способ очистки природных и сточных вод от нефтепродуктов

Формула изобретения

Способ очистки природных и сточных вод от нефтепродуктов с использованием ассоциации микроорганизмов, иммобилизованных на поликапроамидном волокне, отличающийся тем, что в качестве ассоциации микроорганизмов используют ассоциацию дрожжей рода Candida, иммобилизованных на гофрированных жгутах из поликапроамидных волокон.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии очистки природных и сточных вод, загрязненных нефтепродуктами и может быть использовано для удаления нефтепродуктов из природных водоемов, содержащих эмульгированные и растворенные нефтепродукты, а так же на станциях аэрации для доочистки сточных вод промышленных предприятий, содержащих от 0,2 до 250 мг нефтепродуктов в литре воды.

Известен способ биологической очистки, предусматривающий использование поликапроамидного жгута с иммобилизованными клетками бактерий рода Pseudomonas для очистки сточной воды от анионных поверхностно-активных веществ в аэробных условиях (A. C.N 1623982, кл. C 02 F 3/34, 1991 г.). Недостатком этого способа является низкая концентрация клеток рода Pseudomonas на носителе и невозможность осуществлять таким образом очистку от нефтепродуктов в силу свойств микроорганизмов, обеспечивающих деструкцию только поверхностно-активных веществ.

Описан также способ очистки подсланцевых сточных вод от нефтепродуктов в присутствии ассоциации углеводородокисляющих бактерий, позволяющий достигнуть остаточной концентрации нефтепродуктов м в промышленном аэротенке 1 1,5 мг/л, что не соответствует необходимому для спуска очищенной воды значению ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения 0,05 мг/л (A. C. N 1493666, кл. C 12 N 1/20, 1989 г.).

Наиболее близким из числа технических решений является биотехнологический способ очистки сточных вод от нефтепродуктов иммобилизованными микроорганизмами (активный ил) ("Химия и технология воды", т. 11, N 6, 1989, с. 541). Сущность способа заключается в использовании для очистки активного ила, иммобилизованного на стекловолокне, капроновом "ерше" и поликапроамидном корде (ПКА) волокно, поликапроамидное, текстильно переработанное в "ерш" или корд). Недостатком этого способа являются высокие остаточные концентрации нефтепродуктов (более 2,5 мг/л значительно превышающие ПДК) и степень извлечения не более 99%).

Техническим результатом заявляемого способа очистки природных и сточных вод является увеличение степени извлечения нефтепродуктов и снижение их остаточных концентраций. Очищенную по этому способу воду можно спускать в рыбохозяйственные водоемы, использовать в оборотном водоснабжении.

Технический результат достигается путем иммобилизации на носителе - гофрированном жгуте поликапроамидных волокон ассоциации дрожжей рода Candida.

В заявляемом способе очистки воды от нефтепродуктов использованы специально выведенные и селекционированные штаммы дрожжей рода Candida.

Сущностью данного изобретения является то, что очистка природных и сточных вод осуществляется за счет использования гофрированного жгута в виде плоских лент из поликапроамидных волокон с ассоциацией дрожжей рода Candida. Такой жгут с иммобилизованными дрожжами Candida обладает сродством к растворенным и сильно эмульгированным нефтепродуктам, что доказано экспериментально и позволяет увеличить степень извлечения нефтепродуктов и снизить их остаточные концентрации в очищаемой воде.

Эффективность процесса очистки достигается также за счет высокой сорбционной емкости ПКА-волокон к дрожжевым клеткам до 120 150 мг биомассы на грамм носителя (в прототипе максимальная сорбционная емкость достигает значений 60 110 мг/г), это приводит к активному размножению дрожжей на носителе в процессе очистки, что в свою очередь ведет к увлечению степени извлечения нефтезагрязнений. В уровне техники известно использование капронового жгута для иммобилизации микроорганизмов, деструктирующих ПАВ, и известны дрожжи рода Candida для производства белково-витаминного концентрата (A. C. N 525751, A. C. N 1190641), таким образом, отличительным признаком является совместное применение специально подобранного носителя и определенной микрофлоры, не выявленные при оценке уровня техники.

Степень очистки повышается за счет активного взаимодействия нефтезагрязнений с сильно развитой поверхностью носителя и прикрепленной к этой поверхности ассоциации дрожжевых культур.

Пример. Сточная вода в аэротенке.

В аэротенк объемом 10 л помещается загрузка из гофрированных и негофрированных жгутов поликапроамидного волокна с закрепленной на их поверхности культурой клеток дрожжей-нефтедеструкторов.

Иммобилизацию клеток на волокне осуществляли обработкой 0,2 кг жгута водной суспензией дрожжей рода с концентрацией клеток 0,4 ед оптической плотности при модуле обработки 25 и температуре 26 28^oС в течение 4 часов. Количество клеток, иммобилизованных на жгуте достигало 120 мг/г.

После размещения загрузки в аэротенке, туда подавалась сточная вода, содержащая нефтепродукты в концентрации 90 120 мг/л с коэффициентом разбавления 0,4 0,2 ч^-1. В поступающей и очищенной воде определяли содержание нефтепродуктов методом ИК-спектроскопии. Время пребывания сточной воды в установке не более 4, 5 час. Результаты биохимической очистки сточной воды от нефтепродуктов приведены в таблице.

Пример. Сточная вода в отстойнике.

Во вторичный отстойник очистных сооружений по биологической очистке сточных вод площадью 1000 м² с объемом сточной воды 3000 м³/сутки, содержащей 1 3 мг нефтепродуктов в литре, помещено 4 м² загрузки из иммобилизованных на гофрированном жгуте ПКА клеток рода полученных по вышеприведенному примеру. Еженедельно определяли концентрацию нефтепродуктов на выходе из вторичного отстойника. При анализе очищенной воды наблюдалось постепенное снижение концентрации загрязнителя до величин, не обнаруживаемых методами ИК-спектроскопии, т.е. менее 0,01 мг/л.

В течение трех месяцев степень очистки составляла 99%

Пример. Природный водоем.

Природный водоем площадью 100 м², загрязненный нефтепродуктами в количестве 2,5 3,5 мг/г воды. В него помещена плавающая загрузка, состоящая из гофрированных жгутов ПКА с иммобилизованными клетками рода Candida. Загрузка размещена на рамках 11 м и составляет 2 кг на одну раму, количество рам 10 штук. В течение месяца определяли изменение концентрации нефтепродуктов в водоеме. Через 30 суток загрязнителя в водоеме не обнаружено. Степень очистки составляла 100% Испытания проводились в Ленинградской области, водоем г. Колпино.

Из приведенных примеров видно, что использование иммобилизованной на гофрированном ПКА жгуте ассоциации культур дрожжей позволяет получить высокую степень очистки как в промышленных стоках, так и природных вод от 99,8% до 100%

Низкие остаточные концентрации нефтепродуктов в воде позволяют спускать очищенную воду в рыбохозяйственные водоемы, использовать воду для оборотного водоснабжения или способствуют восстановлению экологического равновесия природного водоема.