 2500 мг/л и фосфор в фосфатной форме с концентрацией элемента 10 - 15000 мг/л.

Использование селекционированного природного штамма Candida guilliermondii ВСБ-569 в растворе с минеральными добавками, содержащими азот в аммонийной форме и фосфор в форме фосфатов, например, с удобрениями "Сульфат аммония" ГОСТ 9097-82 с содержанием азота 21% и "Суперфосфат двойной" ГОСТ 16306-89 с содержанием Р₂О₅ 45% , позволяет проводить очистку объектов с кислотностью 3,5 - 6,0 ед. рН и оптимизировать условия существования дрожжей и ассимиляцию углеводородов.

При снижении рН среды ниже 3,5 или превышении выше 6,0 наблюдается снижение скорости роста культуры и замедление процесса потребления углеводородов.

При уменьшении концентрации азота и фосфора ниже 15 и 10 мг/л соответственно наблюдается значительное снижение удельной скорости роста за счет лимитирования, при завышении верхних границ названных диапазонов наблюдается явно выраженное ингибирование.

Способ осуществляется следующим образом.

Для получения биомассы клеток штамма Candida guilliermondii ВСБ-569 культуру выращивают на жидкой питательной среде следующего состава: NH₄H₂PO₄ 10 г/л K₂HPO₄ 10 г/л MgSO₄ 0,7 г/л FeSO₄ 7H₂O 12,5 мг/л ZnSO₄ 7H₂O 12,5 мг/л MnSO₄ 5H₂O 12,5 мг/л CuSO₄ 5H₂O 3 мг/л

В качестве единственного источника углерода используют н-парафины, полученные карбамидной депарафинизацией с высоким содержанием ароматических углеводородов (0,5 - 0,8% ).

Процесс культивирования проводят непрерывно или периодически при 20 - 36^оС и рН 3,5 - 6,0 в аэробных условиях.

При необходимости увеличения срока хранения полученную биомассу дрожжей можно высушить на распылительной сушилке в мягких условиях.

Приготовление смеси перед употреблением заключается в разведении биомассы водным раствором азотфосфорных минеральных добавок.

П р и м е р 1. Имелся загрязненный сырой нижневартовской нефтью участок болотистой почвы с рН 5,0 - 5,5, площадью около 1 га с интенсивностью загрязнения около 18 кг/м² (общее количество загрязнений на участке около 180 т).

Обработка проведена водным раствором, содержащим 30 мг/л аммонийного азота и 24 мг/л фосфора в фосфатной форме (использовали сульфат аммония и суперфосфат двойной), а также 2,0 кг/м³ сухой биомассы дрожжей Candida guillermondii ВСБ-569 (СБД), титр жизнеспособных клеток в растворе около 3 10⁶ кл/мл. Расход раствора составил 10 м³/га.

Через 40 сут интенсивность загрязнений снизилась до 2,2 кг/м².

П р и м е р 2. Заполненный водой с рН 5,5 котлован площадью около 2 га загрязнен тюменской нефтью. Толщина нефтяной пленки около 5 мм, т. е. интенсивность загрязнений 4 кг/м², общее количество нефти 80 т.

Обработка проведена водным раствором, содержащим 2346 мг/л азота в аммонийной форме и 1412 мг/л фосфора в фосфатной форме (использовали аммонийную воду и аммофос), а также 1,5 кг/м³ СБД, титр живых клеток около 2 10⁶ кл/мл раствора.

При расходе раствора 10 м³/га интенсивность загрязнений через 25 сут снизилась до 0,035 кг/м².

П р и м е р 3. Имелись 12 криволинейных элементов трубопровода диаметром 80 мм, длиной около 500 мм, загрязненных с внутренней стороны отложениями асфальто-смолистых веществ, суммарное количество которых оценивалось в 1,5 кг. Злементы трубопроводов помещались в аэрируемую емкость объемом 1,6 м³. В емкость был залит 1 м³ раствора, содержащего 644 мг/л азота в аммонийной форме и 526 мг/л фосфора в фосфатной форме. Для приготовления раствора использовали сульфат аммония, суперфосфат двойной и ортофосфорную кислоту. Раствор также содержал 1 кг/м³ СДБ, титр клеток в растворе около 1,5 10⁶ кл/мл. Интенсивность барботажа составила 1 м³ воздуха/м³ воды мин.

Очистка проводилась в течение 5 сут при 25^оС и рН 3,5 - 6,0. Поддержание рН осуществлялось периодическими добавками 10% -ной аммиачной воды (в ходе очистки наблюдалось закисление). В результате внутренние поверхности элементов трубопроводов полностью очистились от загрязнений.

П р и м е р 4. Для оценки эффективности очистки воды от нефти при добавке азота и фосфора были проведены лабораторные эксперименты. В качалочные колбы добавлялось по 100 мл раствора, содержащего 140 мг/л сульфата аммония и 80 мг/л двойного суперфосфата, а также по 0,2 г СБД, титр клеток в растворе около 2 10⁶ кл/мл. В колбы добавляли по 1 мл нижневартовской нефти. В контрольные колбы добавки солей не производились.

Результаты экспериментов на четвертые сутки, усредненные по 5 повторам, приведены в таблице.

Анализ предложенного способа показывает, что он удовлетворяет критерию новизны, так как в известных технических решениях не обнаружена совокупность существенных признаков, идентичная вышеуказанной.

Способ соответствует критерию промышленной применимости, что подтверждается конкретными примерами его осуществления в промысловых условиях.

Анализ предложенного способа показывает также, что увеличение эффективности очистки при одновременном улучшении экологической и гигиенической безопасности за счет использования указанной СБД и режима осуществления способа, включающего поддержание определенных интервалов рН среды и концентраций азота в аммонийной форме и фосфора в фосфатной, явным образом не следует для специалиста из известного уровня техники.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям, необходимым для признания его изобретением. (56) Авторское свидетельство СССР N 1428809, кл. E 02 B 15/04, 1988.

Авторское свидетельство СССР N 501581, кл. C 12 K 3/00, 1976.